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1、走进物联网,目录 CONTENTS,物联网概述（概念、市场、需求）,物联网关键技术与“云管端”演进,中国移动如何拓展物联网市场,1,2,3,课程内容,1、物联网业务概述,物联网的基本概念,1.1,物联网的架构,1.2,物联网的业务需求,1.3,Internet of Things,“物”,“联”,1.1 物联网的基本概念, 视频：AMAZON DASH BUTTON ,1.1 物联网的基本概念,Push It,APP,Get It,Amazon,Delivery,Online,Online / Offline,Customize,Things,Internet,1.1 物联网的基本概念,Int
2、ernet of Things,“物”,“联”,1.1 物联网的基本概念,Things,猫联网,车联网,人联网,?,智能穿戴,智能家庭,智能城市,物联网是所有“物”的互联网,1.1 物联网的基本概念,Internet,IoT Data,Things,发送给谁？,单向双向？,发送什么？,采集 / 指令 / 交互,“连接”是物联网服务和应用的基础,物联网平台,物联网数据,Generating IoT Data,自动抄表,路灯管理,无人驾驶,1.1 物联网的基本概念,物联网是使物从产品向“服务” 转变,Service,路况视频、周边环境,速度、油耗、胎压、故障码等信息,位置、震动、门禁等信息,无人驾
3、驶,定位、导航、防盗、物流跟踪,汽车保养、保险,1.1 物联网的基本概念,1、物联网业务概述,物联网的基本概念,1.1,物联网的架构,1.2,物联网的业务需求,1.3,Claude Shannon,Edward Thorp,终端,M2M Gateway,卫星,固网,业务使能平台AEP,平台,Telematics Utilities,Healthcare Automation,Industrial,网络,蜂窝网络LPWA,MAN,短距,应用,连接管理平台 CMP,物联网的架构,06/07/2016 Nokia,便携式的外设 实现感知和控制,通信能力 无线电完成信息交互,远端计算能力 计算轮盘赌玩
4、法的胜率,1961年的赌场神器,1.2 物联网的架构,产生 / 发送 IoT数据,传送 IoT数据,接收 / 处理 IoT数据,能力共享,1.2 物联网的架构,案例1： 智慧水表,水务公司面临的挑战,40万个水表每年人力成本：,供水产销差：,因误读表或纠纷产生的赔偿：,单位连接收入: 5 -10 美元/ 年,1千7百万元,10-30%,1百万元,案例2：智能路灯,增值,服务,连接,连接管理,端到端的应用和服务,数据分析,“连接”产生“价值”,1.2 物联网的架构,1、物联网业务概述,物联网的基本概念,1.1,物联网的架构,1.2,物联网的业务需求,1.3,物的角度： “云”分担计算重责，降低试
5、错/部署成本,云的基础思想,软硬解耦,硬件 通用开放，价格低廉,软件 快速生产，灵活部署,1.3 物联网的业务需求,联的角度：不同服务的需求不一样,广/深覆盖,低功耗,海量连接,低时延,低成本,低误码,高速率,移动性强,无人驾驶,自动抄表,1.3 物联网的业务需求,4.汇聚回传型,3.低功耗密集型,大连接广覆盖 低成本低功耗,1.人类相似型,Pad 智能穿戴设备,速率 移动性,2.关键任务型,超低时延 可靠性,智慧家庭， 工业数据采集,部署回传 持续供电,无人驾驶，工业4.0， 远程手术,物的连接可以细分为四种类型，超出传统蜂窝网络支持范畴,2.1.1物联网网络网络需求,智能水表，远程控制，
6、仓储管理，资产追踪,硬件和软件的解耦后,海量数据的分析能力,“智能化”,1.3 物联网的业务需求-平台需求,大量终端和连接,连接、终端的管理,目录 CONTENTS,物联网概述（概念、市场、需求）,物联网关键技术与“云管端”演进,中国移动如何拓展物联网市场,1,2,3,课程内容,2、物联网关键技术与“云管端”演进,物联网网络技术对比,2.1,NB-IOT网络规划和建设,2.2,物联网平台规划和建设,2.3,物联网终端的发展,2.4,4.汇聚回传型,3.低功耗密集型,大连接广覆盖 低成本低功耗,1.人类相似型,Pad 智能穿戴设备,速率 移动性,2.关键任务型,超低时延 可靠性,智慧家庭， 工业
7、数据采集,部署回传 持续供电,无人驾驶，工业4.0， 远程手术,物的连接可以细分为四种类型，超出传统蜂窝网络支持范畴,2.1.1物联网网络网络需求,智能水表，远程控制， 仓储管理，资产追踪,接入：以WIFI、蓝牙和ZigBee为代表的短距因廉价和成熟得到广泛应用,典型短距技术在家庭 场景的应用,智 慧 家 庭,远 程 抄 表,宽带接入,WIFI,蓝牙,电视,手机,冰箱,空调,洗衣机,体重秤,门锁,.,手环,血压计,血糖仪,耳机,.,电表,PLC,Zigbee,ZWave,HUB,各种短距连接技术,免费,专线或蜂窝接入,“非授权频谱”,2.1.2物联网网络解决方案非授权频谱,多跳组网 Mesh/
8、WiFi/Zigbee-网关-有线/2G回传,定位追踪 状态监控,存在差距,应用场景,建筑工地设备监控 治安防范 楼宇自动化 泊车管理,城市部件智能管理,仓库、集装箱监控 货物关键点监控追踪 运输环境监控 告警信息上报,水、电、燃气表 特殊表类,智能家居/穿戴,智能楼宇,市政物联,物流追踪,领 域,现有方案,蓝牙-手机（蜂窝/WLAN）,家电远程监控及诊断 家电设备联动,LonWorks、KNX、CAN等总线技术（有线）,无规模应用， 少量采用2G网络,功耗过高，如使用 5Wh的电池，2G终端待机时长仅2个月左右,典型场景网络覆盖不足，如：对于室内的无线抄表、地下资源监控类应用现网缺乏穿透3层
9、以上墙面的能力,小区容量不足，无法满足海量终端应用需求，比如单个基站内仅智能路灯就有2万个，已达现有技术极限,单独组网（含总线技术）成本高，模组种类多、批量小，综合成本高,非授权频谱多次组网，系统可靠性不高,私有通信协议安全性差,采用2G/3G/4G网络,智能抄表,2.1.1物联网现有网络的问题现有方案无法满足,28,2.1.1物联网现有网络的问题-两类场景特性分析,两类应用场景：低功耗密集型 需要部署大规模的设备，部署成本是重要因素，但对数据量的要求相对较低； 关键任务型 需要有实时性的保证，数据量相对较大，同时对可用性和可靠性要求极高。,网关类应用,物流跟踪和车(船)队管理,智慧农业,智慧
10、楼宇,智能电表,远程健康管理,行车娱乐、安全和控制,工业应用和控制,远程制造，培训 和手术等,低功耗密集型 Massive IoT,关键任务型 Critical IoT,LPWA,Zigbee/WIFI/蓝牙,4.汇聚回传型,3.低功耗密集型 智能水表，远程控制， 仓储管理，资产追踪,大连接广覆盖 低成本低功耗,1.人类相似型,Pad 智能穿戴设备,速率 移动性,普通蜂窝网,2.关键任务型,超低时延 可靠性,智慧家庭， 工业数据采集,部署回传 持续供电,无人驾驶，工业4.0， 远程手术,物的连接可以细分为四种类型，超出传统蜂窝网络支持范畴,2.1.1物联网网络规划,5G,2.1.2物联网网络解
11、决方案-接入网技术分类,31,2.1.4物联网NB-IoT网络与现网的对比,NB-IoT 的核心优势与关键技术,低成本、低功耗、广覆盖、大连接的优势，有效弥补了现有2G/3G/4G网络在海量物联网应用场景面临的瓶颈。,180kHz窄带，降低芯片复杂度 简化协议栈，减少片内Flash/RAM 低采样率 单天线、半双工，射频成本低 峰均比低，单片SOC内置23dBm发射功率的功效,单模块成本不超过5美元，目标是降到1美元左右,低成本,终端99%的时间都工作在节能模式(PSM)，终端功耗仅15uW 采用eDRX(拓展周期不连续接收)，减少终端监听网络的频次 只支持小区选择和重选，减少移动性管理的开销
12、,终端如每天发送一次200Byte报文，AA电池待机时间10年,低功耗,上行工具谱密度增益17dB 2-16倍的重传机制增益3-12dB（付出时延代价） 编译码增益3-4dB,NB-IoT单基站覆盖面积是传统MBB的7倍，在地下车库、地下管道也能覆盖到,广覆盖,窄带技术：上行等效功率36信道*23dBm，提升信道容量 减少空口信令开销，提升频谱效率 基站优化：独立的准入拥塞控制与终端上下文信息存储 核心网优化：终端上下文存储与下行数据缓存,NB-IoT单扇区支持5万个连接，比现网高50倍,大连接,2.1.3物联网NB-IoT网络特性模组成本低,ONLY NB-IoT can do it,Sou
13、rce: Internet News,2.1.3物联网NB-IoT网络特性降低终端成本,如上图所示，NB-IoT舍弃了LTE物理层的上行共享信道(Physical Uplink Control Channel, PUCCH)、物理混合自动重传请求或指示信道(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel, PHICH)等。,减少协议栈处理开销,精简射频,低复杂度基带 精简射频 高效功放 精简电源管理 小容量存储 从而降低芯片的处理复杂度，降低了成本和功耗,单天线,FDD 半双工,2.1.3物联网NB-IoT网络特性降低终端成本,2.1.3物联网NB-IoT网络特性降
14、低终端功耗,PSM（power saving mode）,eDRX DRX(Discontinuous Reception)，即不连续接收。eDRX就是扩展的不连续接收。,手机可以断断续续的接收信号以达到省电的目的。NB-IoT扩展了这个断续间隔，可扩展至2.91小时，更加省电。 此外，NB-IoT只支持小区重选，不支持切换，这减少了测量开销；对空口信令简化, 减小了单次数传功耗。,2.1.3物联网NB-IoT网络特性降低终端功耗,2.1.3物联网NB-IoT网络特性增益增强,2.1.3物联网NB-IoT网络特性-增益增强,=10log (Power A/Bandwidth A) /(Powe
15、r B/Bandwidth B),PSD (Power Spectrum Density) 增益,UL 4R 接收,Inter-site UL CoMP,vs. LTE 2R NB-IoT 2R/4R,3dB 增益,3dB 增益,*减去原有的GSM 终端高出窄带设备的10 dB,=10log Repetition Times,重复发射增益,(16 Times Repetition),Up to 12dB UL Gain,2.1.3物联网NB-IoT网络特性增加接入容量,2.1.2物联网网络解决方案-接入网技术分类,2.1.4物联网技术-Sigfox网络架构,SIGFOX是一家法国公司，成立于2009年，创建了连接低功耗设备的无线网络，主要用于低功耗物联网，如：电表等，这类应用需要连续地发送少量的数据。SIGFOX希望建立第一个仅供用于物联网的全球蜂窝连接的公司，其基础设施完全独立于现有的网络（如电信移动网络）。,关键技术： 超窄带（UBN） 二进制相移键控（BPSK) 网络性能特征如下： 每天每设备140条消息 每条消息12个字节（96位） 无线吞吐量
