物联网技术与发展70.ppt

2013/5/2,物联网技术发展,提纲,M2M产业与市场关键技术领域及标准物联网技术趋势,网络，使日本成为全球创造新技术和商业模式的最先进的温床,M2M市场:受政策驱动的市场-信息化、提升社会效率、节能是泛在网/物联网发展的政策推动力韩国通过物联网基础设施构建基本规划，并确立到2012年“通过构建世界最先进的物联网基础实施，打造未来广播通信融合领域超一流ICT强国”。电网，并将信息技术日本提出i-JAPAN战略，总务省编制了独立预算。其中40被用于部署泛在,视为21世纪基础设施的关键组成部分,2,欧洲,1,韩国、日本国家驱动力,巴西通过245法案美国、巴西4,欧盟：制定水、电、煤气抄表规范并3时对促进物联网发展做重要指示，中国政府将M2M通信技术列入“十一五”规划国家级重点通信项目。中国政府首次将物联网写入政府工各国政府均将信息化提升为国家战略作报告,M2M市场:潜力巨大且快速增长的市场-技术的日益成熟促进了全球泛在网/物联网业务的快速增长,M2M模块发货量预测,单位：百万,Source:ABIResearch,预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上，2035年前后，我国的传感网终端将达到数千亿个；到,2050年，传感器将在生活中无处不在。,2009年M2M模块的全球发货量达到4千万片，在2013年将达到9千5百万片全球范围的统计，运营商在移动M2M上收入在2008年达到30亿英镑，而到2012年，预计达到89亿英镑,Page5,M2M市场面临的挑战,行业挑战碎片行业难以规模化专业行业控制力较强,标准挑战终端标准众多难以统一业界标准进展缓慢,合作挑战如何实现产业链合作共赢如何迅速扩大整体市场规模,工业级环境要求严格泛在网/物联网是一个容量巨大但挑战极大的市场，面对众多的行业市场，如何在产业链中站稳并壮大，如何形成规模，如何标准化各种应用终端，如何利用平台来占据产业链优势地位，如何与ICT结合都是一道道难题。中国的泛在网/物联网市场发展是一个长期的过程,HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.,HuaweiConfidential,Page6,EvolvingMNOGo-To-MarketStrategiesforM2M,M2MValueChain,WholesaleValue-AddedResellerCo-marketingAllianceprogramsRetail,Wholesalewillstillbethemainm2mbusinessinforeseeable5yeartimeframeduetooperatorlackofexpertiseonverticalmarketandstillcatchingup.MNOsusemultiplemodelsinparallel,andwhilethereisacleartrendtowardsincreasinglydirectrelationshipswithASPsandendcustomers,themarketisbecomingmoreevenspreadforvariousmodels.Inlongtermwillshifttomoreco-Marketingandalliance.,Page7,WhatistheDefinitionofM2M?,M2Mismoreandmorebecoming“MobileConnectedDevice”,NewevolvingandopentelecombusinessblursM2Mdefinition.Newbusinessmodelforconsumermarket(Invisibleoperator)andmoreandcomplicatedplayers,ATBluetoothSIG;WiFiAlliance;IrDA;TransferJet;WirelessHD;WigigIEEE802.15:TG3c-mmWave;TG4-lowrateWPAN;TG6-WBAN;TG7-VisualLightCommIEEE802.11国内标准：CCSATC5WG3&TC10；WGSN,ZigbeeWorkingGroups,ZARC：技术最高决策机构CommercialBuildingAutomationZigBeeGatewayMSC：市场最高决策机构,TaskGroups：LPR（低功耗路由）、Batteryless（无电池特性）、OTA（空中升级）、ProfileInteroperability（协议栈和应用互操作）、SecurityProgramManagement,CoreStacksGroupHomeAutomationHealthCareSmartEnergyCBAVerticalHAVertical,SEVertical,HCVertical,ZigBeeQualificationGroupTelecomServiceRetailAutomationTSVerticalRAVertical,EUStudyGroup,Marketing,WorkingGroup,MarCom,各种应用都有对应的市场小组,RF4CESteeringCommittee：RF4CE协议栈和应用相关技术和市场决策,ZigBeeprotocolstackZigBeeClusterLibraryApplicationProfiles：Smart,RemoteControllZigBeeRF4CE,Energy、HomeAutomation、CommercialBuildingAutomation、HealthCare、TelecomService、RetailAutomationZigBee2004/2006/2007（NWK/APP/SEC）正在制定包括低功耗路由和无电池等特性的新版本,SmartEnergy2.0ZigBeeIP（6LoWPAN/ROLL/6LoWAPP）,ZigBee网关规范ZigBee网桥规范,应用规范高层协议栈,IEEE802.15.4（PHY&MAC）,底层,协议栈,*蓝色字体为已发布,物联网的一些另类应用,R,Internet,自动喂猫机：自动喂食，或者发送远程指令喂食，并报告状态。也可通过移动设备远程监视（跟CISCO交换机的连接或可换成短距无线的连接）,浙大饮水机娘：通过摄像头识别饮水机颜色，通知电脑水开没开的状态，电脑发送微博。下一版本增加压力传感器，感应是否需要换水Internet,北邮计算中心考勤微博君：按照预设的时间，迟到早退来得早走得晚都会发送一条微博,真实版的开心农场：借助各种环境传感器、摄像头可以用移动终端、PC等监视作物的生长环境和状态，并发送灌溉、喂食、施肥、收割等指令,原型和试验网（I）,V1.0ZigBeeMobilePhone(WinMobile6.5，ZigBee/GPRS),V2.0ZigBeeGateway(ZigBee/WiFi/TD-SCDMA,supportingUSBextension),ZigBeeRouter,ZigBeeSensor,ZigBeeSDCard+AndroidMobilePhone,ZigBeeRouterandSensor(ZigBee2007),ZigBeeGateway,(ZigBee/WiFi/Ethernet),ServicePlatform,ServicePlatform,原型和试验网（II）基于位置的信息服务基于WSN技术用户实现用户定位GPS成本太高，且难以室内定位蜂窝基站定位精度不高，影响用户体验大型室内空间（如商场、展厅、停车场等）内的定位导航和基于用户位置的信息推送实施情况网络规模：200+节点部署地点：无锡国家物联网应用展示中心已完成布网和调试,原型和试验网（III）机房环境监控维持机房内设备的正常工作环境。包括能源、环控、安防、温控等子系统机房内通信网络基于ZigBee技术降低通信线布线维护成本,试验网环境,网管服务器网关,WSN相关关键技术WSN规模化组网技术WSN网络低功耗运行技术多网关冗余/流量均衡技术高效、可视化的网络管理实时收集网络状态及时发现网络异常方便的网络维护实施计划&进展网络规模：200+节点部署地点:深圳华为基地机房已完成布设调试,M,FRONTENDMULTIMODAL,F,pplicationRemoteAp,原型和试验网（IV）,与TelecomItalia的e-healthfieldtrial合作：24/7hospitalmonitoring,Webapplication(http:/.)fordoctorstoaccessusersdataactivitiesZigBeemobilephoneDangerousalarmTelecomItaliaplatformfor,GPRShttps,healthcareapplications,https,Stepcount,https:/.Remoteplatformfordatastorage,users,Sensornodes(onthebeltandontheknee,with3Daccelerometers),profiling,thresholdmanagementandmore,PilotapplicationinaphysicalrehabilitationunitintoahospitalclosebyTurin,Italy.,提纲,M2M产业与市场关键技术领域及标准,标准组织3GPP标准进展IEEE802标准进展智能电网其它标准,M2M技术趋势,SmartGridNISTsactivities电力运营商。控制电力的流向。业务提供商。向用户或电力公司提供业务的公司或机构。,电力的最终用户。用户不但可以用电，也可以自己发电、存储和管理,电力批发商。自己发电或存储从别人那里批发,来的电力，囤积待售。,能源的使用。传统上将用户划分为三种类型：家庭用户、商业用户和工业用户。,长途电力传送的运营商。也有集成发电和存储功能的。,电力分发商。向用户分发电力或收集用户发的电。也有集成发电和存,储功能的。,SmartGridNISTsPriorityActionPlan,SmartGridSGIPandOpenSG,SGIP发布NISTFrameworkandRoadmapforSmartGridInteroperabilityStandards(R1.0)OpenSG属于UCAIug，成员包含大型能源供应商，能源运营商和IT公司,致力于智能计量网络(AMI)和DemandResponse解决方案。,SmartGridEUBackground:Afragmentedelectricitymarket.DeregulationofelectricityinsomeECstatesVision:Startwithasmartmeteringinfrastructurethenextendtoasmartgridnetwork,RemoteMeter,Consumption,Management,SmartMetering,SmartHome,Awareness,DemandResponse,Smart,Grids,EG1:FunctionalitiesofSmartGridsandSmartMeters.EG2:Regulatoryrecommendationsfordatasafety,datahandling&dataprotectionEG3:RolesandresponsibilitiesofactorsinvolvedinthedeploymentofSmartGrid,SmartGridRecentprogress,“FirstWave”(20072010inNorthAmerica,Europe),IntroducedSmartMeters,AMI,someDistributedEnergyResources(DERs,e.g.PV)atnetworkedgePromiseofresidentialdemandresponse,plug-invehicleintegration(butstillintrials)Nointegrationwithutilityoperations(inparticular,distributionSCADA),“SecondWave”(begins2011,worldwide),ExtensibleinfrastructureforcriticalutilityoperationsSupportinghighlevelofDERpenetrationandsystemsintegrationCommunicationsfocus:high-reliabilityFieldAreaNetwork,M2Mapplications,morehierarchical/distributedcontrol,IndustryCanadaconsiders30MHz(1.81.83GHz)formanagementandoperationforSmartGrid,USisconsidering14GHzaswell,IEEE802.16n,toaddresshigherreliabilityrequirementsforsmartGridapplicationssuchasmonitoringandcontrolofgeneration,transmission,distributionandconsumptionofenergyresources,IEEE802.15.4g,toprovideglobalstandardthatffacilitatesverylargescaleprocesscontrolapplicationssuchastheutilitysmart-gridnetwork,IEEE802.15.4TVIEEE802.11SmartGrid/ahIEEEP2030,TodevelopguideforSmartGridInteroperabilityofenergytechnologyandICTwiththeElectricPowerSystem(EPS)andEnd-UseApplicationsandLoads.,TF1:PowerEngineeringTechnology,TF2:InformationTechnology,TF3:CommunicationsTechnology,ETSIM2M,DevelopshorizontalarchitectureforM2Mapplicationsincludingsmartmetering,Page45,45,SmartGridM2Mstructuremapping,智能能源管理系统,R,EnergyPlatform,微电网,Microgridmgmt,智能能源管理是融合自动抄表、智能家电管理、新能源微电网在内的一项系统性业务，属于智能电网的末梢部分,UtilityAMINetworkEnergy,Gateway,EnergyServicesPortal(ElectricMeterorGateway)MeterreadingProgrammableCommunicatingThermostat(PCT),In-HomeDisplay,EnergyusagemanagementSSmartt,appliance,EnergyenddeviceZigBee,HAN,HVACSystem,LoadControl,MobilePhone,DeviceLoadcontrolDemandresponse,应用案例：BritishGas英国最大能源供应商，根据DECC（DepartmentofEnergyandClimateChange）的计划（更新全英国5千万个电和气表），实现电表气表智能化，通信提供商由第三方机构选择。BG跟VDF（WAN）、Landis+Gyr（HAN）、Trilliant（software）、OSIsoft（holdmeterdata）合作。按BG企标规定，WAN遵循GPRS、DLMS，支持roamingSIM，HAN遵循ZigBee，支持OTAHAN设备包括智能电表、气表、能源网关、in-homedisplay,应用案例：EnergyHomeElectrolux的智能洗衣机能显示电价信息,意大利家庭能源管理合作项目，提供家庭电器能耗数据显示、分析、控制等功能，涉及到能源供应商、电信运营商和家电厂商,通过云接触到历史能耗数据,Page50,Smartmeteringprojectgooglemap,发展趋势I：低功耗,大规模应用的瓶颈：节能需求；大规模电源维护制约符合历史发展趋势：ZigBee2007-ZigBeeGreenPower（无电池特性）；蓝牙V3.0-+低功耗蓝牙；WiFi-低功耗WiFi（实现和研究，暂无新标准）关键技术点,物理层：功能精简，低功耗架构；低峰均比常包络调制；自适应参数；低功耗接收机MAC层：休眠-唤醒机制；非持续监听的高效随机信道接入；低功耗移动切换网络层：低功耗路由；能耗指标的路由电源联合优化：考虑供电曲线时序的通信协议芯片设计：低静态功耗；降低状态切换时间；低动态功耗功耗模型：PHY能耗模型，MAC能耗模型。根据业务模型、应用场景、网络密度来估算功耗,发展趋势II：大容量,单网络节点数目需求增长：物“联”网的需求,蓝牙：每个网络8个活跃节点WiFi：实际网络最多包含上百个节点ZigBee：每个网络理论最多超过60000节点，实际最多达数百个,节点密度需求增长：庞大的节点数量,按照WWRF的估计，到2020年，地球上平均每平方千米超过1万个通信设备,关键技术点,MAC层：大容量信道接入网络层：海量地址管理；大规模网络路由,发展趋势III：高带宽,不断追求更高带宽一直以来都是通信的一个主要发展方向，但在物联网应用当中可能不是最主要的方向（对更高层次的网络可能是一个主要方向，因为汇聚速率高）,蓝牙V1.x-V2.x-3.x：峰值速率1Mbps-2或3Mbps-最大54MbpsWirelessHDV1.0-V1.1：峰值速率5.28Gbps-28GbpsWiFi/IEEE802.11-11b-11g-11n：2Mbps-11Mbps-54Mbps-600Mbps,更高带宽的应用不断出现：文字（1kbps）-语音（10kbps）-图像（100kbps）-视频（1Mbps）-高清视频（100Mbps）-虚拟现实（1Gbps）云计算和海计算进一步刺激了带宽的需求：协同处理大大增加,Page53,发展趋势IV：新频段,无线技术的黄金时代优质频谱数量稀少：衰减小、吸收少（大气吸收、雨衰等）各地区协调难度大一些新频段：,空白频谱：旧瓶装新酒。54862MHz。共存和干扰检测是关键超宽带：频谱利用的新角度。毫米波：超级宽带（10Gbps）的第一次突破。60GHz频段THz：超级宽带宽。0.110THz。频谱规则仍待讨论红外：“非吴下阿蒙”。GigaIR可见光：通信跟照明结合的新思维。,Page54,提纲,M2M产业与市场关键技术领域及标准,标准组织3GPP标准进展IEEE802标准进展智能电网其它标准,M2M技术趋势,Page55,OthersIETFoverviewGeneral(GEN)Applications(APP)Internet(INT)Operations&Management(OPS)Real-timeApplicationandInfrastructure(RAI)Routing(RTG)Security(SEC)TransportServices(TSV),Page56,OthersM2MrelatedWGs,Page57,OthersOGC:sensorwebenablement,Discoveryofsensors,observations,anddprocessesDeterminationofasensorscapabilitiesandanobservationsreliabilityAccesstoparametersandprocessesthatallowon-demandprocessingofobservationsRetrievalofreal-timeortime-seriesobservationsinstandardencodingsTaskingofsensorsandsimulatorstoacquireobservationsofinterestSubscriptiontoandpublishingofalertsbasedonsensororsimulationobservations,Page58,SensorModelLanguage(SensorML),modelsandschemafordescribingsensorcharacteristics(geolocation,response),ObservationsandMeasurementsSchema(O&M),modelsandschemaforencodingsensorobservations,TransducerModelLanguage(TransducerML),XMLprotocolforstreamingdataclustersfromtransducers(sensors,transmitters,actuators),SensorObservationsService(SOS),accesssensorinformation(SensorML)andsensorobservations(O&M),SensorPlanningService(SPS),tasksensorsorsensorsystems,SensorAlertService(SAS),publishingandsub-scribingtoalertsffromsensors,WebNotificationServices(WNS),asynchronousnotificationofsensorevents(tasks,observationofphenomena),Page59,oneM2M,oneM2M是中立(地区性和行业)的全球化M2M标准组织,M2MServicesandApplications,eHealth,SG,eCity,ITS,2012年3月成立，吸引垂直行业的直接参与是其与传统电信标准组织最大差别。7SDOs:ETSI(EU),TIA(US),ATIS(US),CCSA(CN),ARIB(JP),TTC(JP),TTA(KR)3Verticals:ESMIG(Meter),HGI(Home)，CCC(Car),ServiceControl&EnablerCoreNetworkAccessNetwork,M2MGateway,M2MAreaNetwork,oneM2M,M2MDevices,M2MDevices,各个标准组织将保留对于所在区域特定M2M需求的开发，oneM2M是全球M2M标准化组织，开发通用M2M需求，OneM2M标准是“粘合剂”+行业适配开发初期标准化范围将侧重平台和中间件，以ETSIM2MR2+部分垂直行业适配为主。,Page60,OneM2M酝酿与成立,oneM2M标准进展,TP1,制定目标：2013年底前完成oneM2Mrelease1（最小可部署版本）确立了WG1（需求）和WG2（架构）的工作范围、召集人，讨论了其它待设置WG的范围，包括“协议组（ProtocolWG）”、“安全组（SecurityWG）”、“管理组（ManagementWG）”、语义组（SemanticsWG）“、“终端组（DeviceAspectsWG）”等。明确TP#2（2012年12月）之前主要是通过电话会议对现有技术的导入和分析，TP#3（2013年2月）完成初始需求的识别，之后再启动正式的架构等规范制定。,TP2,TP（技术全会）主席（高通PeterNurse）和副主席(三星YongChang，KDDI的NickYamasaki，Cinterion的JoachimKoss）选举。协议WG、安全WG和管理WG的ToR（研究范围）获得通过。安全组和管理组在TP#2和TP#3之间开始“软启动”，TP#3成立。协议组的启动将推迟到TP#4或以后。安全组的co-moderators为Oberthur和Gemalto；管理组的co-moderators为FT和华为。用例收集成型，通过了一个需求（M2M设备与业务之间要能通信）。对架构进行了初步讨论，重点在各标准组织（本次会议主要是ETSI和TIA）已有的业务层架构融合方法论（输出一个框架）及业务层与3GPP的互通。,Page62,oneM2M友商情况OneM2M的倡导者，将业务平台看作M2M的控制点，通过业务层的拉通降低芯片开发成本。2011年争得ETSIM2MWG3主席职位，oneM2M筹备委员会成员，最近裁员。长期担任ETSIM2M的TC副主席，实际主导架构设计，除华为外最积极推动OneM2M的公司。在oneM2M筹备中非常活跃，是oneM2M筹备委员会成员。ETSIM2M投入力度大，WG2主席，M2Mworkshop有平台演示。三星在ETSITCM2M投入大，代表TTA主持OneM2M的筹备会议。M2M模块厂商，TCM2M副主席职位，WG4主席职位，在oneM2M筹备中很活跃。,oneM2M行业用户情况,2012年7月BroadbandForum(BBF)以观察员身份参加第一次oneM2M筹备会。2012年7月ContinuaHealthAlliance以观察员身份参加第一次oneM2M筹备会。2012年7月HomeGatewayInitiative(HGI）以观察员身份参加第一次oneM2M筹备会。2012年7月KoreaSmartGridAssociation(KSGA)以观察员身份参加第一次oneM2M筹备会。,2012年7月OpenMobileAlliance宣布作为PartnerType2加入oneM2M2012年7月CDMADevelopmentgroup(CDG)以观察员身份参加第一次oneM2M筹备会。2012年7月GSMA以观察员身份参加第一次oneM2M筹备会。2012年7月ZigBeeAlliance，IEEE及ITU-U以观察员身份参加第一次oneM2M筹备会。,提纲,M2M产业与市场关键技术领域及标准,标准组织3GPP标准进展IEEE802标准进展智能电网其它,物联网技术趋势,Page65,LTEforM2M,Page66,AccessCloud,公众对智能电网能否降低电价有疑虑,电网公司可能利用运营商的网络（技术增强）完成电网的任务,电网对通信网的需求渐成熟,NISTGuidelinesforAssessingWirele