2020年5G时代的物联网解决方案13页.pdf
下载文档
上传人:地**
编号:1289189
2024-12-17
13页
1.61MB
1、深圳市盛路物联通讯技术有限公司满足物联网需求,5G面临的技术和市场挑战国际电信联盟(ITU)定义:5G是以用户应用为目标的信息生态系统。第三代合作伙伴计划(3GPP)定义:5G是第5代移动通信。我们理解5G的使命是未来510年(6G发布之前),为满足社会进步的需要,通信领域需要做的所有事。具体讲是两个方面,进一步提高移动互联网的用户体验;部分应用场景的物联网实现。物联网与移动互联和移动通信最大的不同,是垂直行业碎片化。在移动通信系统中,手机是唯一的终端,因此比较容易确定无线通信技术路线和无线通信标准,而物联网无线侧,不同行业的无线终端性能、指标、业务质量要求、数据格式、物理信息标准完全不同,很2、难用某一种无线技术和标准对所有的物联网行业需求进行“一网打尽”。5G LTE是3GPP主持的一项无线通信技术标准,也是当今社会的一个很大的热点。5G无线接入网仍围绕4G核心技术LTE展开,但LTE并不能代表无线通信的全部。除LTE外,WIFI、蓝牙、LORA、DDA、ZIGBEE、ZWAVE、DASH7、SIGFOX、NFC、LR-WPAN、INSTEON、WIRELESSHART、ISA100.11A、DSRC(802.11P)等无线通信技术,都有各自的优势、特点、应用场景。5G主要涵盖三大场景:增强移动宽带(eMBB)、高可靠超低时延(uRLLC)和大规模机器通信(mMTC)。目前有关5G3、的理论研究、落地实测、标准制定(R15)都主要针对增强移动(eMBB)。大规模物联网通信(mMTC)和高可靠低时延通信(uRLLC)在5G R15的技术框架内并没有完整的实现方案。按照3GPP的规划,mMTC主要靠NB-IOT/eMTC解决,uRLLC主要靠LTE-V解决,NB-IOT/eMTC和LET-V均为4G技术,达不到5G愿景的需求指标。满足物联网需求,5G面临的技术和市场挑战3GPP已经认识到无线接入网完全依赖LTE协议是无法完全解决mMTC和uRLLC两个应用方向的技术需求,因此提出异构网、多种无线制式互操作、C-RAN、窄波束、多接入边缘计算、CU/DU切分、无线侧切片、非正交复4、用等思想,目前都还在探索之中。R16将非公共网络(5G NPN)、局域网(5G LAN)、时延敏感网(5G TSN)等技术引入5G,将彻底打破单一无线协议垄断无线移动接入网的局面。多种无线技术组合使用,实现网络与业务融合,再结合边缘计算(MEC)的部署,实现多种垂直行业云网端融合的需求。工信部韦乐平主任表示,5G要想达到与4G网络一样的覆盖,那么投资可能将需要达到4万亿。从需求方面看,国家的整体要求是提速降费,手机用户选择5G网络服务的前提是通信费用不能提高,5G如果只能在增强移动(eMBB)方面提高性能,运营商的投入产出比是无法承受的,因此5G必须解决mMTC和uRLLC两个应用方向的技术难5、题,从这个角度看,5G的路还很长。从移动、成本、功耗、安全、可靠、鲁棒等因素考虑,运营商只能建造消费级的广域网络。如何在有限资源条件下有效解决垂直行业工业级、行业级、不同安全级、不同QoS级的应用,从而帮助运营商延伸到高价值的垂直行业用户,5G还面临着诸多的挑战和实践。NB-IOT正式纳入5G标准,说明在未来或未来比较长的时间内,5G LTE技术框架内,针对物联网海量大连接mMTC没有更好的解决方案。根据7月3号R16冻结和7月9号NB纳入5G标准,3GPP组织在物联网大连接领域给出的技术方向整理如下:根据不同的应用场景,用户可选择以下技术,NB-IOT(5GLTE框架内技术);5G NPN(6、非公共无线移动网络,包括有线网络、LTE架构无线专网、非LTE架构的无线网络,如LORA,DDA等);5G LAN(企业级局域网,有线或WIFI等);5G TSN(IEEE802.XX,如802.11WIFI,802.15.1蓝牙,802.15.4ZIGBEE,802.15.7可见光通信等)。盛 路 物 联 的 策 略 D D A 无 线 自 组 织 网 络GPS/5G授时For TDOAD1DDA弱模块LD2DDA强模块D3DDA安全模块DLDDLLLORA模块DDDDDDDDDDDDA-AP-MDU4G/NB传统网关边缘计算DDA便携网测器网参分析仪SimCom-5G简易网关边缘计算DDA7、/LTE互操作复杂网关边缘计算盛路物联网开发平台/TB/MQ应用生态平台DDA 设备档案管理DDA 设备认证第三方应用平台第三方数据平台安全机制(加密/认证/完整性/不可抵赖)3GPP-IF5GIP sec3GPP-EPCS1-U&S1-MME3GPP-BOSSAAA/HLR3GPP-OSSCOBRA3GPP:应用生态DDAIP sec智慧城市全域感知网建设智能化智能系统智能应用智慧城市与汽车汽车、飞机、轮船等现代化运输工具,集成了大量的传感器。这些传感器实时采集车体各个部位的物理参数变化或化学参数变化,并实时(及时)将这些变化汇聚到仪表盘上,驾驶员通过仪表盘掌握车体各个部件的运行状况,保证车8、体运行工程中的安全和效率。智慧城市与汽车类似,只是系统更加复杂(传感器种类和数量更多,工作环境更恶劣并多样化,信息传输和处理系统以及数学分析方法更加复杂)。智 慧 城 市 5 大 目 标对地下、地面、空中、建筑物内、各种城市设施的物理数据变化或化学数据变化实时感知,这是智慧城市的基础。通过时间、空间两个维度,对城市各种事件和进程进行记录、模拟、仿真、推演、预测、运营、管理。主动感知市民要求,主动提供城市服务。城市治理、居民生活、产业发展、生态环境等多要素和谐发展。机器学习,系统进化。全域感知时空联动智能进化和谐共生善解人意中国人完全自主开发的无线窄带物联网通讯技术。全域感知网是智慧城市基础建设9、重要部分习近平总书记在中央城市工作会议上指出:要提升管理水平,着力打造智慧城市,为城市发展提供有力的保障。目前,以TCP/IP协议为支撑的电子政务系统,以摄像头为硬件支撑的城市视频监控系统都已到达很高水平。但是,城市环境和基础设施的监测和管理数据目前还基本是空白。城市环境和基础设施的物理(化学)数据采集,目前缺乏统一的规划和设计全域感知网要求在城市的各个空间和角落(地下、地面、建设物内、空中),布置大量的状态传感器,实时监测上传这些传感器的数据变化,城市管理平台根据这些基础数据和对应的数学模型,为城市管理和城市运营提供决策依据,为提高市民城市生活质量提供保障。受成本和空间的限制,万物互联的主要10、连接手段是采用无线通信技术。4G的无线技术以及5G国际电信联盟的无线技术均为LTE,LTE的优势是移动宽带无线传输,利用LET技术将遍布城市各个角落的大量传感器全双工可靠接入,理论和实验证明是不可行的,包括裁剪简化版的LET(NB-IOT)技术也无法在大连接前提下实现低功耗双向实时通信。城市的基础物理数据,包括城市安全数据(建筑物健康数据、城市设施健康数据、灾害监测数据等)、环境数据(水质、空气、土壤、植被等)等具有国家战略价值,因此在选择无线接入技术时,不仅要考虑城市智能化的需要,更要考虑未来国家以及城市安全的需要。从长远看,只有采用国产核心技术,才能从源头上保证国家和人民的安全。城市全域感11、知网的建设是巨大且长期的工程,同时又不能带来即时的GDP增长,导致各级政府有心无力,无从下手。因此全域感知网的建设和运行,除技术选择外,更重要的是商业模式的设计。盛路物联的方案分三步完成:第一步,寻找目前城市智慧应用的刚需(产业链快速盈利,长期发展),通过这些刚需完成DDA无线网络覆盖;第二步,采用传感器众筹的方式,完成传感器铺设;第三步,通过商业激励机制,完成传感数据共享。今天我们分享两个项目,智慧路灯项目和智能停车项目。我们利用最密集的城市基础设施灯杆,采用完全拥有自主知识产权的无线通讯技术DDA组网。,担当城市全域感知网建设中的关键枢纽角色,成为安全和环境监测网络的数据入口。我们规划两种12、灯杆,分别命名为主感知灯杆(多功能智慧杆)和子感知灯杆(普通智慧路灯),每个主感知灯杆对周边3平方公里进行无线覆盖,一方面对3平方公里的子感知灯杆进行智能照明控制,实现城市照明节能减排,同时将3平方公里内所有的传感器数据上传智慧城市管理平台。全域感知网方案简介拥有自主知识产权的无线通讯技术组建立体感知网,功率小,覆盖广。子感知灯杆DDAIOT子感知灯杆子感知灯杆各种传感器各种传感器 主感知灯杆主感知灯杆充电桩(可选)显示屏(可选)摄像头(可选)WiFi热点(可选)子感知灯杆网络接入点:4G传感数据汇聚点(DDA网关)呼救按钮主感知灯杆照明控制灯杆功能解析(基本属性:公共照明,物理承载,供电,互13、联网接入)充电桩(可选)呼救按钮照明控制以灯杆为基础,DDA建立全面的感知网络和功能拓展。DDAIOT方案实现DDA网关对城市大数据的采集上传,万物互联,构建智慧城市。管网监测爆炸物监测有毒气体监测智能交通空气污染预警城市绿化监测城市公共安全积水监测电力监测边坡预警四表集抄智能电梯人群密度监测空气温湿度监测车流量监测地下水位预警水质监测井盖监测人员跟踪定位建筑崩塌监测土壤温湿度监测DDAIOT全域感知网典型案例深圳市华强北试点项目多功能智慧杆中的城市全域感知网上传数据平台数据内容子系统名称上传数据平台数据内容城市智慧静态交通子系统(城市智慧停车子系统)泊位信息、有无车状态、车位锁状态、空车位信14、息、车辆进出泊位时间、前端设备状态信息、区域车位信息、目标区域单位时间人员流动统计、目标区域单位时间车辆流动统计城市智慧路灯子系统路灯的开关控制、路灯的调光控制、路灯的各种用电参数(电压、电流、功率、功率因数、电能等)采集、路灯的设备管理城市智慧绿化子系统土壤水分、土壤温度、土壤电导率、土壤盐分、土壤氮磷钾含量(mg/kg)、土壤PH值(酸碱度)、液体的流量(升/时)和总量、液体阀门开关智慧用电子系统实时参数测量单/三相电压、单/三相电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率计量功能有功电能、无功电能告警功能欠压报警、过压报警、过流报警、测量模块故障告警城市智慧安全子系统液位地下液体的15、高度水质饮用水水浊度消防消防栓水压、消防栓的流量和总量、消防栓的位置信息火警烟雾报警信号、单相/三相漏电流、线缆温度、欠压报警、过压报警、过流报警管廊监测有毒气体(氧气、一氧化碳等)含量、可燃气体(甲烷、甲醇等)含量房屋监测目标结构物的位移变化、目标结构物结构表面的应变(拉伸或压缩)、目标结构物的倾斜角度智慧环境监测子系统风力监测风速和风量粉尘、PM2.5监测粉尘、PM2.5浓度、PM10浓度噪声监测噪音大小中国人完全自主开发的无线通信技术。DDA无线技术自主知识产权的价值从国家安全角度考虑。计算机时代、互联网时代、移动通讯时代、移动互联时代,我国都没能掌握核心技术,多年受制于国外,不仅经济受16、损,也给国家安全带来长期隐患。因此在规划和设计智慧城市时,不仅要考虑国家未来智能需求,更要考虑智能时代国家安全的需求。我们知道,互联网实际上是美国网,美国之外其它地区的网络都不是真正意义上的互联网(对等网),而是接入网,是美国网的延伸,属于主从关系。这种格局目前以及未来很长一段时间都无法改变。各个国家只能在接入网上动脑筋,保护自己国家和民族的网络环境和关键数据安全。城市灯杆网是城市全域感知网的承载网,全域感知网与普通的互联网项目不同,其通讯对象是城市中的各种设备以及建筑物、环境等监测数据,如果继续采取以往依赖国外核心技术的策略,等到智慧城市大面积应用时,我国的所有国民经济数据、环境数据、国防数据、公民隐私都将裸漏在外国人眼中,而且随时可能受到国外敌对力量的攻击,其后果是灾难性的。因此,选择智慧城市项目支撑技术时,必须考虑完全国产化因素和国产化程度。中美经济脱钩或部分脱钩目前是大概率事件,DDA无线通信系统中的芯片、模块、设备等各个方面完全可以在国内组织生产,价格永远不会受国外西方国家制约。并且芯片、模块、设备、数据平台等多项核心技术都进行了专利保护,无需向国外任何企业缴纳专利费等相关技术权益费用。专利保护可以防止友商的抄袭和仿制,保持企业长期竞争力。