物联网技术发展对铁塔业务影响ppt课件.pptx

2017.4,物联网技术发展对铁塔业务影响,第 2 页,提纲,01,物联网技术概述,02,物联网产业链情况及业务发展趋势,03,物联网部署及对铁塔业务影响,第 3 页,IoT整体架构,平台：物联网平台及各行业应用平台垂直行业应用平台：车联网信息平台、智慧农业应用平台等管理及使能平台：包括连接管理平台，云服务平台、设备管理平台、应用支撑平台、数据分析平台,网络层：移动蜂窝网络、局域接入网等移动蜂窝网：2/3/4G/NB-IoT/eMTC/5G接入网 核心网专网非蜂窝网：LoRa、Sigfox、短距+网关接入等,感知层：实现智能识别、信息采集处理、自动决策控制物联网模组、行业定制终端、物联网卡、开发板等,物联网架构包括感知层、网络层、平台和应用层,应用层,平台,网络层,感知层,应用层：物联网和用户的接口，与行业应用相结合，实现物联网的智能应用,传感器的概念及基本分类,传感器是数据采集的入口，是物联网的心脏，也是物联网的关键技术！,传感器市场及趋势,嵌入式处理,连接性,智慧能源,智慧城市,智能家居,智慧地图,智慧照明,车联网,智能标签,智慧医疗,感知,温度传感器运动传感器生物传感器,MCUSoC,GPS，6LowPANWiFi，2/3/4G,传感器是物联网的上游感知层，是物联网获取信息的核心；IoT市场拉动传感器市场,全球物联网总连接数(个）,预计2020年 全球IoT连接数达到300亿；亚太、北美、西欧市场领先；中国的人口、政策红利，推动中国成物联网领域增长最快的国家全球2016-2021传感器增长五年复合增长率为11%，国内为8.4%,全球传感器市场规模,中国传感器市场规模,来源：BBC research,来源：中投顾问产业研究中心,传感器技术演变趋势,传感器产品从单纯的敏感元件向具备信息处理、数据校正等功能的智能型产品演进,微型化,智能化,数字化,多功能化,系统化,网络化,产品需求,智能化技术演变方向,新型传感材料,基于新型的传感效应设计传感器检测技术；应用新型传感材料，采用先进技术工艺，研制具备记忆、自修复、环境反馈等功能的传感器,智能传感器关键技术,关键技术,物联网接入技术概览,LoRa、SigfoxIngenuWi-SUMWeightlessSatellite technologies,其他广域覆盖网(非蜂窝的广域覆盖技术),2G/3G networks4G networksEC-GSM、NB-IoT、LTE-MLTE-V、5G,移动蜂窝通信(2G/3G/4G/5G),WiFi(802.11ah)Bluetooth，ZigBee ZwaveWirelessHARTThreadULE,DSRC,无线局域/个域网(WLAN/WPAN etc),“短距+网关”是诸多IoT业务应用中的选择多种技术标准之争，兼容性问题低功率广域覆盖(LPWA)技术空间较大，市场已开始起步3GPP：EC-GSM，LTE-MTC，NB-IoT非标：LoRA,Sigfox,802.11ah,物联网技术演进方向,各技术纷纷向低功耗、广域覆盖方向演进，LPWA是未来物联网业务应用主流接入技术,蜂窝物联网（3GPP）:a)高速率、大带宽（CA,MIMO等）;b)低时延、高可靠（MTC,LTE-V）;c)低速率、大连接（NB-IoT、LTE-eMTC等）短距+网关（IEEE）:WiFi中802.11ah覆盖增强、功耗降低，向着低功耗、广覆盖方向演进其他接入技术（各自技术联盟）:低功耗、广域覆盖（LoRa、Sigfox、Weightless等）,3GPP物联网技术及标准化：无线网,-10-,NB-IoT标准对LTE协议进行重新设计，以满足广覆盖、低功率、低成本、大连接的需求；R13：R14：2016年6月立项，新增功能要求:定位功能，single cell p2M 下行广播功能，非连接的移动性功能增强LTE-M标准终端功能进行简化，以满足物联网终端低速率、低成本、低功耗的的需求；EC-GSM标准基于GSM技术扩展覆盖增强重新设计物理信道，调制编码，发送方式，覆盖等级和终端能力等,3GPP物联网技术及标准化：核心网,-11-,NB-IoT网络总体架构NB-IoT核心网NB-IoT具有显著特征：终端数量多、终端节能要求高、收发小数据包为主且可能为Non-IP格式。为了适应如上特征，核心网方面做如下优化：,NB-IoT技术优势,第 12 页,NB-IOT四大优势，广覆盖、低功耗、大连接、低成本典型应用场景：智能抄表、智能停车等,下行：理论最大重发次数2048次（33dB），实际重发次数和增益受限，20dB左右覆盖增强,数据多次重传上行：16倍重复-12dB增益,NB-IoT技术：比GPRS覆盖增强20dB,下行覆盖增强,将原始序列进行符号级重复对符号重复后的序列进行周期性重复下行：4倍符号级+4倍周期重复-12dB增益,上行覆盖增强,提升上行功率谱密度（PSD）上行：更窄带宽可获得更高功率谱密度LTE：3.75KHz：17dB/15kHz：11dBGPRS：7.3dB 10*log（200/3.75）-log(2000/200),NB-IoT上行采用Turbo码，较GSM的卷积码有更高的编码增益（3.8dB）；,基于符号和重复周期进行多次重传,更高编码增益,4倍,12dB,4倍,周期重复,上行重发：理论最大重发次数128次（21dB），实际重发次数和增益受限，12dB左右覆盖增强PSD增益：7dB；编码增益：4dB,NB-IoT技术：终端低功耗,延长周期位置更新定时器 根据终端业务模型，灵活适配长周期位置更新定时器RAU/TAU，减少唤醒次数，降低功耗；,PSM省电模式（R12）在PSM状态下，收发机关闭；TAU超时或有数据发送时，才会进入工作状态当UE附着或TAU状态时，MME下发定时器给终端，当从连接态到Idle态后，定时器启动，当定时停止，进入PSM模式；99%时间在PSM状态，只占1%功耗,eDRX扩展动态接收（R13）DRX（非连续接收）：Idle态下UE会周期性监听下行控制信道，其余时间不会开启接收天线，处于睡眠期。NB：增大IDLE态寻呼信道侦听周期，扩展至2.91小时,PSM省电模式、更长DRX周期、更长定时器，延长电池生命周期,（Tx(23dBm):200mW，Rx:80mW，Idle:3mW）,NB-IoT技术：大连接,第 15 页,3GPP定义业务模型（TR45.820）,从业务模型出发计算每天单用户发起业务的次数根据不同覆盖等级的重发次数，分别分析上下行开销分别计算上行业务信道容量、下行业务信道容量、寻呼容量、随机接入容量综合考虑不同容量的受限因素，结果为最终极限容量,NB-IoT小区容量计算方法,单用户24小时平均发包次数为11.2,业务信道容量,业务信道容量,其他开销,传数据包的资源消耗,24小时可传数据包数,单用户24小时平均发包数,重传次数,用户分布情况,数据包大小,覆盖等级,随机接入容量,定义：保证前导冲突概率小于0.01的最大用户数,资源配置参数,资源周期,频域资源,根据公式计算出每个覆盖等级下的随机接入容量,针对每种覆盖等级，需要预留出时频资源供随机接入前导发送,业务模型（发包频次）,NB-IoT技术：小区容量,第 16 页,NB-IoT小区容量（以数据包大小200Bytes为例）Standalone场景下，随机接入容量受限，最大容量53169；Guardband场景下，寻呼容量受限，最大容量40863；Inband场景下，业务信道容量受限，最大容量28444；,NB-IoT技术：终端低成本,第 17 页,低成本芯片关键技术关键技术1：180kHz窄带系统，基带复杂度降低；关键技术2：低采样率，缓存Flash/RAM要求小；关键技术3：单天线，半双工，RF成本低；关键技术4：峰均比低，功放效率高，23dBm发射功率可支持单片SoC内置功放PA，降低成本；关键技术5：协议栈简化，减少片内FLASH/RAM；,NB-IoT终端模组成本预计可达$4-5,无线部署方案：工作模式选择,频率部署方式一：standalone,频率部署方式二：LTE Guard Band部署（LTE 10M带宽+支持，5M及以下保护带不足以支持）,频率部署方式三：In-Band,利用现有的频谱资源进行频率重耕，或者利用一些零碎频谱进行部署GSM：保护带100KHz；UMTS：邻频LTE：保护带200KHz（5M+）,利用LTE的保护带来部署NB-IoT,利用LTE载波中间的RB资源块,LTE-eMTC技术,-19-,Cat0（R12）半双工FDD模式：FDD模式下的时分复用带宽：减小到1.4MHz，可扩展到20MHz单接收通路：取消RX分集双通路低数率需求：处理器计算能力、存储能力进一步降低省电：PSM机制的引入,LTE-M是基于LTE技术演进的，其空口技术与LTE相同，终端功能有改动，来满足低速率、低功耗、低成本的需求,CatM（R13）（在Cat0基础上进一步优化）取消发射分集，不再支持MIMO，支持小于1.4MHz更低带宽，支持更低数据速率省电：PSM机制+eDRX,CatM（R14）（eMTC）定位功能Single cell P-to-M下行多播功能移动性增强：持异频测量速率增强：增大TBS，增大连接态的PDSCH/PUSCH带宽下行最大支持10个HARQ进程,LTE-eMTC技术：Narrowbands,eMTC引入了narrowband的概念，作为eMTC接收和发送的带宽，narrowband是指频域上6个非重叠的连续物理资源,LTE-eMTC技术：比LTE覆盖增强15dB,第 21 页,下行PDSCHCEModeA 最多32次重复 15dB增益CEModeB 最多2048次重复 33dB增益下行MPDCCH最多256次重复 24dB增益上行PRACH最多256次重复 24dB增益上行PUSCHCEModeA 最多32次重复 15dB增益CEModeB 最多2048次重复 33dB增益上行PUCCHCEModeA 最多8次重复 9dB增益CEModeB 最多32次重复 15dB增益,重传技术,跳频技术,通过跳频实现频率分集，可带来3dB的增益PUSCH、MPDCCH、PRACH支持跳频,3dB跳频增益,12dB重传增益（16次重传）,15dB,LTE-eMTC技术：终端低功耗,延长周期位置更新定时器 根据终端业务模型，灵活适配长周期位置更新定时器RAU/TAU，减少唤醒次数，降低功耗；,PSM省电模式（R12）在PSM状态下，收发机关闭；TAU超时或有数据发送时，才会进入工作状态当UE附着或TAU状态时，MME下发定时器给终端，当从连接态到Idle态后，定时器启动，当定时停止，进入PSM模式；99%时间在PSM状态，只占1%功耗,eDRX扩展动态接收（R13）DRX（非连续接收）：Idle态下UE会周期性监听下行控制信道，其余时间不会开启接收天线，处于睡眠期。eMTC：增大IDLE态寻呼信道侦听周期，扩展至43.69min,（Tx(23dBm):200mW，Rx:80mW，Idle:3mW）,与NB-IoT一样，可以通过PSM、eDRX来降低终端功耗,LTE-eMTC技术：终端低成本,第 23 页,峰值速率降低，缓存要求小,R13：下行最大TBS为1000bits，峰值速率为800kbps上行最大TBS为1000bits，峰值速率为1Mbps,单天线接收，半双工，RF成本降低,工作带宽降低，基带复杂度降低,UE最大带宽为6PRBs，子载波间隔为15kHz,发射功率降低，功放集成在单芯片中,UE支持更低的发射功率级别，最大发射功率为20dBm,eMTC模组价格$10,eMTC模组价格比NB-IoT高，但与传统的LTE终端相比，成本较低；同时eMTC对语音(VoLTE)、移动性的支持能使其应用于更多的物联网业务。,LoRa：概述,第 24 页,LoRa是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案；LoRa联盟是2015年3月Semtech牵头成立的开放、非盈利组织，其目的在于将低功耗广域网络（LPWAN）推向全球，通力合作将 LoRa 协议成功推向全球物联网标准LoRa联盟有150+成员公司，包括跨国电信运营商、设备制造商、系统集成商、传感器厂商、芯片厂商和创新企业等，国内中兴、八月科技等公司为LoRa联盟成员；,LoRa：技术原理,LoRa（Long Rang）是一种采用扩频调制的低功耗长距离无线通信技术扩频：在传输信息之前，对所传信号进行频谱的扩宽处理，可获得较强的抗干扰能力,CSS扩频,更高灵敏度,解调能力低于底噪，比FSK高30dB比FSK具有更高的灵敏度（更好的Eb/No）更强的抗干扰、抗噪声能力采用正交扩频码-多信号共用一个信道较强的频率偏移容忍度,技术特征,同速率比FSK高10dBm,LoRa：网络架构,第 26 页,网络组成：LoRa终端（内置LoRa模块）、网关（基站）、网络服务器、应用服务器组网方式：采用星型组网方式空口技术：采用TDMA(时分复用)实现通信（当网络负荷达到中载（带宽利用率超过50%）时，CSMA 的效率大减且耗能增大，因为大量的终端通信冲突，需延时重传）,LoRa：协议栈,LoRa支持三种终端等级Class A：双向业务终端，每个上行传输时隙紧邻两个短下行接收时间窗。采用ALOHA类型接入方式，由于下行容量受限，主要应用于传感器类型应用；Class B（规划中）：基于时间窗调度的控制器类型终端（电池供电方式）；Class C（规划中）：终端支持连续监听；,终端等级,协议结构：物理层、MAC层和应用层物理层频段：169/434/470/868/915MHz；多种信道带宽：62.5K/125K/250K/500K多种信道信道接入采用ALOHA方式，支持跳频；可以在16个信道间跳频；最大信号灵敏度为-136dBm，SNR为-25dB；最大传输距离：空旷地带1025KM；MAC层负载最大长度51222字节。,协议栈,Sigfox：关键技术,第 28 页,超窄带：超窄带（100Hz）/扩频机制有效抑制噪声，提高接收灵敏度调制方式：BPSK频段：868M（EU）/902M（US），非授权频段速率低：100 bps(UL)/600 bps(DL)功耗低：100-150mw数据包大小：12B(UL)/8B(DL)每天允许消息数：140(UL)/4(DL)接收灵敏度：-126-146dB距离远：40km（开放环境）,终端,网络运营商,商业应用,网络组成：目标终端（Objects）、基站、Sigfox云平台、商业应用组网方式：采用星型组网方式无线传输技术：超窄带技术，传输低速率数据,Sigfox技术由法国Sigfox公司提出，采用超窄带（UNB）调制的低速率、低功耗、长距离物联网无线通信技术，以降低速率为代价，获得了通信距离与功耗上的指标优势,技术特性,系统组网,技术参数对比,第 29 页,提纲,第 30 页,01,物联网技术概述,02,物联网产业链情况及业务发展趋势,03,物联网部署及对铁塔业务影响,产业链情况：终端,NB-IoT/eMTC,非标LPWA技术,LoRa：芯片有瑞士升特（Semtech）和美国微芯（Microchip）两家，通过联盟的形式将技术开放给联盟成员，并通过竞争与合作推动产业发展及生态繁荣，未来Semtech公司会考虑技术授权Sigfox：Sigfox公司与产业链上的众多企业都建立了合作关系，合作方式都是基于由Sigfox提供UNB技术并应用在其他公司产品中以此来普及其产品与应用,产业链情况：设备,1,SDR路标,NB-IoT产品路标,产业链情况：设备,功能支持情况,eMTC产品路标除爱立信支持外，各厂家设备路标较，17年Q2后厂家陆续支持；,CatM现网设备、软件升级,CatM现网设备软件升级,Cat.M现网设备软件升级,CatM现网设备升级,技术及业务适配性分析,34,智能家居，智能建筑，低端M2M汇聚等,农林牧渔，传感，抄表，停车，穿戴设备，物流监控，追踪业务等,高速率(10Mbps),视频监控、智慧医疗等,中速率(1Mbps),低速率(100kbps),10%,30%,60%,低速率 低功耗 广覆盖 低成本,NB-IoT 4.2B IoT 连接 2023,全球 Cellular IoT 连接分布,运营商痛点：现有蜂窝网无法满足LPWA场景需求：广覆盖，低功耗，海量连接，低成本NB-IoT逐渐成熟：标准已冻结；网络、芯片、模块已基本ready,物联网业务推进方案,第 35 页,重点推进公共事业、智慧城市、消费与医疗领域的业务突破，关注工农业等潜在应用领域,公共事业,智能抄表（水电气热）智能消防智能井盖智能垃圾桶,智慧城市,智慧路灯智能停车城市安防/报警智慧交通,消费与医疗,智能可穿戴设备智能行李箱远程医疗医药冷链,农业与环境,畜牧养殖水产养殖农产品及食品溯源环境监测,工业应用,生产设备状态监控设备租赁智慧工业园区,物联网产业发展情况,第 36 页,产业链产值向应用服务倾斜，各方纷纷向服务领域寻求突破产业链价值由传统的终端向应用服务迁移，后者价值占比超过45%产业链各方加速向服务领域布局,各方构建自身长板，围绕核心战略控制点，拓展产业链上下游,物联网,1,2,3,4,芯片&终端厂商,借势网络连接的管道优势，打造连接管理、使能平台，以模组、开发板产品向产业链的上游（芯片&终端）和下游（应用）同时拓展,垂直行业服务提供商:借助垂直行业应用服务优势，把控产业链下游，打造使能平台，通过SDK、方案集成等方式向上游渗透。,借助芯片/终端的接入优势，把控产业链上游，布局物联网设备管理平台。瞄定下游应用市场,网络运营商,打造创新应用终端产品，推出终端操作系统，依靠终端及数据优势，从产业链上下游同时切入,互联网,产业链情况：商用情况（1）,第 37 页,第 37 页,欧洲运营商,沃达丰：全面推进NB-IoT商用部署2016年开展NB-IoT试商用(在L800上升级支持），11月启动友好用户试用，2017年Q1在西班牙、德国正式商用；德电和意大利电信：优先试点部署NB-IoT2016年局部区域试商用NB-IoT（拟部署在900MHz，技术上亦考虑未来450MHz的支持）Orange：商用部署LoRa网络，计划NB-IoT商用2016年上半年已完成18个城市，1300个城镇的LoRa部署前期是EC-GSM的技术推动者，目前亦计划待NB-IoT产业成熟，规模商用NB-IoTKPN：商用部署LoRa网络已建成全国性物联网,北美运营商,AT&T：优先部署LTE-M，同时关注NB-IoT16Q4试点部署Cat-M，用于智能电表和可穿戴设备2018年商用NB-IoT，试点应用烟雾探测器和网络监控Verizon：计划推进LTE-M的商用部署已支持商用的Cat 1设备，Cat M和Cat 0设备的测试目前正在进行中,日韩运营商,SKT：3月完成了全国范围内LTE-M网络，6月建成全国性LoRa网络KT：计划17年Q2商用NB-IoT(1.8GHz,Guard-Band)，18年底，投资13亿美元建设NB网络LGU+：17年Q2商用NB-IoT/eMTC（800MHz，In-band/Guard-band)Softbank：2016年部署完LoRa后，继续部署eMTC/NB-IoT,物联网产业分化，运营商路径选择存在差异,只考虑NB-IoT的部署应用：坚定的单一路径(eg:沃达丰等欧洲运营商及部分亚洲运营商KT)率先商用LoRa，同步未来NB-IoT商用：双管齐下，融合路径（eg:法电、软银等）利用LoRa抢占市场先机，积累物联网网络运营经验率先部署Cat-M，后期同步计划NB-IoT：(eg:北美运营商）除北美计划先行部署LTE-eMTC(Cat-M)外，其他运营商均优先选择NB-IoT；部分运营商已商用LoRa，抢占市场先机，积累物联网网络运营经验,产业链情况：商用情况（2）,一致认可IoT的战略位置，产业链合作共赢和打造端到端的服务能力是运营商发展IoT的共识；明确IoT的发展战略：肯定IoT对IC转型的助推作用，从组织架构、业务发展策略、产品布局等方面进行全面梳理布局整个产业生态：依托管道优势，加强平台能力建设，向业务服务拓展，整合产业生态，形成端到端的服务能力，推进企业的ICT转型；,国内运营商,提纲,第 39 页,01,物联网技术概述,02,物联网产业链情况及业务发展趋势,03,物联网部署对铁塔业务影响,对铁塔业务带来哪些影响？,第 40 页,1.运营商部署物联网对铁塔站址规划和天馈规划等的影响？,2.物联网对铁塔基础业务的影响?,3.物联网对铁塔业务带来的挑战?,提纲,第 41 页,01,物联网技术概述,02,物联网产业链情况及业务发展趋势,03,物联网部署对铁塔业务影响,对铁塔基础设施影响铁塔物联网业务发展探索,物联网端到端架构,第 42 页,无线网,核心网,平台,NB-IoT网络部署主要涉及无线网、核心网部分的网络建设无线网：BBU、RRU、天馈、室分系统核心网：建设模式：新建or升级网元部署：MME、SGW、HSS、PGW,物联网部署方案：无线设备升级方案,基于现网设备升级的方式可实现网络快速部署,建设方案,设备能力,室分,天馈,单通道，无需支持MIMO共用天馈/新建,RRU共用RRU，SDR设备软升新建站新建RRU,BBU基于原站升级新建N站,可共用室分系统,运营商建设方案对比,物联网部署方案：组网方案,第 44 页,NB与LTE系统覆盖性能对比,总体原则：根据物联网应用场景、现网无线覆盖综合考虑,室外：N900&L900，覆盖半径1.6:1,NB-IoT比LTE覆盖增强15-20dB；室内：N900&L900 覆盖增强约20dB，深度覆盖效果优势凸显；,运营商方案对比,核心网建设方案探讨,核心网建设方案现网升级方案：利旧现有EPC设备，升级支持NB-IoT/Cat.M功能新建方案：独立新建核心网元,运营商核心网建设方案对比,第 46 页,其他建设方案,传输NB-IoT带宽仅200KHz，回传带宽可满足新增NB-IoT需求；机房、空调、电源NB-IoT/eMTC是基于原站进行改造，可共机房等资源；,提纲,第 48 页,01,物联网技术概述,02,物联网产业链情况及业务发展趋势,03,物联网部署对铁塔业务影响,对铁塔基础设施影响铁塔物联网业务发展探索,基于塔资源的物联网业务探索,业务影响及挑战-基础业务,基于中国铁塔的塔资源及室分等基础业务，全方位探索物联网业务发展方向,基于自有的塔及机房等基础设施：建设物联网专网独立建设运营物联网物联网专网租赁政府机关、事业单位（电网、气象局等）,面向运营商开展塔资源租赁，作为物联网建设基础设施,开展传感接入点资源租赁，用于环境、气象、地震等参数检测；基于LoRa、短距+网关等物理网应用接入点；,利用站址资源，与运营商合作，租赁网络设备，独立运营物联网无线：与运营商共RAN核心：租赁/自建核心专网,建设传统物联网室分系统，探寻新型物联网室内覆盖解决方案,业务影响及挑战-基础业务,单模块移动终端,模卡一体化终端,探寻新型物联网室内覆盖解决方案LoRa企业级局域覆盖方案短距+网关的覆盖方案,物联网室内分布系统建设随着物联网室内业务需求增加，建设物联网室分系统，延伸至室内覆盖,业务影响及挑战-拓展业务,新建物联网平台，围绕平台能力，打造产业生态，提供物联网端到端的解决方案,IoT平台,IoT平台,构建一套从连接管理IaaS、应用使能PaaS到上层数据分析SaaS的全面而完备的物联网云平台以连接管理平台或应用使能平台为战略控制点，向应用服务拓展运营模式：传统的租赁型 or 基于按需服务的精细型,谢谢！,谢谢！,