地区物联网专项研究报告.docx

西藏物联网研究汇报

一、 物联网三层结构

二、西藏现在应用领域
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，又叫移动销售点、手持POS机、无线POS机、批处理POS机，应用各个行业移动销售。移动POS机是一个RF-SIM卡终端阅读器。阅读器终端机经过CDMA;GPRS;TCP/IP等方法和数据服务器连接。
（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）通信方法
移动企业为银联数据中心分配专用APN专线，在GGSN网元上为用户设置一个专用APN接入点，从而在用户使用移动设备和银联数据中心之间组成一条无线虚拟专网通道（VPN），处理了网络安全行和数据私密性要求。每台无线POS机设备装有GPRS数据卡，经过拨号到移动数据网络，经过移动网络和银联数据中心路由器建立一条VPN隧道
（4）无线POS机网络架构

2、智能抄表（以GPRS智能抄表为例）
（1）系统介绍
系统由在电力局配电中心和在居民小区电表数据采集点组成，利用运行商无线网络，电表数据经过运行商无线网络进行传输。
运行商无线系统可提供广域无线IP连接。在运行商无线业务平台上构建电力远程抄表系统，实现电表数据无线数据传输，含有可充足利用现有网 络，缩短建设周期，降低建设成本优点，而且设备安装方便、维护简单。
（2）网络架构

三、西藏物联网发展现实状况（数据来自移动）
物联网用户抵达数/（万）
2.96
其中：电力（万）
1.1
银行（万）
1.8
车联通（万）
0.06
流量使用情况（套餐）

A套餐（5元30M）/(万)
1.36
B套餐（20元150M）/(万)
1.6
注：表内数据是和移动区企业物联网项目经理李韵聪沟通结果，无正确数字，为口头转达。
物联卡：拉萨占90%（其它地市用户百分比不详）
车联卡600用户 其中：林芝45%（270户） 山南35%（210户） 拉萨20%（120户）
移动企业任务为37万用户，计划完成20万户。
四、能够发展领域
智能家居、企业安防、医疗、农业、能源、气象、水文监测、气象、环境保护等领域。
智能家居处理方案
中国移动基于物联网技术“宜居通”，现在已在全国26省开通。能够实现家庭防盗、电器远程遥控等智能需求，实现门禁系统和用户手机物物互连，用户能够随时了解家庭安全状态，如有异常，门禁和手机全部能够发出警报;还能够经过手机实现对家用电器远程操控，用户能够在回家之前打开空调或烧好洗澡水等;最高层次应用能够经过物联网技术建立起真正智能家居平台，用户仅仅经过手机就能够实现对家庭全掌控，不管在何时何地，家就掌握在手中。

五、窄带物联网（NB-IoT）研究
1、物联网发展趋势
（1）中国三大运行商物联网进程忽然提速
中国移动：和中兴通讯合作（来自baidu，需确定），率先完成严格遵照NB-IoT 标准协议技术验证演示，经过终端根据真实商用环境要求，实现NB-IoT 基础功效和业务步骤等多个关键特征。和华为合作，经过NB-IoT 技术，实现物联网工业气体检测。努力争取在 年发展1亿物联网连接(西藏只有11万)， 年实现商用。
中国联通：和上海市政府签署合作框架协议，未来五年将在上海率先布署NB-IoT 物联专网，支持上海智慧城市建设。 年将在上海迪士尼乐园周围进行商用试点，建成全市覆盖物联专网，网络基站规模超出3000 个，实现上亿规模“物”连接能力。 年将开始全方面推进国家范围内商用布署。
中国电信： 年5 月，和华为、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，和华为签署NB-IoT 创新研究合作协议。
（2）未来几年是物联网发展关键期
IDC 汇报称， 年底全球可穿戴设备销量将达成1.019 亿台，比上年增加29%。估计未来数年可穿戴设备销量年增幅将稳定在约20%，到 年时达成2.136 亿台。中国物联网整体市场规模达成7500 亿元,年复合增加率超出30.0%。估计未来几年中国物联网行业年均增速30%左右, 年物联网行业市场规模将超出1.5 万亿元。普华永道估计 到2025 年间，物联网处理方案将取得6 万亿美元高额投资，企业投资将从 年2150 亿美元增至 年8320 亿美元，消费者投资将从720 亿美元增至2360 亿美元。到 年，企业、政府和消费者安装物联网处理方案所投入资金将达成月1.6 万亿美元。伴随基于NB-IOT 标准协议在物联网应用深化，更多领域全新产品和处理方案将陆续面世，物联网立即进入规模商用阶段。
下图是中国物联网市场规模：

（3）未来物联网将成为运行商收入关键起源
语音收入见顶，因为4G大力建设，数据业务支撑运行商收入进入新巅峰； 未来新业务收入将成为第三个波峰，而物联网将是关键载体。
（4）全球化背景下物联网发展
从全球物联网发展来看，物联网关键集中在交通、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%以上百分比 。尽管物联网终端出货量每十二个月有30%复合增加率，但物联网产业规模最具影响力是IT制造业，电信运行商只占据极少份额。教授估计：假如物联网全部组成，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通信业务。
2、物联网现在无线技术最好选择是NB-IoT
IoT技术关键是大量传感器依靠通信技术进行信息传输。相关IoT通信技术标准讨论一直没有停止。现有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代表有消费电子广泛采取Wi-Fi、蓝牙（包含立即推出5.0标准）和工商业常见Zigbee等，正常通信距离通常在十米到百米量级；长距离通信技术标准包含手机使用GPRS（2.5G）、3G、4G和未来5G无线通信技术等，能够进行跨国通信。
长距离、低速率、低功耗、多终端传输技术标准未定。智能手机即使成功，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和未来5G通信技术而如POS机等中等速率业务关键使用GPRS技术。这些技术对应终端价格较高，能耗较高，且结点连接能力不强。而很多业务对通信速度要求不够敏感，低功耗传输技术没有出现。同时，GPRS、3G、4G技术难以支持大规模终端数量，物联网发展也因为终端不能广泛布署而受到制约。
（1） 移动物联网无线技术定位
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方面超越其它技术，成为最适合长距离、低速率、低功耗、多终端物联网业务通信技术。
NB-IoT补齐物联网通信层重大短板。广域和局域网络全部有成熟方案，然而实际上仍有大量设备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，大面积畜牧养殖和农业浇灌，广布局且环境恶劣气象、水文、山体数据采集，矿井和偏僻户外作业等。这些类型终端联网若采取现有运行商蜂窝网络，则会碰到问题包含：信号无法覆盖人口稀少和环境复杂地域、设备没有连续电力供给条件和经济性问题，NB-IoT 是填补物联网网络层这一短板最好武器。
（2） NB-IoT优势
1> 海量连接
NB-IoT比2G/3G/4G有50-100倍上行容量提升，这也就意味着，在同一基站情况下，NB-IoT能够比现有没有线技术提供50-100倍接入数。举个简单例子，某小区网络由一个基站覆盖，使用原有没有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，那么以后多种智能家电和许很多多传感设备需要联网时就难以接入了。而NB-IoT最少提供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抵达地方也能覆盖到。利用这一优势，沃达丰NB-IoT试验局正在开展地下车库指示项目。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支持，这个导航指示网络也只限于本停车场使用。假如使用深度覆盖NB-IoT网络，只需外挂定位模块即可，而且能够构建跨区域停车指示和导航。
3> 超低功率
通信设备消耗能量往往和数据量或速率相关，即单位时间内发出数据包大小决定了功耗大小。数据量小，设备调制解调器和功放就能够调到很小水平。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，所以NB-IoT设备功耗能够做到很小。另外，为了深入降低功耗，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能够让设备时时在线，不过经过降低无须要信令和在PSM状态时不接收寻呼信息来达成省电目标。这么能够保障电池5年以上使用寿命。
4>低成本
低速率低功耗低带宽带来是低成本优势。速率低就不需要大缓存，所以能够缓存小、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，就不要复杂均衡算法……这些原因使得NB-IoT芯片能够做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相关，尺寸越小，成本越低，模块成本也随之变低。
5>高稳定性
NB-IoT直接布署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，即可和现有网络基站复用以降低布署成本、实现平滑升级，使用单独180KHz频段，不占用现有网络语音和数据带宽，确保传统业务和未来物联网业务可同时稳定、可靠进行。以智能抄表应用为例，和采取有线PLC抄表数据回收成功率在60%左右相比，NB-IoT能够确保数据成功回收率达99%，可靠性大幅提升。
（3） NB-IoT定位
我认为，NB-IoT技术不会应用在高耗流、高实时性物联网终端；而低速率低流量物联网应用将以NB-IoT落地为起点。相比面向娱乐和性能物联网应用，NB-IoT（窄带物联网）关键是面向低端物联网终端（低耗流），更适合广泛布署，在以智能抄表、智能停车、智能追踪为代表智能家居、智能城市、智能生产等领域应用将会大放异彩。

3、NB-IoT关键应用方向
以水电气智能抄表业务为代表智能家居业务；
以邮筒、垃圾箱、路灯、下水道、停车位管理为代表智慧城市业务；
以快递、宠物、畜牧业、儿童老人跟踪为代表智能追踪业务；
以可穿戴健康设备为代表智能医疗业务；
其它工业领域小规模、长时间数据搜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一部分。华为已经联合澳大利亚东南水务企业（South East Water）开启NB-IoT技术在水务行业应用项目。东南水务企业初步计划在约1000平方公里试验区生态污水管网中使用NB-IoT技术，替换之前使用3G技术传输水务管网实时数据，资产状态和故障管理。假如利用传统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，经过NB-IoT系统传输GPS定位信息，传输距离可达数20km。同类型应用还包含自行车防盗系统、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）建设方案提议
1、物联网业务网络架构

2、开通NB-IoT频点布署方法
NB-IoT 可直接布署于GSM 网络、UMTS 网络或LTE 网络，以降低布署成本、
实现平滑升级。NB-IoT 支持三种布署方案：Stand Alone、LTE Guard Band，和LTE In Band。为方便布署降低实现复杂度，业界现在主推独立载波布署方案。
下图为NB-IOT 三种布署方法 :
Standalone：通常是Refarming GSM频谱或使用空闲零碎频谱资源布署NB-IOT。
Guard band：在LTE保护带中布署NB-IOT。
In-band：在LTERB资源上布署NB-IOT，对应LTE可利用RB资源会降低。
Guard band/Standalone 200kHz,两位各10kHz保护带，实际资源带宽180kHz。In band 180kHz
• 下行采取15KHz OFDMA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包含3.75KHz和15KHz两种，multi-tone为15KHz OFDMA
3、物联网频段选择提议
（1）不一样频段覆盖半径对比
不一样频段覆盖效果差异很大，GSM 1800和TDL F频段 1900相当，比2.6G好； GSM900M频段覆盖优势最为显著，靠近2600频段3倍，比F频段覆盖优势也有2倍优势。

（2）不一样频段穿透损耗对比
900M穿透损耗相比2.6G小5dB，在室外穿透室内覆盖场景优势显著，可满足覆盖广度和深度需求； 不一样频段穿透损耗不一样，1800M穿透损耗和F频段相当。

总而言之，移动丰富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法
NB-IoT置于频段高端，避免跟GSM-R潜在相互影响，占用一个200KHz频点，跟GSM及联通之间各留一个频点保护间隔。GSM需要清除两个频点，对于GSM网络影响基础能够忽略。
（2）NB-IoT异组网频率分配方法
NB-IoT置于频段高端，避免跟GSM-R潜在相互影响，占用3个200KHz频点，跟GSM及联通之间各留一个频点保护间隔。GSM需要清除4个频点，对于GSM网络影响基础能够忽略。

5、NB-IoT和GSM/LTE干扰分析
（1）NB-IoT和GSM/LTE共射频布署

NB-IoT和GSM共站布署，保护带要求100KHz 。

NB-IoT和FDD共站布署，保护带要求200KHz

（2）NB-IoT和GSM独立布署

NB-IoT和GSM共站，RRU独立布署，经过空间隔离，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。
整体升级百分比并不高，
若预留FDD MOMO，则百分比更低，建网慢，成本较高，和新建相当 。

（2）新建方案
n不影响GSM，和GSM系统独立优化
n 需要多占用一套天线及RRU安装点位
n 建设成本高，布署速度慢
n 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物联网功效；
未来，针对部分GSM破旧设备替换，可直接软件升级实现GSM现代化改造；

总而言之现网GSM支持升级Nb-IoT百分比不高，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、生命周期和质量等原因，GSM直接升级支持物联网，并不理想！提议采取新建一步到位，避免数次投资！
7、基于IT BBUC-RAN兼顾快速建网及未来发展
n 采取通用IT架构，可进行切片式网络布署，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），提升业务布署灵活度；降低系统时延，适合不一样物联网应用场景 采取基于IT BBUC-RAN网络架构，立足早期快速建网，兼顾未来业务发展，建设强大处理能力云计算化绿色接入网 。 早期布署NB-IoT建设成本高，工程复杂，C-RAN能够显著降低建设成本，利用PTN传输网承载CPRI基带信号 ，RRU拉远布署，RRU之间动态调度协同处理 。

五、总结
NB-IoT 开启万物互联新时代。NB-IoT 是支持低功耗设备在广域网蜂窝
数据连接技术，可直接布署于GSM 网络、UMTS 网络或LTE 网络，以降低布署成本、实现平滑升级。NB-IoT 最大程度利用现有LTE 技术系统设计，运行商能够实现快速蜂窝物联网布署，实现低成本，低功耗，深覆盖终端要求。在NB-IoT 标准关键技术冻结背景下，更多厂商将加入NB-IoT 阵营，由此构建全球最大蜂窝物联网生态系统，极有可能成为多年商用速度最快信息通信技术之一。
NB-IoT 重塑LPWAN 产业技术格局。LPWAN 技术是多年国际上一个革命性物联网接入技术，含有远距离、低功耗、低运维成本等特点。LPWAN 真正实现了大区域物联网低成本全覆盖，是填补物联网网络层短板最好武器。LPWAN 也有多个技术标准，在标准推进和商用进程中，LoRa、Sigfox 和NB-IOT 表现出色。NB-IoT 是现在公认在广泛应用和服务方面最好技术，在授权频谱、带宽、网络等方面全部有很大优势。NB-IoT 得到了来自服务提供商、设备提供商、芯片和模块制造商等广泛支持，NB-IoT 将主导运行商级LPWAN。
运行商在物联网市场占比不足6%。而NB-IoT扩展了物联网终端布署范围，增加了数据流量，发挥运行商“管”特征，受到运行商欢迎。西藏现在物联网整体市场规模有很大发展空间，中国移动应该借着NB-IoT东风，快速占领物联网市场。