物联网技术发展对铁塔业务影响-0426

2017.4物联网技术发展对铁塔业务影响第2页提纲01物联网技术概述02物联网产业链情况及业务发展趋势03物联网部署及对铁塔业务影响第3页IoT整体架构平台：物联网平台及各行业应用平台•垂直行业应用平台：车联网信息平台、智慧农业应用平台等•管理及使能平台：包括连接管理平台，云服务平台、设备管理平台、应用支撑平台、数据分析平台网络层：移动蜂窝网络、局域接入网等•移动蜂窝网：2/3/4G/NB-IoT/eMTC/5G接入网核心网专网•非蜂窝网：LoRa、Sigfox、短距+网关接入等感知层：实现智能识别、信息采集处理、自动决策控制•物联网模组、行业定制终端、物联网卡、开发板等物联网架构包括感知层、网络层、平台和应用层应用层平台网络层感知层应用层：物联网和用户的接口，与行业应用相结合，实现物联网的智能应用传感器的概念及基本分类传感器是数据采集的入口，是物联网的心脏，也是物联网的关键技术！传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并将检测感受到的信息，按一定规律转换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、计量、存储等要求，其功能实现主要由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分合力完成输入输出机械能光能磁能热能声能敏感元件转换元件变换电路辅助电源电流/电压/电阻/其他所需形式传感器传感器分类按工作原理分应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器按用途分液位传感器、能耗传感器、速度传感器、温度传感器按制作工艺分集成传感器、薄膜传感器、层膜传感器、陶瓷传感器按输出信号分模拟传感器、数字传感器、膺数字传感器、开关传感器0.0%2.0%4.0%6.0%8.0%10.0%12.0%14.0%0200400600800100012001400160018002000201520162017201820192020值(亿元）年复合增长率（%）增速（%）0.0%2.0%4.0%6.0%8.0%10.0%12.0%14.0%16.0%050010001500200025002015201620172018201920202021值(亿美元）年复合增长率（%）增速（%）传感器市场及趋势嵌入式处理连接性智慧能源智慧城市智能家居智慧地图智慧照明车联网智能标签智慧医疗感知温度传感器运动传感器生物传感器MCUSoCGPS，6LowPANWiFi，2/3/4G传感器是物联网的上游感知层，是物联网获取信息的核心；IoT市场拉动传感器市场全球物联网总连接数(个）•预计2020年全球IoT连接数达到300亿；亚太、北美、西欧市场领先；中国的人口、政策红利，推动中国成物联网领域增长最快的国家•全球2016-2021传感器增长五年复合增长率为11%，国内为8.4%全球传感器市场规模中国传感器市场规模来源：BBCresearch来源：中投顾问产业研究中心传感器技术演变趋势传感器产品从单纯的敏感元件向具备信息处理、数据校正等功能的智能型产品演进利用结构参量变化(如金属材料弹性形变等)来感知和转化信号；结构型传感器利用感知材料的特性制成，如热敏传感器、光敏传感器等固体传感器结合微型计算机技术，使得传感器具备自诊断、校正、自动补偿等功能智能传感器微型化智能化数字化多功能化系统化网络化产品需求智能化技术演变方向微机电系统MEMSMicroElectromechanicalSystem，是指尺寸在几毫米、内部结构在微米甚至纳米量级的智能传感系统。新型传感材料1.基于新型的传感效应设计传感器检测技术；2.应用新型传感材料，采用先进技术工艺，研制具备记忆、自修复、环境反馈等功能的传感器智能传感器关键技术关键技术1）单片集成技术：在芯片上需集成多功能传感器、通信模块、微控制系统等，由此而引发抗干扰、低功耗、引脚接口设计及芯片装备难度大等问题3）新型传感检测技术基于物理效应、化学效应、生物学效应等，研究新型检测技术，涉及多个领域、跨学科的科学研究；2）人工智能技术：智能传感器的“思维”能力依赖于微型计算机的数据存储和数据处理能力，因而对片上ROM、RAM和处理能力、双向通信等方面提出要求4）新型传感材料研究：研发新型智能感知材料，同时研制感知材料的自反馈、自修复、自适应等功能物联网接入技术概览•LoRa、Sigfox•Ingenu•Wi-SUM•Weightless•Satellitetechnologies其他广域覆盖网(非蜂窝的广域覆盖技术)•2G/3Gnetworks•4Gnetworks•EC-GSM、NB-IoT、LTE-M•LTE-V、5G移动蜂窝通信(2G/3G/4G/5G)•WiFi(802.11ah)•Bluetooth，ZigBeeZwave•WirelessHART•Thread•ULE,DSRC无线局域/个域网(WLAN/WPANetc)•“短距+网关”是诸多IoT业务应用中的选择•多种技术标准之争，兼容性问题•低功率广域覆盖(LPWA)技术空间较大，市场已开始起步•3GPP：EC-GSM，LTE-MTC，NB-IoT•非标：LoRA,Sigfox,802.11ah1m100m10kmBluetoothZigBee…（短距覆盖）WiFi（短距覆盖）UMTS/LTE（高成本覆盖）GSMLPWA（低功率广覆盖）覆盖100bps100kbps100Mbps速率物联网技术演进方向各技术纷纷向低功耗、广域覆盖方向演进，LPWA是未来物联网业务应用主流接入技术蜂窝物联网（3GPP）:a)高速率、大带宽（CA,MIMO等）;b)低时延、高可靠（MTC,LTE-V）;c)低速率、大连接（NB-IoT、LTE-eMTC等）短距+网关（IEEE）:WiFi中802.11ah覆盖增强、功耗降低，向着低功耗、广覆盖方向演进其他接入技术（各自技术联盟）:低功耗、广域覆盖（LoRa、Sigfox、Weightless等）3GPP物联网技术及标准化：无线网-10-NB-IoT标准对LTE协议进行重新设计，以满足广覆盖、低功率、低成本、大连接的需求；R13：R14：2016年6月立项，新增功能要求:定位功能，singlecellp2M下行广播功能，非连接的移动性功能增强LTE-M标准终端功能进行简化，以满足物联网终端低速率、低成本、低功耗的的需求；EC-GSM标准基于GSM技术扩展覆盖增强重新设计物理信道，调制编码，发送方式，覆盖等级和终端能力等R12（Cat0）•工作带宽：20MHz•UE仅支持半双工•UE最大发射功率：23dBmR13（CatM）R14•eMTC增强技术•定位功能•SC-P2M下行广播功能•异频测量•速率增强•工作带宽：1.4MHz•取消发射分集，不支持MIMO•UE仅支持半双工•UE发射功率：20dBm/23dBm•PSM机制+eDRX2015.9•上下行有效带宽180kHz•下行：OFDMA/子载波间隔15kHz和3.75kHz•上行候选技术：FDMA+GMSK，SC-FDMA•三种部署场景：Stand-alone、Guard-band、In-band2015.122016.6•下行：OFDMA子载波间隔15kHz•上行：SC-FDMASingletone：3.75/15kHzMulti-tone：15kHz•UE仅支持半双工•支持频段：Bands1,3,5,8,12,13,17,19,20,26,282016.9•完成功能制定；•9月完成射频和性能指标制定冻结3GPP物联网技术及标准化：核心网-11-NB-IoT网络总体架构NB-IoT核心网NB-IoT具有显著特征：终端数量多、终端节能要求高、收发小数据包为主且可能为Non-IP格式。为了适应如上特征，核心网方面做如下优化：属性网元或功能说明CP/UP优化控制面优化MME通过NAS消息传输小数据包（SGi：GTP-U、T6：Diameter）用户面优化UU和S1-U的数据转发过程不变，简化UU口和S1-AP的信令交互(大数据包)架构SCEF（新增网元）支持CP优化方案（Non-IP数据传输授权检查、T6连接管理）Non-IP数据传输SCS/AS（新增网元）第三方服务能力服务器、第三方应用服务器新增功能PSM省电模式，降低电源功耗，延长电池寿命eDRX减少寻呼侦听周期，最大2.91小时覆盖增强寻呼优化MME接收并存储S1接口上UE携带的CEL，在后续的寻呼消息中携带该CELNB-IoT技术优势第12页NB-IOT四大优势，广覆盖、低功耗、大连接、低成本典型应用场景：智能抄表、智能停车等下行：理论最大重发次数2048次（33dB），实际重发次数和增益受限，20dB左右覆盖增强①数据多次重传•上行：16倍重复-12dB增益NB-IoT技术：比GPRS覆盖增强20dB下行覆盖增强•将原始序列进行符号级重复•对符号重复后的序列进行周期性重复•下行：4倍符号级+4倍周期重复-12dB增益180KHz3.75KHzAveragePower=200mW/180kHz2G/3G/LTE方案AveragePower=200mW/3.75kHz17dBNB-IoT方案48倍上行覆盖增强②提升上行功率谱密度（PSD）•上行：更窄带宽可获得更高功率谱密度•LTE：3.75KHz：17dB/15kHz：11dB•GPRS：7.3dB10*log[（200/3.75）-log(2000/200)]•NB-IoT上行采用Turbo码，较GSM的卷积码有更高的编码增益（3.8dB）；基于符号和重复周期进行多次重传③更高编码增益4倍12dB4倍周期重复上行重发：理论最大重发次数128次（21dB），实际重发次数和增益受限，12dB左右覆盖增强PSD增益：7dB；编码增益：4dBNB-IoT技术：终端低功耗延长周期位置更新定时器根据终端业务模型，灵活适配长周期位置更新定时器RAU/TAU，减少唤醒次数，降低功耗；PSM省电模式（R12）•在PSM状态下，收发机关闭；TAU超时或有数据发送时，才会进入工作状态•当UE附着或TAU状态时，MME下发定时器给终端，当从连接态到Idle态后，定时器启动，当定时停止，进入PSM模式；•99%时间在PSM状态，只占1%功耗eDRX扩展动态接收（R13）•DRX（非连续接收）：Idle态下UE会周期性监听下行控制信道，其余时间不会开启接收天线，处于睡眠期。•NB：增大IDLE态寻呼信道侦听周期，扩展至2.91小时TAUcycleTrans.2.56s(Rel-8)1min10min1h1day1hour8.117.017.817.917.91day13.284.9108.0110.8111.31week13.599.4132.1136.2137.0TAU和Transactioncycle增加，更长的电池生命周期PSM省电模式、更长DRX周期、更长定时器，延长电池生命周期（Tx(23dBm):200mW，Rx:80mW，Idle:3mW）NB-IoT技术：大连接第15页3GPP定义业务模型（TR45.820）发包周期用户占比1天发包1次40%2小时发包1次40%1小时发包1次15%0.5小时发包1次5%1.从业务模型出发计算每天单用户发起业务的次数2.根据不同覆盖等级的重发次数，分别分析上下行开销3.分别计算上行业务信道容量、下行业务信道容量、寻呼容量、随机接入容量4.综合考虑不同容量的受限因素，结果为最终极限容量NB-IoT小区容量计算方法单用户24小时平均发包次数为11.2业务信道容量业务信道容量其他开销传数据包的资源消耗24小时可传数据包数单用户24小时平均发包数重传次数用户分布情况数据包大小覆盖等级随机接入容量定义：保证前导冲突概率小于0.01的最大用户数资源配置参数资源周期频域资源根据公式计算出每个覆盖等级下的随机接入容量针对每种覆盖等级，需要预留出时频资源供随机接入前导发送业务模型（发包频次）NB-IoT技术：小区容量第16页NB-IoT小区容量（以数据包大小200Bytes为例）•