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专题
2010/11/19 10:00

中国电信上海研究院融合宽带产品线经理周峰演讲

C114中国通信网  

11月18日,2010年中国无线世界暨物联网大会在京正式举行,C114中国通信网为本届会议的独家战略合作媒体,进行现场全程直播报道。

主持人:第二位演讲的是中国电信上海研究院融合宽带产品线经理周峰,题目是《无线技术在物联网中的应用》,大家欢迎。

周峰:各位来宾大家好,下面我就无线技术以及主要关注的Wi-Fi的部分跟各位做一个分享。我演讲的内容主要分三块,第一部分从整个大的一些范围内讲述一下无线技术的发展以及它在物联网中的定位。第二部分讲一下物联网的需求与选择,这两部分一个从网络的角度,一个物联网应用角度,看看两者之间协同发展的关系。第三部分,对于协同发展给出一些建议。

首先,从整个无线技术的演进的路径来看,刚才王总也讲到了,Wi-Fi技术是一个草根的出身,实际上从无线宽带化,从宽带无线化的技术来看,有两种演进路线,Wi-Fi是属于宽带慢慢的无线化。另外的趋势是从无线,包括后面的3G,或者LTE这样一些技术的发展,实际上是无线技术慢慢向宽带化的发展。实际上从技术的发展和业务的需求上来看,这样的一些最终的发展目的实际上就是技术和业务之间还是有必然的一些关联。我们从移动性的覆盖范围以及数据速率两个维度可以做一些分析。

初期的一些业务,刚上来的时候必然是数据量要求比较小,移动性要求不高的。随着业务以及技术的发展,两个技术也是必然走向了对市场来说是空缺的,从移动的速度来说,从静止的状态慢慢到步行的速度,将来可能是行车的,将来可能是高铁或者是飞机上的一些应用,这都是成为未来引领无线技术发展的业务上的需求。另外从宽带的一些技术上来说,原来一些宽带技术的发展,都是相对来说比较固定的,以及速率比较低的,随着宽带业务的发展也是慢慢向无线化的发展。这样,从两个不同的发展路径上来看,带动了不同用户和业务类型的增长,包括技术的发展。

第二部分,从无线技术标准的演进上来看,我们可以看到无线通信技术演进的趋势是向高速率、高容量以及更高的频谱的优化使用效率上去发展。从整个无线路径的演进标准来看,传统的移动通信技术,包括GSM,包括CDMA,包括TD,无一例外都是向更高的频谱使用效率,更高的速率以及容量去发展。到最后的一些极致的发展演进目标,比如LTE,比如4G业务的发展。回头看Wi-Fi技术发展,从11b的11兆到11g以及到11n,最终演进的一些路径也是包括关键的技术,这样一些技术从技术的发展来说都是使用的一些相同技术,但是是具有多路径的演进和兼容性这样一些重要特征。从技术演进到市场的引领和发展上,将来从技术的维度和从市场的维度,必然是两个影响技术发展的最重要因素。从这里面看,WLAN技术从标准演进上来看,将会是移动通信业务比较有益的补充,目前来说担当的最重要的任务,对移动业务分流、容量分流,它是其中一个重要的补充手段。

从两个演进路径来看,再看一下不同定位下的无线技术标准的发展。实际上根据这个移动通信和数据传输通信的一些发展趋势,在传输性和移动性上对比3G和Wi-Fi技术的网络演进,实际分成两个阵营,一派是以电脑互联网为核心的Wi-Fi路线,以及另外一种是以现在的智能手机或者移动终端为主的移动技术路线。我们认为,这样一个两边的发展实际上是相互补充的。可以看一下,传统的移动通信技术以及将来业务演进的路线,它是以智能手机为主要的终端,它可以提供一些服务,另外提供一些高增值性的服务,提供高可靠性和安全性。从网络的核心本质来看,它实际上是一个内网通信,对于通信来说也是一个通信的内网。再来看Wi-Fi技术为主导的,实际上就更加开放,它是以普通的电脑终端为主体,是以互联网,是以个人电脑这样一种开放式的一些应用,高带宽的接入,提供这样一些主要服务。它比较重视体验和效果,基于的构架是移动互联网这样开放性质的。应该来说,两种技术演进以及技术的发展和业务的体验上来说,应该说是各有互补,也是对于业务的使用场景,各有各的业务使用场景。

我们认为,在商业模式上,它也是一个互补发展的,可以来看一下Wi-Fi对于竞争选择上的一些优势。比如它的速率,它应该是传统移动通信数据,目前来看有提高10倍或者10倍以上。第二部分,它的最大优势在于成本比较低。第三点,对于热点的覆盖上应该说从目前全球运营商以及世界各地目前部署的情况来看,全球有非常广泛的,包括免费,包括付费,以及社区这样一些免费的Wi-Fi热点。它从容量上来说,实际上也是提供了一个比较大的容量提升的空间。从测试的情况来看,像11g这样的模式可以支持20个用户在线,11n的模式可以支持48个用户在线,实际上这个不是一个关键的或者说非常大的用户容量,关键它的最大的业务优势在于它是简单的IP的叠加,可以通过重复的建设,实现达到非常大的容量扩充,这个比传统的移动通信技术体现了比较大优势的地方。

另外,从Wi-Fi网络的互补特点来看对移动网络补充方面。一方面,Wi-Fi降低了运营成本,集成了有线加无线的运营能力。第二部分,智能手机这样一些终端的推动,使得Wi-Fi用户有比较大市场的增长。目前在家庭和高密度的人口区覆盖也保证了用户市场的增加。右边一个图表展示了各种技术实际的应用带宽和理论带宽,蓝颜色的是理论带宽,但是实际应用的带宽实际上只有其中非常小的一部分。应该说长远来看,未来很长一段时间,Wi-Fi技术都是移动通信技术比较好的补充。

这是第一个部分,对于无线技术比较总体的展望和定位的介绍。

第二部分,对于物联网的需求和选择,在物联网应用的角度谈一下对无线技术的要求。

首先,我们来看物联网应用的发展和它的特点,它到底有什么样的特点?对于网络有什么需求?从物联网整个发展来看,首先包括应用层、网络层以及终端层,对于应用层来说是要求无所不在的网络应用,对于网络层来说是要求无所不在的基础网络,对终端要求无所不在的智能终端,总的来说是要求泛在性,对于无处不在是体现得淋漓尽致,就要求我们的网络能够提供比较好的无缝体验以及业务应用的接入。另外,对于融合性来说,信心在异构网络间有无缝传输和融合的需求。对于智能性方面要求来说,要求网络结构和通信方式是自适应的,对于三方面是提了比较高的一些要求。

再来看看基础网络的要求,实际上包括了很多种技术,无线通信技术也好,移动通信技术、Wi-Fi技术以及其他的技术也好,只是在物联网其中一种技术的一部分,还包含诸如其他很多的通信技术,比如像Wi-Fi,包括像一些有线的接入方式。怎么样选择这样一些技术以及这样一些解决方案?我认为是通过技术的发展和业务的应用,以及从商业模式上的一些考虑,这三者是紧密相连的。从一般性的网络需求来讲,归纳来说有两点。第一个,能够实现广泛的信息收集,从收集角度来说实际上是广义的含义,包括从传感器到传输的智能手机以及到无线互联网,它的周围环境都需要将物联网的一些广泛信息,以及物联网的一些应用能够进行实时的数据处理。另一方面,随着物联网的业务应用,现在物联网的一些应用还没有非常规模大的一些发展,另外一个需求对于从容量和规模上发展的要求来看,数据流量的一些增长决定了网络的容量,未来网络容量应该比较爆发式的增长,以及比较突发和集中的数据量的增加。

可以看一下现在的比较,将来会用的一个应用,就是虚拟路线收集过路车辆的数据。可以看到比如一条高速公路上,我隔100米、200米设置了很多传感器的模块,需要这些模块将车辆的信息通过无线技术能够实时回传到网络中,网络需要对它进行大量的数据分析和运算。右边的例子,就是对在线陷井地图,现在在国内也是用得比较多的,告诉驾驶员哪个地方有摄像,哪个地方有拍照。这些应用是比较普通的。对于网络的一些要求上来说,我们认为现在有的比较好的一些条件,比如现在有一些无线网络的良好覆盖,但是缺少的是容量的增加。一旦这样的应用上去以后,对于网络的容量是一个比较高的要求。

另外,从网络的普遍性以及隐私保护、标准化这样一些方面,从物联网的发展来说,肯定还是需要有待进行一些提高。另外从典型的物联网分类的行业应用网络需求上来看,这里列举了十类应用,包括环境保护、平安城市、能源、金融服务、交通运输、现代农业、医疗、建筑、公共事业、工业制造等等。总结了一下其中对于网络的要求,从两个维度去划分,一个对移动性,一个对速率的要求。比如像平安城市,像家庭医疗的远程医疗保健,以及对于楼宇节能应用中,认为这样一些部分的应用可能会比较适合于Wi-Fi在物联网中的应用。

这是对于物联网以及Wi-Fi应用的初步想法,从无线技术多方面的要求,从定位上去看物联网对无线技术的要求是多方面以及非常全面的。这个是比较典型的对于环境监控以及智能控制部分的物联网应用。左下角部分,实际上可以通过感知的传感器,感知这个环境的温度、湿度、光照、采集。通过Zigbee轻载网络,解决感知及反应。WLAN解决小范围传播及楼宇穿越。在实际布网实践中,我们会碰到,比如它是在一个楼层,可能一栋楼有20个楼层,楼层之间可能原来已经有LAN部署的,就用LAN部署,如果没有用WLAN是比较好的实现,这样就可以解决楼层穿越的问题。移动层面的还是解决移动终端各接入及控制,使用终端进行温度的感知,比如在家里用手机提前开启空调或者提前开启冰箱,这样一些技术可以通过移动技术来实现。解决楼层中穿越,可以用WLAN解决。这是其中一个对定位方面的简单分析。

第二个,是使用RFID解决物流的小例子,基于系统特点进行分析。第一个,认为它的实时性要求比较大,第二个,传输量比较大,要求可靠性。一方面数据量大,另一方面可靠性要求也比较高,安全性比较高,监控的目标比较大。实际上它可能会造成区域集中,因为物流这样一个产品应用还会短时间内造成集中。还是同样的进行一个分析。这样一个应用实际上从前端采集上来说,RFID应该是负责完成温度的采集以及环境信息这样一些信息的回传。对于X+W,实际上就是移动技术,非常适合解决仓储中心、调度中心的网络回传。是什么原因呢?因为这两个地方它的移动性要求比较低,如果在这两个地方部署WLAN的热点,应该说布网是比较快速的,而且相对来说消耗的成本也是比较低的。对于在车内的状态以及监控,实际上完全可以利用大网的一些广域覆盖,移动网络的一些覆盖。对于数据采集中心,实际上可以通过后台一些平台完成每个信息点货物信息的交付。从各个层次的定位来看,应该说物联网对无线技术的要求是多方面的,而且是基于不同的业务定位产生的不同需求。

对于物联网后期应用的发展,目前比较前沿的,现在看得比较前沿或者比较概念的业务就是概念车,它实际上对于无线网络还是提了更高的要求。除了原来的广泛的移动和实时性的要求,还多增加了一些对于高带宽的要求。它实际上要求在车辆的车载上能够播放实时的流媒体,实时的视频通话。从物联网本身的应用来说,需要采集车辆的一些信息,包括胎压,包括车辆的油况。另外也是跟后台的一些云计算业务,比如车辆导航,它需要进行实时的动态路况以及周边的一些商家,有可能车辆行驶到某个地方周边有一些商家信息的推送。都需要移动网络能够提供如下几个要求,一个是高带宽,一个是广泛移动,一个能够支持多种无线接入场景。至于无线多种接入的场景,在车辆的示意图里也列了一下,包含很多。一个是Wi-Fi,Wi-Fi的适用场景,车辆里也有很多块小的屏幕,车辆前面与车辆后面,也可以解决车辆内部无线布网的问题。另外一个,随车人员可能还会使用一些自带的手持终端,比如像iPhone,像PSP,都可以通过Wi-Fi这样一个接入来接入到概念车里去。从整个物联网的应用来看,对于网络的发展,除了高带宽,原有的一些接入的场景也是提了很高的要求。

从物联网业务的技术指标分析上来看,我们列举了两个维度。第一个是数据的传输能力,第二个是对移动性的要求。前面分析了一些业务,有政企的,有关于家庭的,也有个人用户的。刚才讲的高带宽低移动性这样一个初步的判断原则上来看,红颜色部分,包括公共事业、平安城市、医疗卫生等应用,可能是比较适合于采用WLAN这样一种技术去解决,应该是WLAN主要的应用场景。WLAN另外也是解决容量和带宽的重要补充手段,从目前业界对于物联网以及移动通信相结合这样一个结合之后,对于网络的影响也有比较多的讨论。主要是在信令面的影响和带宽的影响,带宽影响也是比较现实的,比如像无线视频监控。对于信令面的影响,包括频繁的状态转换、周期位置更新、移动位置更新。主要是大量的定位车辆集中在某个小区下面,发生比较长时间的呼叫,就会对网络有一些冲击。这实际上是物联网应用的一个特点。

从物联网的不同阶段看,对于网络也有一定的要求,物联网的发展实际上是会经历网络的延伸,协同的感知,以及将来的泛在的网络社会。从网络的延伸阶段来看,对网络的一些要求,一个是对基础网络的不断延伸,对传感等技术的基本满足以及控制的需求。从协同感知方面,不仅仅要求基础网络的不断延展,还要求基础网络的无缝覆盖,对于终端和泛在应用的相互促进方面,希望有快速的良性发展,网络也具备感知传输和智能计算一体化的能力。真正的目标或者是将来的目标网络,对于网络应用以及终端,任何个体都是一个泛在网络的网源。

举一个例子来说,Wi-Fi业务应对高带宽移动性业务的需求。从目前Wi-Fi技术的发展来看,包括涉IP的应用,也越来越多移动性技术,包括漫游、切换这样一些技术上的增进和改良。这是一个地铁的列车,每节车厢安装了几个摄象头,这个摄象头目前大部分情况都是本地存储,如果说有这样一个需求,对于列车上的摄象头能够进行实时回传,在现有的移动通信技术,采用Wi-Fi技术去满足,实际上是一个非常好的运用场景。而且Wi-Fi这样一个布网,成本也比较低廉。从技术上如果说没有太大问题的话,实际上是一个比较好的应用。从测试的情况来看,现在切换的时间能够保持在20毫秒左右,这样一个涉IP的组网方式,一方面满足了高带宽的要求,同时也满足了移动性的一些要求,是应对类似需求低成本快速的布网解决方案。

从物联网应用数据的传输特征来看,一个是以数据业务为主,第二是小流量的频繁触发,第三是大流量长在线,第四对于实时性要求比较高,第五对于机器的自动化行为,这个对于通信网络是造成了一定的影响。比如大量终端抄表,远程电力抄表。物联网应用对无线技术的选择上来看,总共有四个部分的应用类型。第一是低频次非实时小流量,第二是低频次实时小流量应用,第三高频次小流量应用,第四长在线大流量应用。有几个建议,第一认为移动通信技术适用于广域覆盖的业务回传,具有业务连续、覆盖全面的特点,对于移动性较低、宽带要求较高的业务,可选择采用Wi-Fi技术,具有布网快、成本低廉的特点。对于实时性要求不高的业务可采用批量上传。

第三点,对于无线技术和物联网的协同发展做一个介绍。

首先,移动通信技术和WLAN它们两个是怎么样协同发展。各种无线在覆盖范围、传输速率、移动性等方面各自有不同的特点,实际上协同发展是对各自的优点进行发扬,对各自的缺点进行规避。从目前国际的一些运营商来看,实施Wi-Fi与移动企业业务的融合也是国际运营商全业务运营的其中一个策略。另外从3G+WLAN,混合组网的模式,也是将来解决业务流量分流,甚至于容量分流的重要解决手段之一。

从无线技术和物联网的协同发展来看,物联网的一些数据传输的关键因素,包括是不是大数据的,还是实时的应用,还是高频次,还是低频次,以及基于行业的分类。从中可以看出,对于应用场景以及市场增长的前景,这个是对物联网对于无线技术选择的重要因素。另外快速、低成本、高效稳定是选择的基本原则。无线技术的发展同时也是要适应物联网发展的需要,充分应对对于网络容量、带宽、实时性发展的要求。

这是我对于无线技术和物联网应用方面的一些分享,谢谢大家。

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