物联网基础设施及无线城市特色应用

物联网基础设施及无线城市特色应用一、物联网业务需求分析物联网的主流业务形态物联网业务对基础设施的需求二、物联网基础设施规划三、基于物联网的无线城市特色应用提纲2从三个应用说起智能电网智慧物流智慧医疗3市场规模电力、车联网资产管理物流大棚建筑垂直行业单一应用市场如电力、车联网等行业，单一应用数量巨大，但封闭性及专业性强物联网所体现出的市场特性

可集中化市场

（如资产管理、物流等行业的物联网应用， 行业性特征明显、市场开放）

+碎片化市场如智能建筑、大棚监控等大量碎片化的物联网应用，应用种类繁多、但当前商用成本较高

4运营商可提供的服务及产品应用需求信息聚合需求需进行跨系统、跨领域的信 息共享、挖掘、聚合需求复杂 度提升聚合服务应用集成 服务智能通道 服务基础通信 服务服务附加 值增加信息采集、传输、控制、处 理及业务逻辑实现通信管理需求需要更可靠的通信能力，以及对通信及终端故障的快速 定位与恢复基础通信需求需要短信、数据、语音等基 本的通信能力

关键：规模化5市场类型可提供的服务适用模式单一应用市场基础通信服务智能通道服务能力服务集成服务B-BB-B-C/E可集中化市场基础通信服务智能通道服务应用集成服务能力服务聚合服务B-CB-BB-B-C/E碎片化市场基础通信服务智能通道服务集成服务能力服务聚合服务B-BB-B-C/E运营商所提供的产品及服务（续）6跨系统信息收集、大数据处理能力对基础设施的要求

基础通信服务

码号、覆盖能力、不影响现有网络和业务

智能通道服务

故障定位、远程升级、服务优先级

应用服务

用户体验一致、使用成本低

能力服务

统一接口、易用性、能力计费和运营

聚合服务7三、基于物联网的无线城市特色应用提纲

一、物联网业务需求分析 二、物联网基础设施规划

物联网基础设施架构 物联网应用通信协议设计 物联网专用网络 物联网业务平台8ETSIM2M架构网络侧终端设备侧9中国移动物联网架构物联网专用通信协议物联网专用网元设备物联网业务平台物联网应用系统业务网核心网接入网

终端应用物联网接入网关WSN等区域网络物联网终端/节点设备物联网终端/节点设备终端应用网管系统计费系统网络层应用层感知层运营管理平台业务网关信息中心应用孵化平台

M-HLRM-SMSCM-GGSN关键10为了满满足在在2G/3G网络上上运营M2M业务的的需求求而设计的的应用用层通通信协协议物联网网应用用通信信协议议——WMMP协议WMMP产生的的原因因远程唤唤醒远程配配置故障告告警软件升升级信号检检测连接检测外设管管理终端定定位电源管管理11WMMP-TWMMP-A

SMSUSSD ……TCP或UDPIP底层承载WMMP-T

SMSUSSD ……TCP或UDPIPGPRS底层承载智能家居M2M终端M2M业务管理平平台M2M应用WMMP-ATCP或UDPIP底层承承载物联网网应用用通信信协议议——WMMP协议(续)基本功功能：：提供供端到到端电电信级级远程程唤醒、远远程配配置、、软件件升级级、连连接检检测、终端端定位位、信信号检检测等等功能能扩展功功能：：根据据不同同应用用需求求可以以扩展故障障告警警、外外设管管理、、电源源管理理、配置管管理等等需求求。栈及报报文结结构安全机机制参数配置登录控制连接检查软件升级异常告警远程控制企业安防状态数数据据查询传传输输接入方方式无关通通信机机制可扩展展的协协议交通物流金融商业电力能源制造加工环境监测WMMP终端功功能公共管理WMMP扩展功功能12M2M终端M2M应用M2M平台物联网网接入入网关关1：协议议架构构。WMMP包含WMMP-T和WMMP-A。其中WMMP-T标准化化终端端与物物联网业业务网网关之之间的的接口口，WMMP-A标准化化业务务网关关与业务平平台或或管理理平台台之间间的接口WMMP协议的的架构构是与与物联联网运运营管管理体系系系统统结构构高度度相关关的物联网网应用用通信信协议议——WMMP协议(续)WMMP的主要要特征征13固定接接入物联网网业务务网关关物联网网A业务平平台物联网网B业务平平台物联网网C业务平平台物联网网/M2M终端业务支支撑平平台业务支支撑系统省BOSS系统物联网网PBOSS网管支支撑系统网管系系统基地物物联网网运营营管理平平台物联网网接入入网关关物联网网感知知子网网物联网网感知知子网网节点点物联网网感知知子网网A省物联联网运运营管理平平台B省物联联网运运营管理平平台2：WMMP-T是一个个基于于特定定操作作原语语和TLV数据格格式的的协议议“特定定操作作原语语”是是指WMMP-T中所规规定的的消息息体报报文，，包括括Login、Heartbeat、Config_Trap、Config_Req、Remote_Ctrl、Transparent_Data等26种报文文“基于于TLV”是指报报文所所承载载的数数据内内容是是以TLV的数据据格式式进行行描述述的。TLV以标签签、长长度、、数值值的三三段式式方式式对数数据进进行描描述。。它的的优点点是非非常灵活活，容容易扩扩展，，实现现简单单。在在WMMP-T协议中中约定定了许许多Tag标签用于我我们已已知的的需要要配置置或控控制或或上报报的各各种参参数。。并且且预留留了较较长的的Tag区域用用于以以后特特定的的物联联网应应用进进行扩扩展物联网网应用用通信信协议议——WMMP协议(续)WMMP的主要要特征征143：特殊的的安全机机制WMMP报文支持持不加密密、部分分加密和和完全加加密三种种方式WMMP协议采用用基础密密钥和会会话密钥钥双层密密钥的方方式进行行加密或或鉴权，，采用MD5验证报文文完整性性，采用用报文流流水号避避免重放放攻击WMMP支持IMSI与IMEI的绑定关关系，具具有防止止换卡换换机的功功能（一一些特定的应用用有此应应用需求求）物联网应应用通信信协议——WMMP协议(续)WMMP的主要特特征154：资源扁扁平化管管理WMMP采用扁平平化的方方式进行行资源管管理，所所有的资资源可以以采用TLV进行直接访问问WMMP为任何一一个已知知的资源源约定一一个Tag标签，然然后通过过此标签签直接访问该资资源；对对于未知知资源则则必须约约定新的的标签，，对新标标签的约约定被认认为是对WMMP协议的扩扩展这种资源源扁平化化的方式式是WMMP被认为是是轻量级级协议的的一个特特征。这这种方式实现现起来简简单高效效，由于于标签是是被预先先约定的的二进制制序列，，所以可可以直接使用用二进制制方式实实现物联网应应用通信信协议——WMMP协议(续)WMMP的主要特特征16◦定义了功功能较为为全面的的M2M架构，涵涵盖大部部分的终端类类型，但但是实现现较为复复杂。它它在架构构上与中国移移动的物物联网网网络架构构类似。。CoAP◦CoAP是由IETF研发的一一个轻量量级协议议，采用用基于互联网网的RESTful方式实现现，支持持ETSIM2MBindingOMA-DM◦由OMA开发的终终端管理理标准，，主要实实现终端端管理的功能能，全球球约40%的终端实实现了OMA-DM的管理协协议LightweightM2M◦在OMA-DM工作组中中的所设设立的针针对M2M的WorkItem，目标是是针对资资源受限限类型的的终端设计轻量量级的标标准，在在实现终终端管理理功能的的同时，支持持物联网网业务流流。该标标准支持持TLV数据格式，在数数据操作作模型上上与WMMP相同，底底层与CoAP绑定，属属于采用用RESTful方式的C-S架构的协议。其它的M2M相关标准准协议ETSIM2METSIM2M模型功能能架构CoAP的抽象网网络层级级17物联网专专用网络络容量需求求大规模的的物联网网应用，，要求核核心网能够支持持大量的的突发/并发话务务终端数量量，行业业应用种种类多机器终端端的并发发通信功能需求求为了更低低成本的的运营物物联网应应用，核核心网设备应应适应物物联网特特殊的业业务模型型满足智能能通道功功能：终终端开机机/离网通知、终端端位置变变化通知知、GPRS附着/分离通知、、GPRS上线/离线通知知、在网网状态查询、、短信发发送结果果通知、、MT短信优先级控控制解决方案案原则：尽尽量利用用大网资源、、降低成成本、提升效率率M-SMSCM-HLR/HSSM-GGSN物联网专专用核心心网设备备一个用户户数据中中心，两两个业务务通道：：GPRS和短信18专用HLR支持面向物联网的用户数据模型满足智能通道业务需求支持物联网专用码号对没有SIM卡的自组织传感网络节点的管理上报终端开机信息上报终端离网信息上报终端GPRS附着信息上报终端GPRS分离信息查询终端的在网状态信息专用GGSN号码的路由寻址和计费满足智能通道业务需求支持物联网专用码号灵活的APN设置上报终端上线信息上报终端离线信息专用SMSC支持短信优先级处理上报物联网短信故障上报用户MT短信接收失败信息短信绑定鉴权支持多级短信优先级物联网专专用网络络（续））——设备要求求19物联网业业务平台台——业务网关关及运营营管理平平台分离物联联网业务务的管理理功能和和通信功功能，形形成物联联网运营营管理平平台和物物联网业务务网关通过运营营管理平平台提供供管理功功能，增增强管理理能力提供终端端卡状态态查询及及终端管管理等增增值服务务能力支撑终端端厂家通通过该平平台提供供终端维维护、升升级等管管理服务务支撑应用用厂家通通过该平平台提供供的在线线状态查查询等能能力提供供更灵活活的应用用服务通过物联联网业务务网关提提供统一一接入，，增强通通信能力力为应用提提供统一一的系统统接入能能力，应应用平台台只需接接入网关关即可实实现短信信、GPRS等通信能能力调用用，即可可实现运运营管理理平台、、位置平平台等应应用能力力调用，，无需系统一一一对接便于提供业务务签权、通信信代理等增值值服务，便于于全面掌握物物联网业务流流量，提供更好的通信信保障20功能要求业务需求通信状态感知实时维护终端在网状态、GPRS连接状态、位置、通信质量等信息，客户可以通过查询和订阅/通知的方式获取通信状态信息通信故障管理维护和处理终端通信故障报警，并实时通知客户终端故障管理维护和处理终端故障报警，并实时通知客户；提供终端故障排查手段终端配置管理终端远程参数配置终端远程升级终端远程软件版本升级终端安全管理终端接入密钥、基础密钥和会话密钥的生成、存储和分发，终端异常移动报警QoS管理短信QoS分级管理帐户、余额和业 务使用量管理帐户信息查询和变化通知，业务使用量/余额超过阙值报警，通信详单查询，业务量统计分析订购关系管理订购关系保存、订购关系与与业务网关同步用户信息管理用户信息存储、用户信息与PBOSS同步和用户信息与业务平台同步产品信息管理产品信息保存物联网业务平平台——运营管理平台台功能需求21功能要求业务需求路由寻址上下行的消息路由业务鉴权根据订购关系和鉴权映射表进行鉴权能力接入转发能力接入、调用和转发协议解析WMMP协议报文解析QoS执行物联网短信分级发送计费话单根据计费策略生成业务话单IP路由转发根据目标地址进行路由物联网业务平平台——业务网关功能能需求221分析主要通信信故障原因•用户欠费停机机•终端关机（正正常/异常）•终端配置错误误•SIM卡坏•终端漫游到受受限区域•终端移动到场场强弱的区域•终端短信存取取区满•PDP激活失败•业务鉴权失败败•……2通信故障相关关信息采集•业务支撑系统统账户、流量、、余额、详单等信息息•核心网开关机、在网网、位置、所选网络络、短信失败、GPRS通信失败等信息•终端场强、开关机机、故障记录3通信故障定位位与恢复•故障分析模型型设计与建立•故障恢复系统统设计与建设举例：智能通通道功能实现现思路23Verizon•在M2M终端设备中部部署客户端，，实现对终端状态、性性能、配置等等管理；•提供WNS(无线网络服务务)、AS(应用服务)、DPS(设备性能管理理)，及专业服务务•通过标准API将服务开放给给外部应用开开发者物联网应用孵孵化平台出发点：面向向碎片化市场场，以能力运运营代替业务务运营，迅速速满足客户需求将网络状态和和终端状态等等原属于运营营商内部的各各种管理能力力开放给外部，，为应用开发发者提供便捷捷的能力调用用手段和工具具，一方面可以快快速生成新应应用，另一方方面扩大这些些能力的应用用领域，拓展价值值空间。Sprint•在硅谷成立物物联网应用开开发实验室，，吸引合作伙伴伴•立足终端管理理功能提供增增值服务；•提供表达式等等简单工具供供应用开发者者使用，扩大平平台及终端管管理服务的应应用领域24可视化的应用设计基于可视化的的设计，通过应应用的模板化和和可视化编辑环环境减少开发工工作量，实实现“所见即所所得”分布式业务执行环境提供完备的运运营商侧应用执执行环境、用户户侧应用执行环环境、终端侧应应用执行环境，，实现业务逻辑辑的加载与执行行，以及对业务的的管理和监控可运营的能力素材通过标准化的的、开放式接口，，提供对物联网网网络能力、业务能能力、终端能力、运运营管理能力和第第三方能力的调用用全流程测试环境可提供编译引引擎、SandBox测试引擎和业务仿真真引擎，帮助SI进行全方位的设计计时测试和运行时时测试物联网应用孵孵化平台(续)25应用及内容服务能力支撑服务能力网络服务能力终端服务能力运营商自有能能力第三方能力帐务信息服务务业务量统计分分析运算、存储资资源基础通信通信状态管理理通信故障管理理远程管理在线升级安全管理物联网应用层物联网网络层物联网感知层标准的服务调用接口及流程引擎物联网业务应用通过应用孵化化平台提供能能力开放26运营管理能力业务开发环境物联网业务应应用物联网网关物联网专用网网元物联网管理平平台接入网络业务执行环境测试平台业务终终端仿真仿仿真执行执执行环境环环境物联网终端专用物联网网网络环境物联网终端应用库终端库测试工具包网络能力应用生成环境境能力素材库终业业端务务能能能力力力第三方能力开发包标准接口开放式物联网网应用孵化环环境27无线城市建设设现状提纲一、物联网业业务需求分析析二、物联网基基础设施规划划三、基于物联联网的无线城城市特色应用用无线城市发展展历程及商业业模式无线城市业务务体系基于物联网的的无线城市特特色应用28无线城市的起起源——无线费城–2004年7月，随着WiFi技术的应用，，费城政府提提出“无线费费城计划”费城市长约翰·斯瑞特强力推动“无线费城””组织负责无线费城城运营模式的探索任命由17名政府官员和专家学学者组成的非盈利利组织“无线费城城”与运营商进行行谈判并监督运营营商的网络建设签约的Earthlink负责在路灯杆上安安装无线发射器2007年5月运营商Earthlink退出，当时已已经完成了80%的网络建设，，然而140万人口的费城城只有6000用户注册；2008年费城计划重重新启动，由由NetworkAcquisition接管，完成剩剩余的建网工工作。29历经10余年，全球无无线城市建设设由仅关注覆覆盖进入覆盖与与应用并重的的新阶段20012002200320042005200620072008WIFI热点覆盖覆盖+行业应用WIFI+Mesh全覆盖无线城市1.0阶段强调覆盖，缺缺乏深度应用用无线城市2.0阶段强调覆盖与应应用加载20092001年全球运营商开开始大规模建设WiFi热点2004年初运营商无法找找到Wifi赢利模式，无线线城市陷入低潮2006年政府主导建设设覆盖全城、、无线接入的无无线城市，带动产业复苏苏2008年强调应用加载载，寻求良性性运转运营模式式30无线城市是指指利用多种无无线接入技术术，为整个城城市提供随时时随地随需的无线网网络接入，并并建设与政府府工作、企业业运行、群众众生活密切相关的丰富的的无线信息化化应用，为市市民、企业、、外来访客和和旅游者、政府机构提供供安全、方便便、快捷、高高效的无线应应用服务。无所不在的无无线网络（基基础）无所不有的内内容应用（核核心）无所不能的智智慧城市（目目标）从运营商的角角度理解无线线城市无线城市=无线接入(宽带与窄带)+移动信息化应应用31无线城市业务务体系智慧城市业务务体系模型（GBCP模型）现状绝大部分体系系已实现数字化和信息息化信息化程度待待提升：信息采集及分分析多从部门和企企业独立运行的角度，，而不是在整整个城市管理理的全局进进行规划建设32物联网在无无线城市中中的主要应应用•远程监控•三表远抄•家庭远程医医疗•环境安全监监控•移动支付(酒吧、购物、超市等等)•移动票务(电影、火车、汽车等等)•移动一卡通通•城市车辆出出入控制•ITS––交通控制•停车付费管管理•互动式汽车车导航•车辆追踪与与定位•小偷追踪与与报警•汽车联网信信息与娱乐乐•汽车对汽车车的通信智能家庭移动商务智能交通数字城管•环境监控•市政管理•远程路灯控控制•桥梁、河流流监控33瑞典立法要要求在2009年之后完成成440万家庭电表表改造，实实现联网抄抄表计费（（每月一次次）。沃达丰（瑞典典）公司与与电表仪器器制造企业业Actaris合作开发一一种新式智智能电表（（内置SIM卡）通过Vodafone网络将电、、水、气表表的读数每每月自动传传送给水电电气公司。。美国UnifiedSmartGrid战略将最终终使1.3亿电表实现现联网，实实现远程抄抄表、节能能控制，以以提升能效，降降低对传统统能源的依依赖，这将将创造近$1000BUSD的市场；中国已启动动交互式智智能用电，，这将涉及及5亿家庭、4000万家企业超超10亿块电表智智能化改造造及联网，仅电电表智能化化升级就会会有10000亿RMB的市场；智能家庭的的典型应用用：三表表远抄电表度数远远抄阶梯分档计计费家庭用电预预算用电设备节节能控制计费策略数数据下载欠费断电控控制系统远程升升级34智能家庭的的典型应用用：e-Health定期健康体体检及健康康档案糖尿病、高高血压病人人监测及提醒病人监护（（Telemedicine）专家远程会会诊紧急救护及及告警在美国，每每4名成年人就就有1人患高血压压，而其中中约1/3不知道自己己患此病，，高血压引引发的中风风、心脏病死亡亡率居高不不下；在中中国，现有有1.6亿高血压患患者，其中中10%为重度患者者（60岁以上的国人，超过过60％患有高血血压），，高血压已已经成为人人类健康的的“第一杀杀手”；采用传统医医疗方式，，以中国为为例，每名名患者每月月花费约为为￥500元左右；采采用远程医医疗监护方方式，病人每每月开支将将节省￥200元左右；患患者可以随随时知道自自己血压情情况（由于于中风往往往发生在人醒后3小时内，而而在这一期期间，能实实时监测血血压更为重重要），并并针对性用用药，随时时随地得到医生的远远程跟踪及及建议、还还可以对历历史数据记记录的分析析，预测发发病时间；；同时医院院资源紧张张情况也将得得到大幅缓缓解。类似与手表表式联网血血压仪等设设备，可以以象手表一一样全天24小时携带，，电池如手手表纽扣电电池大小35XX单位移动商务典典型应用——移动e卡通门禁考勤卡卡消费卡（食食堂消费卡、美美容美发卡、洗洗衣卡）小区门禁XXX小区借书卡XX图书馆36智能交通典典型应用：：智能交通通路口•对通过被监监控路段的的每一台机机动车辆的前部物物征图像（（车牌类型型及号码）和车辆全全貌（颜色色、车辆长长度等）进行连续全全天候实时时记录，系系统对抓拍到的车辆辆图像进行行车牌自动动识别并对车辆进行行动态布控控，对超速速、逆行等非法行驶驶的车辆进进行抓拍，，并得到车流量、瞬瞬时车速度度等交通动动态信息流量统计定点测速交通信号违章抓拍，从而为交交通的信号号控制、信信息发布、交通诱导导、指挥提提供实时交交通动态信息。通过过3G宽带网络将将各个监控控点的信息传传送到远端端的监控指指挥中心，实现有机机共享。37智能交通典典型应用：：城市交通通诱导根据出行者者的起讫点点向道路使使用者提供供最优路径径引导指令令或是通过过获得实时时交通信息帮助道路路使用者找找到一条从从出发点到到目的地的的最优路径径。这种系系统的特点点是把人、、车、路综合合起来考虑虑，通过诱诱导道路使使用者的出出行行为来来改善路面面交通系统统，防止交通阻塞的的发生，减减少车辆在在道路上的的逗留时间间，并且最最终实现交交通流在路路网中各个路段上的的合理分配配。交通诱导系系统组成原原理38智能交通典典型应用：：“车行无无忧”业务务产品优势方便易用：无需改车车，即放即用，感应应钥匙实现现自动设防防/解防安全性高：可放在车车厢内任意隐蔽位置置，不易发发现极低功耗：一次充电电工作3个月报警精准：报警灵敏敏度高，避免虚警漏漏报混合定位：GPS+LBS混合定位，涵盖无无GPS场所39数字城管是是城市管理理的创新与与变革管理变革管理对象数数字化促使城市管管理更精细细业务流程规规范化确保城市管管理更高效效管理资源整整合化促进城市管管理更便民民评价标准公公开化引导导城城市市管管理理更更主主动动管理理创创新新万米米单单元元网格格管理理法法城市市部件件管理理法法城市市事件件管理理法法信息息移动动采集集器器双““轴心心”管管理理体体制制城市市管管理理流程程再造造评价价体系系重重整整统筹筹规规划划分步步实实施施应用用主主导导资源源共共享享突出出重重点点务求求实实效效从分分散散转转向向综综合合从静态转向动动态由开环转向闭闭环从粗放转向精精准基础设施园林绿化环境卫生国土房产综合治理40数字城管典型型应用：视频频监控无线警务执法法工地噪声监测测电子公交站牌牌视频违章监测测交通流量监视视区间视频测速速城管取证公安执法区间测速交通流量场地监控手机远程监视视手机上有一个个按键，一按按下去，就能看到以上上几个摄像头头拍下来、传过来的影像像城管执法者的的头盔上的““摄像头”，，实时将摄像资资料通过无线线网络发送到市行政执法法局的监控中中心。警灯上有两个个“黑东西西”，它们把看到的一切切，通过无线线网络，发送到市行政政执法中心41路灯监控及管管理中心远程巡检（（状态查询））故障通报（掉掉电、告警））防盗告警远程开关（钟钟控、光控、、节日）智能节电（