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李安民:物联网与移动通信网络演进

8月11日消息,由内蒙古自治区党委政府、中国通信学会光通信委员会、中国光学学会纤维光学与集成光学专业委员会等共同主办的“2012国际光纤通信论坛”于2012年8月11日-12日在内蒙古呼和浩特隆重召开,论坛以“宽带中国·迎接光纤通信发展第二春”为主题。中国科学院和中国工程院两院院士及工业和信息化部、国家发改委、国家科技部、中国电信、中国移动、中国联通、国家电网、广电总局以及国内外通信行业资深专家出席会议并演讲,以促进我国光纤通信系统与世界同行的交流与合作,推动我国“光进铜退”、“新一代信息技术”的发展。

以下是中国电信股份有限公司上海研究院李安民博士演讲的全部内容:

我演讲的题目是物联网与移动通信网络演进,主要给大家介绍一下中国电信这几年在互联网层面的探索,在网络层面和理论提出的一些需求,以及以这张移动通信网为代表的通信网络如何应对传播发展的物联网的需求,主要是从这个角度讲讲。

主要介绍四个方面的内容:首先是物联网的视角,我们现在关注的不仅仅是网络,向上要关注应用,向下要关注感知层,也就是传感系列。这里非常重要的是以移动通信为代表的通信网络是否能够满足物联网应用的需要,应该遵循怎样的互联网和移动互联网的发展路径。

通过WIKI和ITU,无论怎么样物联网都是一个重要的要素。网络层时候物联网的架构。网络最终的是需求,而物联网从需求的角度来讲,一句话就是“一半海水一半火焰”,既不像想象的那么好,也没有想象的那么坏,它是发展之初,一句话总结它的市场特征是瞬间变化。我们认为主要是从M2M其切入物联网M2M有非常明确的第一就是双方是机器且机器通过程序控制,通过远程网络自动完成整个通信过程的通信形式。物联网概念有很多争论,到底是Networking还是Network?确切的说我们也觉得下面这种观点可能更好,就是物联网利用现有网络和新增网络将应用层和感知层互联。是大数据的传送以及它跟应用层的一些联系,也不是人与人之间通信网络这样的概念。所以它会滋生出新的意义的网络层的概念,包括模式。现在物联网业务需求的模型和技术的互动,不仅仅是技术层面看,仅仅从技术层面看是没有什么意义的。

我们理解的M2M为主要代表的通信业务的需求,对移动通信网络存在着独特的需求。M2M通信可以采取多种技术手段,包括有线的,今天大会的题目是光纤,我们在做好物联网应用中其实光纤越来越占了主要的部分。包括视频监控,它对带宽要求非常大,这些都需要光纤网。现在重要的是移动通信网,因为互联网有一个非常重要的特征就是分布非常广泛,在地广人稀和有些地方覆盖了的地方,移动互联网起到了非常大的作用。

移动通信网是是M2M通信的主要承载方式。从物联网应用来讲,跟人与人之间的通信非常不一样,人与人之间手机上玩乐为主,但是物联网是游民,是散的范围很广,但是在一个地方呆的时间很久。但是绝大多数,比如说石油的监测、数据产生,是分布很广,但是突出特征是游牧性的。所以游牧性的终端和游牧性的通信特征是物联网非常突出的特征。

M2M通信交互模式分为三个阶段:第一个段以数据采集为主的如各种指标采集应用、定位跟踪应用、环境监测应用等。第二个阶段是在数据采集的基础上远程控制需求和信息发布需求进一步得到满足,前向流量逐渐增加。第三个阶段是出现机器和机器之间直接通信的场景。前反向流量进一步得到均衡。这是根据不同的需要,其实第二阶段到第三阶段迈进的时候最关键的是传感的智能感知,应用层的智能分析。

目前来讲主要还是第一阶段是初步建设阶段。

同时,我们也归总了M2M五通信的主要特征:

1、程序自动化控制。M2M通信所特有的程序自动控制模式可以让终端在较短时间内产生大量的接入呼叫或者网络附着请求,容易加剧局部网络的通信处理负荷,甚至造成局部网络拥塞。第二个是低移动性,大量终端具备低移动性的特点。第三个是反向流量为主,第四个是大量小流量业务为主。

这样的一些特征和需求,显然对通信网人与人之间通信设计要求的通信网提出了很深入的变革。M2M通信对网络的需求—海量终端接入

第一个是海量终端接入W对表示、过载控制能力、网元处理能力等资源造成巨大的压力。表示就是需要更多的码号资源或者高效利用码号资源的解决方案。第二个就是过载控制能力,移动终端临时会聚合乎局部地区断电恢复等场景下,还可能出现局部热点的终端同时接入和终端同时附着导致的流量风暴,导致网络的拥塞。所以需要更好的过载控制方案。

M2M终端位置及能耗特性:包括能耗,存在大量电池供电的终端,蜂窝网频繁的信号令交互导致终端耗电量较大。固定和游牧行为,存在大量使用无线接入的固定终端和采取游牧行为的终端。

M2M通信对网络的需求—可用性和QOS。比如在车辆定位应用中,我们能够容忍数秒皱的定位信息延迟传送,甚至能够容忍部分定位数据的丢失,所以出现了掉点率指标。对关紧业务传输数据操作,时延保证是以豪秒来衡量的,这确实提出了实实在在的挑战。

M2M通信对网络的系求—环境适应培养和运营维护

M2M终端在环境适配和运营维护等方面和H2H五终端存在大量不同。包括环境的适配、移动性以及网络维护和管理的需要等等。

下面介绍一下M2M通信对移动通信网络存在独特的需求

第一个阶段业务发展初期,网络混同承载M2M同心合H2H通信。第一个需求来该是没有太大的业务需且,第二个我们目前专门的技术手段,包括网络技术本身,移动通信本身也没有完全准备好,所以基本是处理策略网络部作大的改动,网络参数基本不变针对特定问题进行局部优化,同时尝试通过终端采取一些措施应对程序自动化等特征带来的问题,间接地增还网络的提升。

业务发展中期,网络区别承载机器通信:解决现网问题,随着M2M通信规模的增加,逐渐对包括码号子、通信信道子等在内的各种网络资源造成了较大压力,应避免这种压力进一步发展对移动网络造成较大的负面影响。

满足特定需求:根据机器痛惜的具体特这采取乡野的改进机制。在网络侧进行相应的改革,来实现区别承载将M2M同心合其他通信区分开,通过对网络的部分环节进行改造后来满足网络特定的需求。

当前正在混同承载阶段走向区别承载阶段。比如国内三大运营商都申请了M2M,包括欧洲运营商也是这样。网络实现区别承载首先要识别出M2M通信,将M2M通信和其他通信区分开来,比如机器终端接入网络可以采用单独的网络接入标识符NAI,在接入参数中使用特定的终端用户类型,在机器终端可以采用专用的IMSI,MDN号段。

区分不同的M2M通信类型,可以考虑采用各种参数摄制使得网络能够采取恰当的策略和终端进行通信。识别出M2M通信后网络就具备了在接入星令优化,网络课用性和QOS保证和运行维护等层面进行改造网络,满足M2M通信需求的可能性。

还包括专用号段和只需要数据通信的功能的终端,包括IPv6的使用,接入信令优化,包括优化移动性、管理性、针对固定和游牧新移动终端,降低移动形成管理相关信令的发送和处理周期。

网络的可用性和提升QOS。主要策略是进一步提高带宽能力、提供规模化终端接入能力,以及提高广与覆盖能力。提升QOS,考虑时延敏感小数据应用的QOS保证需求,通过各种手段降低连接建立时延和数据传输时延。包括终端采取一直在线模式,避免建立PPP连接所导致的时延,采取更好的QOS保证机制。

网络区别承载M2M通信—运行维护

通过M2M平台开放能力和信息满足M2M终端的运行维护需求。M2M平台和网元以及IT支撑系统和网元交互,获取并开放终端通信信息。M2M平台和终端交互,满足无值守时和IT系统的交互。

总结:物联网推动移动通信网络进一步演进,移动通信网络为建设物联网提供了坚实的网络基础。随着接入网络的终端数量不断增加,目前的移动通信网络必须做出适应性的调整,区分出M2M通信流量后进一步满足其特定的需求。通过业界的共同努力移动通信网络必将更好的满足M2M通信需求,从而能够让更多的终端采用移动通信网络接入,实现物物物互联的美好明天,谢谢大家!