2020年5G時代的物聯網解決方案13頁.pdf
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2024-12-17
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1、深圳市盛路物聯通訊技術有限公司滿足物聯網需求,5G面臨的技術和市場挑戰國際電信聯盟(ITU)定義:5G是以用戶應用為目標的信息生態系統。第三代合作伙伴計劃(3GPP)定義:5G是第5代移動通信。我們理解5G的使命是未來510年(6G發布之前),為滿足社會進步的需要,通信領域需要做的所有事。具體講是兩個方面,進一步提高移動互聯網的用戶體驗;部分應用場景的物聯網實現。物聯網與移動互聯和移動通信最大的不同,是垂直行業碎片化。在移動通信系統中,手機是唯一的終端,因此比較容易確定無線通信技術路線和無線通信標準,而物聯網無線側,不同行業的無線終端性能、指標、業務質量要求、數據格式、物理信息標準完全不同,很2、難用某一種無線技術和標準對所有的物聯網行業需求進行“一網打盡”。5G LTE是3GPP主持的一項無線通信技術標準,也是當今社會的一個很大的熱點。5G無線接入網仍圍繞4G核心技術LTE展開,但LTE并不能代表無線通信的全部。除LTE外,WIFI、藍牙、LORA、DDA、ZIGBEE、ZWAVE、DASH7、SIGFOX、NFC、LR-WPAN、INSTEON、WIRELESSHART、ISA100.11A、DSRC(802.11P)等無線通信技術,都有各自的優勢、特點、應用場景。5G主要涵蓋三大場景:增強移動寬帶(eMBB)、高可靠超低時延(uRLLC)和大規模機器通信(mMTC)。目前有關5G3、的理論研究、落地實測、標準制定(R15)都主要針對增強移動(eMBB)。大規模物聯網通信(mMTC)和高可靠低時延通信(uRLLC)在5G R15的技術框架內并沒有完整的實現方案。按照3GPP的規劃,mMTC主要靠NB-IOT/eMTC解決,uRLLC主要靠LTE-V解決,NB-IOT/eMTC和LET-V均為4G技術,達不到5G愿景的需求指標。滿足物聯網需求,5G面臨的技術和市場挑戰3GPP已經認識到無線接入網完全依賴LTE協議是無法完全解決mMTC和uRLLC兩個應用方向的技術需求,因此提出異構網、多種無線制式互操作、C-RAN、窄波束、多接入邊緣計算、CU/DU切分、無線側切片、非正交復4、用等思想,目前都還在探索之中。R16將非公共網絡(5G NPN)、局域網(5G LAN)、時延敏感網(5G TSN)等技術引入5G,將徹底打破單一無線協議壟斷無線移動接入網的局面。多種無線技術組合使用,實現網絡與業務融合,再結合邊緣計算(MEC)的部署,實現多種垂直行業云網端融合的需求。工信部韋樂平主任表示,5G要想達到與4G網絡一樣的覆蓋,那么投資可能將需要達到4萬億。從需求方面看,國家的整體要求是提速降費,手機用戶選擇5G網絡服務的前提是通信費用不能提高,5G如果只能在增強移動(eMBB)方面提高性能,運營商的投入產出比是無法承受的,因此5G必須解決mMTC和uRLLC兩個應用方向的技術難5、題,從這個角度看,5G的路還很長。從移動、成本、功耗、安全、可靠、魯棒等因素考慮,運營商只能建造消費級的廣域網絡。如何在有限資源條件下有效解決垂直行業工業級、行業級、不同安全級、不同QoS級的應用,從而幫助運營商延伸到高價值的垂直行業用戶,5G還面臨著諸多的挑戰和實踐。NB-IOT正式納入5G標準,說明在未來或未來比較長的時間內,5G LTE技術框架內,針對物聯網海量大連接mMTC沒有更好的解決方案。根據7月3號R16凍結和7月9號NB納入5G標準,3GPP組織在物聯網大連接領域給出的技術方向整理如下:根據不同的應用場景,用戶可選擇以下技術,NB-IOT(5GLTE框架內技術);5G NPN(6、非公共無線移動網絡,包括有線網絡、LTE架構無線專網、非LTE架構的無線網絡,如LORA,DDA等);5G LAN(企業級局域網,有線或WIFI等);5G TSN(IEEE802.XX,如802.11WIFI,802.15.1藍牙,802.15.4ZIGBEE,802.15.7可見光通信等)。盛 路 物 聯 的 策 略 D D A 無 線 自 組 織 網 絡GPS/5G授時For TDOAD1DDA弱模塊LD2DDA強模塊D3DDA安全模塊DLDDLLLORA模塊DDDDDDDDDDDDA-AP-MDU4G/NB傳統網關邊緣計算DDA便攜網測器網參分析儀SimCom-5G簡易網關邊緣計算DDA7、/LTE互操作復雜網關邊緣計算盛路物聯網開發平臺/TB/MQ應用生態平臺DDA 設備檔案管理DDA 設備認證第三方應用平臺第三方數據平臺安全機制(加密/認證/完整性/不可抵賴)3GPP-IF5GIP sec3GPP-EPCS1-U&S1-MME3GPP-BOSSAAA/HLR3GPP-OSSCOBRA3GPP:應用生態DDAIP sec智慧城市全域感知網建設智能化智能系統智能應用智慧城市與汽車汽車、飛機、輪船等現代化運輸工具,集成了大量的傳感器。這些傳感器實時采集車體各個部位的物理參數變化或化學參數變化,并實時(及時)將這些變化匯聚到儀表盤上,駕駛員通過儀表盤掌握車體各個部件的運行狀況,保證車8、體運行工程中的安全和效率。智慧城市與汽車類似,只是系統更加復雜(傳感器種類和數量更多,工作環境更惡劣并多樣化,信息傳輸和處理系統以及數學分析方法更加復雜)。智 慧 城 市 5 大 目 標對地下、地面、空中、建筑物內、各種城市設施的物理數據變化或化學數據變化實時感知,這是智慧城市的基礎。通過時間、空間兩個維度,對城市各種事件和進程進行記錄、模擬、仿真、推演、預測、運營、管理。主動感知市民要求,主動提供城市服務。城市治理、居民生活、產業發展、生態環境等多要素和諧發展。機器學習,系統進化。全域感知時空聯動智能進化和諧共生善解人意中國人完全自主開發的無線窄帶物聯網通訊技術。全域感知網是智慧城市基礎建設9、重要部分習近平總書記在中央城市工作會議上指出:要提升管理水平,著力打造智慧城市,為城市發展提供有力的保障。目前,以TCP/IP協議為支撐的電子政務系統,以攝像頭為硬件支撐的城市視頻監控系統都已到達很高水平。但是,城市環境和基礎設施的監測和管理數據目前還基本是空白。城市環境和基礎設施的物理(化學)數據采集,目前缺乏統一的規劃和設計全域感知網要求在城市的各個空間和角落(地下、地面、建設物內、空中),布置大量的狀態傳感器,實時監測上傳這些傳感器的數據變化,城市管理平臺根據這些基礎數據和對應的數學模型,為城市管理和城市運營提供決策依據,為提高市民城市生活質量提供保障。受成本和空間的限制,萬物互聯的主要10、連接手段是采用無線通信技術。4G的無線技術以及5G國際電信聯盟的無線技術均為LTE,LTE的優勢是移動寬帶無線傳輸,利用LET技術將遍布城市各個角落的大量傳感器全雙工可靠接入,理論和實驗證明是不可行的,包括裁剪簡化版的LET(NB-IOT)技術也無法在大連接前提下實現低功耗雙向實時通信。城市的基礎物理數據,包括城市安全數據(建筑物健康數據、城市設施健康數據、災害監測數據等)、環境數據(水質、空氣、土壤、植被等)等具有國家戰略價值,因此在選擇無線接入技術時,不僅要考慮城市智能化的需要,更要考慮未來國家以及城市安全的需要。從長遠看,只有采用國產核心技術,才能從源頭上保證國家和人民的安全。城市全域感11、知網的建設是巨大且長期的工程,同時又不能帶來即時的GDP增長,導致各級政府有心無力,無從下手。因此全域感知網的建設和運行,除技術選擇外,更重要的是商業模式的設計。盛路物聯的方案分三步完成:第一步,尋找目前城市智慧應用的剛需(產業鏈快速盈利,長期發展),通過這些剛需完成DDA無線網絡覆蓋;第二步,采用傳感器眾籌的方式,完成傳感器鋪設;第三步,通過商業激勵機制,完成傳感數據共享。今天我們分享兩個項目,智慧路燈項目和智能停車項目。我們利用最密集的城市基礎設施燈桿,采用完全擁有自主知識產權的無線通訊技術DDA組網。,擔當城市全域感知網建設中的關鍵樞紐角色,成為安全和環境監測網絡的數據入口。我們規劃兩種12、燈桿,分別命名為主感知燈桿(多功能智慧桿)和子感知燈桿(普通智慧路燈),每個主感知燈桿對周邊3平方公里進行無線覆蓋,一方面對3平方公里的子感知燈桿進行智能照明控制,實現城市照明節能減排,同時將3平方公里內所有的傳感器數據上傳智慧城市管理平臺。全域感知網方案簡介擁有自主知識產權的無線通訊技術組建立體感知網,功率小,覆蓋廣。子感知燈桿DDAIOT子感知燈桿子感知燈桿各種傳感器各種傳感器 主感知燈桿主感知燈桿充電樁(可選)顯示屏(可選)攝像頭(可選)WiFi熱點(可選)子感知燈桿網絡接入點:4G傳感數據匯聚點(DDA網關)呼救按鈕主感知燈桿照明控制燈桿功能解析(基本屬性:公共照明,物理承載,供電,互13、聯網接入)充電樁(可選)呼救按鈕照明控制以燈桿為基礎,DDA建立全面的感知網絡和功能拓展。DDAIOT方案實現DDA網關對城市大數據的采集上傳,萬物互聯,構建智慧城市。管網監測爆炸物監測有毒氣體監測智能交通空氣污染預警城市綠化監測城市公共安全積水監測電力監測邊坡預警四表集抄智能電梯人群密度監測空氣溫濕度監測車流量監測地下水位預警水質監測井蓋監測人員跟蹤定位建筑崩塌監測土壤溫濕度監測DDAIOT全域感知網典型案例深圳市華強北試點項目多功能智慧桿中的城市全域感知網上傳數據平臺數據內容子系統名稱上傳數據平臺數據內容城市智慧靜態交通子系統(城市智慧停車子系統)泊位信息、有無車狀態、車位鎖狀態、空車位信14、息、車輛進出泊位時間、前端設備狀態信息、區域車位信息、目標區域單位時間人員流動統計、目標區域單位時間車輛流動統計城市智慧路燈子系統路燈的開關控制、路燈的調光控制、路燈的各種用電參數(電壓、電流、功率、功率因數、電能等)采集、路燈的設備管理城市智慧綠化子系統土壤水分、土壤溫度、土壤電導率、土壤鹽分、土壤氮磷鉀含量(mg/kg)、土壤PH值(酸堿度)、液體的流量(升/時)和總量、液體閥門開關智慧用電子系統實時參數測量單/三相電壓、單/三相電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率計量功能有功電能、無功電能告警功能欠壓報警、過壓報警、過流報警、測量模塊故障告警城市智慧安全子系統液位地下液體的15、高度水質飲用水水濁度消防消防栓水壓、消防栓的流量和總量、消防栓的位置信息火警煙霧報警信號、單相/三相漏電流、線纜溫度、欠壓報警、過壓報警、過流報警管廊監測有毒氣體(氧氣、一氧化碳等)含量、可燃氣體(甲烷、甲醇等)含量房屋監測目標結構物的位移變化、目標結構物結構表面的應變(拉伸或壓縮)、目標結構物的傾斜角度智慧環境監測子系統風力監測風速和風量粉塵、PM2.5監測粉塵、PM2.5濃度、PM10濃度噪聲監測噪音大小中國人完全自主開發的無線通信技術。DDA無線技術自主知識產權的價值從國家安全角度考慮。計算機時代、互聯網時代、移動通訊時代、移動互聯時代,我國都沒能掌握核心技術,多年受制于國外,不僅經濟受16、損,也給國家安全帶來長期隱患。因此在規劃和設計智慧城市時,不僅要考慮國家未來智能需求,更要考慮智能時代國家安全的需求。我們知道,互聯網實際上是美國網,美國之外其它地區的網絡都不是真正意義上的互聯網(對等網),而是接入網,是美國網的延伸,屬于主從關系。這種格局目前以及未來很長一段時間都無法改變。各個國家只能在接入網上動腦筋,保護自己國家和民族的網絡環境和關鍵數據安全。城市燈桿網是城市全域感知網的承載網,全域感知網與普通的互聯網項目不同,其通訊對象是城市中的各種設備以及建筑物、環境等監測數據,如果繼續采取以往依賴國外核心技術的策略,等到智慧城市大面積應用時,我國的所有國民經濟數據、環境數據、國防數據、公民隱私都將裸漏在外國人眼中,而且隨時可能受到國外敵對力量的攻擊,其后果是災難性的。因此,選擇智慧城市項目支撐技術時,必須考慮完全國產化因素和國產化程度。中美經濟脫鉤或部分脫鉤目前是大概率事件,DDA無線通信系統中的芯片、模塊、設備等各個方面完全可以在國內組織生產,價格永遠不會受國外西方國家制約。并且芯片、模塊、設備、數據平臺等多項核心技術都進行了專利保護,無需向國外任何企業繳納專利費等相關技術權益費用。專利保護可以防止友商的抄襲和仿制,保持企業長期競爭力。