某地区物联网研究报告

西藏物联网研究报告物联网的三层结构二、西藏目前应用领域

电力：智能抄表、电力设备监控

交通：物流监控、GPS定位监控

金融：移动POS终端。1、移动POS机（1）移动POS机定义移动POS机，又叫移动的销售点、手持POS机、无线POS机、批处理POS机，应用各个行业的移动销售。移动POS机是一种RF-SIM卡终端阅读器。阅读器终端机通过CDMA;GPRS;TCP/IP等方式与数据服务器连接。（2）应用场景金融业，POS刷卡，POS终端结算，银联POS机；超市行业:超市移动POS机；医药行业:药店移动POS机；服装行业:服装移动POS机；（3）通信方式移动公司为银联数据中心分配专用的APN专线，在GGSN网元上为用户设置一个专用的APN接入点，从而在用户使用移动设备和银联数据中心之间构成一条无线虚拟专网通道（VPN），解决了网络安全行和数据私密性的要求。每台无线POS机设备装有GPRS数据卡，通过拨号到移动数据网络，通过移动的网络与银联数据中心的路由器建立一条VPN隧道（4）无线POS机的网络架构2、智能抄表（以GPRS智能抄表为例）（1）系统简介五、窄带物联网（NB-IoT）研究1、物联网发展趋势（1）国内三大运营商的物联网进程突然提速中国移动：与中兴通讯合作（来自baidu，需确认），率先完成严格遵循NB-IoT标准协议的技术验证演示，通过终端按照真实商用环境的要求，实现NB-IoT基本功能和业务流程等多个关键特性。与华为合作，通过NB-IoT技术，实现物联网工业气体检测。力争在2016年发展1亿物联网连接(西藏只有11万)，2017年实现商用。中国联通：与上海市政府签署合作框架协议，未来五年将在上海率先部署NB-IoT物联专网，支持上海智慧城市建设。2016年将在上海迪士尼乐园周边进行商用试点，2017年建成全市覆盖的物联专网，网络基站规模超过3000个，实现上亿规模“物”的连接能力。2018年将开始全面推进国家范围内的商用部署。中国电信：2016年5月，与华为、深圳水务集团签署战略合作协议，开展户表集抄、管网监测、水务信息化应用整合等一系列创新合作。6月，与华为签署NB-IoT创新研究合作协议。（2）未来几年是物联网发展的关键期IDC报告称，2016年底全球可穿戴设备销量将达到1.019亿台，比上年增长29%。预计未来数年可穿戴设备销量年增幅将稳定在约20%，到2020年时达到2.136亿台。2015年中国物联网整体市场规模达到7500亿元,年复合增长率超过30.0%。预计未来几年我国物联网行业年均增速30%左右,2018年物联网行业市场规模将超过1.5万亿元。普华永道预测2015到2025年间，物联网解决方案将获得6万亿美元的高额投资，企业投资将从2015年的2150亿美元增至2020年的8320亿美元，消费者投资将从720亿美元增至2360亿美元。到2020年，企业、政府与消费者安装物联网解决方案所投入资金将达到月1.6万亿美元。随着基于NB-IOT标准协议在物联网的应用深化，更多领域全新的产品和解决方案将陆续面世，物联网即将进入规模商用阶段。下图是我国物联网市场规模：（3）未来物联网将成为运营商收入的主要来源语音收入见顶，由于4G的大力建设，数据业务支撑运营商收入进入新的巅峰；未来新业务收入将成为第三个波峰，而物联网将是重要的载体。（4）全球化背景下的物联网发展从全球物联网发展来看，物联网主要集中在交通、物流、智能家居和智能医疗。这四大领域，应该说占到了整个市场份额80%以上的比例。尽管物联网终端出货量每年有30%复合增长率，但物联网产业规模最具影响力的是IT制造业，电信运营商只占据很少份额。专家预测：如果物联网全部构成，其产业要比互联网大30倍！物联网将会成为下一个万亿元级的通信业务。2、物联网目前无线技术最佳选择是NB-IoTIoT技术的核心是大量传感器依靠通信技术进行信息传递。关于IoT通信技术标准的讨论一直没有停止。现有的通信技术标准从传输距离上分为短距离通信技术标准和广域网（长距离）通信技术标准。短距离通信技术标准的代表有消费电子广泛采用的Wi-Fi、蓝牙（包括即将推出的5.0标准）和工商业常用的Zigbee等，正常通信距离一般在十米到百米量级；长距离通信技术标准包括手机使用的GPRS（2.5G）、3G、4G以及未来的5G无线通信技术等，可以进行跨国通信。长距离、低速率、低功耗、多终端传输技术标准未定。智能手机虽然成功，然而其服务于个人娱乐，强调终端性能，而忽略功耗，这类高速率、高能耗业务最适合使用3G、4G以及未来的5G通信技术。而如POS机等中等速率业务主要使用GPRS技术。这些技术对应的终端价格较高，能耗较高，且结点连接能力不强。而很多业务对通信速度的要求不够敏感，低功耗的传输技术没有出现。同时，GPRS、3G、4G技术难以支持大规模的终端数量，物联网的发展也因为终端不能广泛部署而受到制约。移动物联网无线技术的定位1>从网络速率上分析:2>从传输距离上分析：3>从Qos上分析：总体看，NB-IoT从覆盖能力、节能性、安全性、标准性、QoS、建网方便程度、生态系统和应用范围综合考虑全面超越其他技术，成为最适合长距离、低速率、低功耗、多终端物联网业务的通信技术。NB-IoT补齐物联网通信层重大短板。广域和局域网络均有成熟的方案，然而实际上仍有大量设备的需求是现有网络技术无法满足，比如：水、电、燃气等计量表、市政管网、路灯、垃圾站点等公用事业，大面积的畜牧养殖和农业灌溉，广布局且环境恶劣的气象、水文、山体数据采集，矿井和偏僻的户外作业等。这些类型终端联网若采用现有运营商蜂窝网络，则会遇到的问题包括：信号无法覆盖人口稀少和环境复杂地区、设备没有持续电力供应的条件和经济性问题，NB-IoT是弥补物联网网络层这一短板的最佳武器。NB-IoT的优势海量连接NB-IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升，这也就意味着，在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。举个简单的例子，某小区网络由一个基站覆盖，使用原有无线网络只能支持每个家庭中5个终端接入，可能4个手机、1个平板电脑就占满了，那么以后各种智能家电以及许许多多传感设备需要联网时就难以接入了。而NB-IoT至少提供50倍接入数量即250个终端接入，足以满足未来智慧家庭中大量设备联网需求。2>深度覆盖NB-IoT比LTE提升20dB增益，相当于发射功率提升了100倍，即覆盖能力提升了100倍，就算在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到。利用这一优势，沃达丰的NB-IoT实验局正在开展地下车库指示的项目。传统地下车库内导航定位系统网络构建需要WiFi、蓝牙等局域无线技术的支持，这个导航指示网络也只限于本停车场使用。如果使用深度覆盖的NB-IoT网络，只需外挂定位模块即可，而且可以构建跨区域的停车指示和导航。超低功率通信设备消耗的能量往往与数据量或速率相关，即单位时间内发出数据包的大小决定了功耗的大小。数据量小，设备的调制解调器和功放就可以调到非常小的水平。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小。另外，为了进一步降低功耗，延长电池使用时间，NB-IoT引入了超长DRX（非连续接收）省电技术和PSM省电态模式。NB-IoT可以让设备时时在线，但是通过减少不必要的信令和在PSM状态时不接受寻呼信息来达到省电目的。这样可以保障电池5年以上的使用寿命。4>低成本低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势。速率低就不需要大缓存，所以可以缓存小、DSP配置低;低功耗，意味着RF设计要求低，小PA就能实现;因为低带宽，就不要复杂的均衡算法……这些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相关，尺寸越小，成本越低，模块的成本也随之变低。5>高稳定性NB-IoT直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，即可与现有网络基站复用以降低部署成本、实现平滑升级，使用单独的180KHz频段，不占用现有网络的语音和数据带宽，保证传统业务和未来物联网业务可同时稳定、可靠的进行。以智能抄表应用为例，与采用有线PLC抄表数据回收成功率在60%左右相比，NB-IoT可以保证数据成功回收率达99%，可靠性大幅提高。NB-IoT的定位我认为，NB-IoT技术不会应用在高耗流、高实时性的物联网终端；而低速率低流量的物联网应用将以NB-IoT的落地为起点。相比面向娱乐和性能的物联网应用，NB-IoT（窄带物联网）的核心是面向低端物联网终端（低耗流），更适合广泛部署，在以智能抄表、智能停车、智能追踪为代表的智能家居、智能城市、智能生产等领域的应用将会大放异彩。3、NB-IoT主要应用方向以水电气的智能抄表业务为代表的智能家居业务；以邮筒、垃圾箱、路灯、下水道、停车位管理为代表的智慧城市业务；以快递、宠物、畜牧业、儿童老人跟踪为代表的智能追踪业务；以可穿戴健康设备为代表的智能医疗业务；其他工业领域小规模、长时间数据收集案例或周期性控制应用。（1）智能家居之智能抄表系统智能抄表对于每个家庭而言是智慧家居的一部分。华为已经联合澳大利亚东南水务公司（SouthEastWater）启动NB-IoT技术在水务行业的应用项目。东南水务公司初步计划在约1000平方公里的试验区的生态污水管网中使用NB-IoT技术，取代之前使用的3G技术传输水务管网的实时数据，资产状态和故障管理。如果利用传统的GPRS进行抄表，则若按月监测，终端电池寿命为2年，而NB-IoT终端电池寿命可达5年以上。（2）智慧跟踪系统华为使用NB-IoT进行宠物位置管理，将NB-IoT系统佩戴在宠物身上，通过NB-IoT系统传递GPS定位信息，传输距离可达数20km。同类型应用还包括自行车防盗系统、旅行箱位置管理、快递追踪、老人追踪、易失物品防丢等。四、窄带物联网（NB-IoT）建设方案建议1、物联网业务网络架构2、开通NB-IoT的频点部署方式NB-IoT可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT支持三种部署方案：StandAlone、LTEGuardBand，以及LTEInBand。为方便部署，减少实现的复杂度，业界目前主推独立载波部署方案。下图为NB-IOT的三种部署方式:Standalone：通常是RefarmingGSM的频谱或者使用空闲零散的频谱资源部署NB-IOT。Guardband：在LTE的保护带中部署NB-IOT。In-band：在LTE的RB资源上部署NB-IOT，相应LTE可利用的RB资源会减少。Guardband/Standalone200kHz,两位各10kHz保护带，实际资源带宽180kHz。Inband180kHz下行采用15KHzOFDMA技术，每个信道15KHz，共12个子信道。上行支持分为single-tone和multi-tone两种，其中single-tone包括3.75KHz和15KHz两种，multi-tone为15KHzOFDMA3、物联网的频段选择建议（1）不同频段的覆盖半径对比不同频段的覆盖效果差异很大，GSM1800与TDLF频段1900相当，比2.6G好；GSM的900M频段覆盖优势最为明显，接近2600频段的3倍，比F频段覆盖优势也有2倍优势。（2）不同频段的穿透损耗对比900M的穿透损耗相比2.6G小5dB，在室外穿透室内覆盖场景优势明显，可满足覆盖广度和深度需求；不同频段穿透损耗不同，1800M穿透损耗与F频段相当。综上所述，移动丰富的GSM频率资源，在深度覆盖上拥有先天优势，900M是窄带物联网建网首选频段。4、发挥900M低频优势（1）NB-IoT同频组网频率分配方式NB-IoT置于频段的高端，避免跟GSM-R潜在的相互影响，占用一个200KHz频点，跟GSM及联通之间各留一个频点的保护间隔。GSM需要清除两个频点，对于GSM网络影响基本可以忽略。（2）NB-IoT异组网频率分配方式NB-IoT置于频段的高端，避免跟GSM-R潜在的相互影响，占用3个200KHz频点，跟GSM及联通之间各留一个频点的保护间隔。GSM需要清除4个频点，对于GSM网络影响基本可以忽略。5、NB-IoT与GSM/LTE干扰分析（1）NB-IoT与GSM/LTE共射频部署NB-IoT与GSM共站部署，保护带要求100KHz。NB-IoT与FDD共站部署，保护带要求200KHz（2）NB-IoT与GSM独立部署NB-IoT与GSM共站，RRU独立部署，通过空间隔离，无需保护带，可节省带宽6、升级方案/新建方案（1）利旧升级NB和GSM不可独立优化，对GSM有影响，未来三系统共天馈。整体升级比例并不高，若预留FDDMOMO，则比例更低，建网慢，成本较高，与新建相当。（2）新建方案不影响GSM，与GSM系统独立优化需要多占用一套天线及RRU安装点位建设成本高，部署速度慢未来开通FDD速度快（3）升级方案/新建方案建设对比分析升级方案:传统基站不支持升级多载波基站支持升级需要增加主控板和基带板后期演进至支持FDD需要替换RRU，工程改动量大新建方案:一步到位，新建BBU和RRU，平滑支持FDD，可同时实现LTE-M和NB物联网功能；未来，针对部分GSM老旧设备替换，可直接软件升级实现GSM现代化改造；综上所述现网GSM支持升级Nb-IoT的比例不高，升级能力受限仅支持单载波容量，部分设备很快面临生命周期临界；从升级能力、容量、生命周期以及质量等因素，GSM直接升级支持物联网，并不理想！建议采用新建一步到位，避免多次投资！7、基于ITBBU的C-RAN兼顾快速建网及未来发展采用通用IT架构，可进行切片式网络部署，适合物联网未来演进；超大容量，面向海量连接处理；支持移动边缘计算（MCE），提升业务部署灵活度；降低系统时延，适合不同物联网应用场景采用基于ITBBU的C-RAN网络架构，立足初期快速建网，兼顾未来业务发展，建设强大的处理能力的云计算化绿色接入网。初期部署NB-IoT建设成本高，工程复杂，C-RAN可以明显降低