面向工業(yè)應用的無線通信技術(shù)NB-IoT學習資料

智能制造(zhìzào)與窄帶無線通信新技術(shù)NB-IoT

第一頁，共43頁。德國工業(yè)(gōngyè)4.0簡介

工業(yè)4.0與中國(zhōnɡɡuó)制造2025

無線通信新技術(shù)(jìshù)NB-IoT一二三智能制造與窄帶無線通信新技術(shù)NB-IoT第二頁，共43頁。德國工業(yè)(gōngyè)4.0背景介紹

一工業(yè)(gōngyè)4.0與中國制造2025

無線通信新技術(shù)(jìshù)NB-IoT二三報告題目：工業(yè)4.0與中國制造2025中的無線通信第三頁，共43頁。1.1工業(yè)(gōngyè)4.0的定義定義(dìngyì)：將信息技術(shù)引入制造工廠和生產(chǎn)線，通過大數(shù)據(jù)和虛擬化等工具增強其產(chǎn)品的柔性，使得生產(chǎn)過程具有適應市場變化和定制化的能力第四頁，共43頁。1.1工業(yè)(gōngyè)4.0定義第五頁，共43頁。1.2工業(yè)技術(shù)革命的發(fā)展(fāzhǎn)歷程

DigitalFactory,IIoT,IoS,PredictiveMaintenance,CPPSRAMI4.0,SmartProduction,MES,Mass-Customization,PLM……19世紀(shìjì)中20世紀(shìjì)中18世紀中第六頁，共43頁。1.3工業(yè)(gōngyè)4.0的產(chǎn)品特點第七頁，共43頁。1.4工業(yè)4.0的三大(sāndà)技術(shù)特征：高度自動化、高度信息化+高度網(wǎng)絡化第八頁，共43頁。1.5工業(yè)4.0的自動化—信息(xìnxī)物理系統(tǒng)（CPS）第九頁，共43頁。1.5工業(yè)4.0的自動化—信息物理(wùlǐ)系統(tǒng)（CPS）第十頁，共43頁。1.6工業(yè)4.0的發(fā)展(fāzhǎn)歷程第十一頁，共43頁。1.7總結(jié)(zǒngjié)第十二頁，共43頁。德國工業(yè)(gōngyè)4.0介紹

一工業(yè)4.0與中國(zhōnɡɡuó)制造2025

無線通信新技術(shù)(jìshù)NB-IoT二三工業(yè)4.0與中國制造2025中的無線通信第十三頁，共43頁。2.1中國(zhōnɡɡuó)制造2025

中國工業(yè)和信息化部：30年時間，通過“三步走”的戰(zhàn)略，實現(xiàn)從制造業(yè)大國(dàɡuó)向制造業(yè)強國的轉(zhuǎn)變第十四頁，共43頁。2.2中國(zhōnɡɡuó)制造2025深刻理解工業(yè)(gōngyè)4.0時代的價值創(chuàng)造體系，結(jié)合到自身的技術(shù)及其他優(yōu)勢，生產(chǎn)制造企業(yè)應該重視工業(yè)(gōngyè)4.0的思維方式，而不是互聯(lián)網(wǎng)思維第十五頁，共43頁。2.3中國制造(zhìzào)2025--總結(jié)《中國(zhōnɡɡuó)制造2025》特點就是高度信息化和高度自動化的兩化深度融合和智能制造（對應工業(yè)4.0體系）中國(zhōnɡɡuó)制造2025具有三化的融合特征：自動化、信息化和網(wǎng)絡化的特征。其中，高度網(wǎng)絡化是其獨特的地方在工業(yè)4.0時代，最大的改變是模式創(chuàng)新：符合企業(yè)實際的商業(yè)模式，第十六頁，共43頁。德國工業(yè)4.0背景(bèijǐng)介紹

工業(yè)4.0與中國(zhōnɡɡuó)制造2025

無線通信新技術(shù)(jìshù)NB-IoT一二三工業(yè)4.0與中國制造2025中的無線通信第十七頁，共43頁。3.2云平臺(píngtái)ONEnET

3.3工控系統(tǒng)的問題

3.4全覆蓋的工業(yè)無線測控系統(tǒng)3.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoT3.無線通信新技術(shù)(jìshù)NB-IoT第十八頁，共43頁。193.1幾種(jǐzhǒnɡ)常見無線通信技術(shù)第十九頁，共43頁。PAN/BAN802.153.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoT第二十頁，共43頁。3.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoT專用于物與物通信的廣域網(wǎng)絡，物聯(lián)網(wǎng)時代的基礎設施網(wǎng)絡運營商在物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中定位的體現(xiàn)GPRS的替代物2016年6月NB-IoT標準國際組織3GPP通過2016年底國內(nèi)行業(yè)標準預計發(fā)布，2017年商用特點：1，廣覆蓋，可顯著(xiǎnzhù)提升單站覆蓋面積2，低功耗，終端電池壽命達到10年以上3，大連接，每小區(qū)可承載數(shù)萬個連接4，低成本，每個終端的成本在5美元以內(nèi)第二十一頁，共43頁。3.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoT萬物互聯(lián)已成為(chéngwéi)全球運營商、科技企業(yè)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟積極布局的重要戰(zhàn)略方向第二十二頁，共43頁。3.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務種類(zhǒnglèi)繁多，難以用單一技術(shù)滿足第二十三頁，共43頁。3.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoTLPWA類業(yè)務連接是全球(quánqiú)產(chǎn)業(yè)關(guān)注的重要市場，但現(xiàn)有2G/3G/4G網(wǎng)絡難以承擔這類業(yè)務。第二十四頁，共43頁。3.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoTNB-IoT是國際組織3GPP在2016年6月通過的、專為運營商和智慧(zhìhuì)工廠定制的LPWA蜂窩解決方案第二十五頁，共43頁。3.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoTNB-IoT相比于其他(qítā)窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)存在的優(yōu)勢第二十六頁，共43頁。3.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoT全球(quánqiú)運營商及領先的電信設備商正積極布局NB-IoT，力求占領產(chǎn)業(yè)制高點第二十七頁，共43頁。3.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoTNB-IoT產(chǎn)業(yè)處于研發(fā)加速(jiāsù)階段，業(yè)界關(guān)注度高第二十八頁，共43頁。終端(zhōnɡduān)需考慮的關(guān)鍵點3.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoT第二十九頁，共43頁。3.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoT安全(ānquán)與認證需要考慮的關(guān)鍵點（1/2）第三十頁，共43頁。3.1低功耗窄帶(zhǎidài)通信NB-IoTNB-IoT商用部署涉及的端到端改造(gǎizào)需求第三十一頁，共43頁。3.2中國移動物聯(lián)網(wǎng)(liánwǎnɡ)開放平臺OneNETOneNet是中移動的一個(yīɡè)物聯(lián)網(wǎng)開放平臺，適配各種網(wǎng)絡環(huán)境和協(xié)議類型的終端接入；提供API和應用模板，大數(shù)據(jù)服務，支持行業(yè)應用，基于HTTP方式向外提供API接口，按照RESTfu的方式向外提供服務第三十二頁，共43頁。設備1數(shù)據(jù)流1數(shù)據(jù)點項目2設備云OneNet數(shù)據(jù)流2數(shù)據(jù)點設備2數(shù)據(jù)流1數(shù)據(jù)點數(shù)據(jù)流2數(shù)據(jù)點設備3數(shù)據(jù)流1數(shù)據(jù)點數(shù)據(jù)流2數(shù)據(jù)點用戶項目1項目3OneNet的典型(diǎnxíng)框架結(jié)構(gòu)第三十三頁，共43頁。34企業(yè)管控控制系統(tǒng)DCS、PLC前端：傳感器變送器等后端：電機和驅(qū)動器等企業(yè)級車間級現(xiàn)場級3.3工控網(wǎng)絡系統(tǒng)的現(xiàn)狀(xiànzhuàng)和問題亟需突破能夠?qū)崿F(xiàn)廣域覆蓋(fùgài)且集成現(xiàn)存多種有線和無線系統(tǒng)、安全和可靠的無線傳感/測控網(wǎng)絡難題問題：大量的不同(bùtónɡ)廠家傳感器、嵌入式終端、智能控制子系統(tǒng)等被部署在廣域物理空間內(nèi)很難采用目前存在的無線網(wǎng)絡技術(shù)有效實現(xiàn)智能工廠廣域范圍內(nèi)的信息互聯(lián)互通第三十四頁，共43頁。3.3工控網(wǎng)絡系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀(xiànzhuàng)35HMS發(fā)布:工業(yè)以太網(wǎng)2016年趨勢報告(bàogào)無線崛起在智能工廠內(nèi)，通過網(wǎng)絡將無處不在的傳感器、嵌入式終端、智能控制系統(tǒng)等互聯(lián)，實現(xiàn)高度集成，然后對采集數(shù)據(jù)進行分析，形成可自律操作的智能生產(chǎn)(shēngchǎn)系統(tǒng)現(xiàn)場總線占主導工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)展迅速無線通信崛起第三十五頁，共43頁。3.3國內(nèi)外現(xiàn)狀(xiànzhuàng)36現(xiàn)有(xiànyǒu)無線通信不足：OneWireless、WirelessHart等，距離短GPRS等，功耗高低功耗電池10年(一節(jié)5A電池)低成本大規(guī)模成本5美元連接多每個扇區(qū)可連接10萬臺設備廣覆蓋比LTE提升20dB增益，覆蓋更深廣易部署可直接部署于現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡2016年6月國際(guójì)新標準NB-IoT第三十六頁，共43頁。3.3實現(xiàn)全覆蓋的工業(yè)測控系統(tǒng)(xìtǒng)一種框架機構(gòu)37利用面向5G的廣域蜂窩(fēngwō)窄帶通信NB-IoT技術(shù)，從智能工廠對測控系統(tǒng)信息融合的要求出發(fā)，研究構(gòu)建垂直的全域覆蓋的工業(yè)無線數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡系統(tǒng)第三十七頁，共43頁。3.3主要(zhǔyào)研究內(nèi)容38內(nèi)容1-研究以NB-IoT為基礎、具有廣域垂直特性的全域覆蓋工業(yè)無線傳感/測控網(wǎng)絡系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)容3-研究生產(chǎn)管理和測控數(shù)據(jù)傳輸?shù)腝oS關(guān)鍵指標、度量方法和測評模型，以及從物理層到網(wǎng)絡路由層的可靠連接和安全通信技術(shù)內(nèi)容2-研究NB-IoT與傳統(tǒng)有線和無線網(wǎng)絡的協(xié)議集成和協(xié)議網(wǎng)關(guān)模塊化設計方法內(nèi)容4-研究設計NB-IoT與其集成的原型系統(tǒng)，并在實際生產(chǎn)現(xiàn)場完成實驗驗證系統(tǒng)架構(gòu)協(xié)議網(wǎng)關(guān)QoS評價實驗驗證研究內(nèi)容第三十八頁，共43頁。3.3技術(shù)(jìshù)路線—系統(tǒng)架構(gòu)39實驗驗證QoS評價系統(tǒng)架構(gòu)協(xié)議網(wǎng)關(guān)NB-IoT通信(tōngxìn)機理數(shù)據(jù)分層分級(fēnjí)傳輸、交換機制管理數(shù)據(jù)和測控數(shù)據(jù)不同特性單一分布式工業(yè)對象和不同子系統(tǒng)要求利用NB-IoT在廣域室內(nèi)外優(yōu)良的數(shù)據(jù)連接特性，在工業(yè)測控領域創(chuàng)新構(gòu)成廣域覆蓋的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)第三十九頁，共43頁。3.3協(xié)議(xiéyì)網(wǎng)關(guān)40實驗驗證QoS評價系統(tǒng)架構(gòu)協(xié)議網(wǎng)關(guān)使用(shǐyòng)NB-IoT實現(xiàn)與現(xiàn)存的多種有線/無線網(wǎng)絡互聯(lián)互通有線FCS系統(tǒng)(xìtǒng)(Interbus、PROFINET、工業(yè)以太網(wǎng)、CAN)Open-Flow方法數(shù)據(jù)流統(tǒng)一IP化方法通信速率和模式無線網(wǎng)絡子系統(tǒng)（ZigBee、WiFi）協(xié)議網(wǎng)關(guān)的模塊化結(jié)構(gòu)NB-IoT通信協(xié)議模式第四十頁，共43頁。3.3QoS評價(píngjià)41實驗驗證QoS評價系統(tǒng)架構(gòu)協(xié)議網(wǎng)關(guān)提出工業(yè)無線傳感/測控網(wǎng)絡系統(tǒng)的QoS三層指標體系、度量方法和測評(cèpínɡ)模型分層分級數(shù)據(jù)傳輸和交換機制對網(wǎng)絡(wǎngluò)傳輸實時性要求管理數(shù)據(jù)和測控數(shù)據(jù)物理層、數(shù)據(jù)鏈路和網(wǎng)絡路由層三級Qo