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移动网络承载物联网业务实例分析

发布时间:2018-12-29 01:06:07 文章来源:未来智讯    
    移动网络承载物联网业务实例分析作者:未知   [摘要]物联网应用还在起步阶段,尤其是利用移动网络进行业务传输的更少。文章通过对黑龙江省齐齐哈尔市公安系统的3G无线视频监控报警项目的实例分析,给物联网的应用提供了参考和思绪;也是利用中国移动TD-SCDMA网络承载物联网业务的典型案例。
  [关键词]物联网;视频监控;TD-SCDMA;HSUPA
  
  1、引 言
  
  近年来,物联网被炒的火热,面临大发展趋势。移动运营商也在思忖如何在其中分得一杯羹。大力发展建设的3G网络,虽能承载高速数据业务,却负荷不高,究其原因,是因为业务单一,很多业务未开展起来,应用不够广泛。在物联网已经越来越近的时候,如何打好基础,将物联网与移动网络联系起来,使网络资源得以充分利用,既是移动运营商也是咨询设计人员急需解决的问题。
  
  2、物联网
  
  2.1物联网简介
  物联网的定义能够说有N多个版本,这里不一一赘述。
  物联网的英文名称为“The Internet of Things”,简称:IOT。物联网通过传感器、射频识别技能、全球定位系统等技能,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在链接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。物联网也被视为互联网的应用拓展,因此应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。
  2.2物联网应用现状
  自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性家当之一,写入“政府事务汇报”,在中国受到了极大的关注,其受关注程度是在美国、欧盟以及其他国不可比拟的。
  目前物联网已在很多领域得到应用,比如日本的Group车况导航、三表远抄及家庭安防等。未来,应用领域会更加广泛:在公共领域,能够用在自然灾害监控、环境监控、交通监控、公共设施监控等;在商业市场,能够用在工业自动化、农业自动化、资产监控、自动售货等;在个人和家庭方面,能够用在智能家具、自动抄表、远程医疗、健康管理等。
  物联网的价值不但仅在于它是一个可传感的网络,而是各个行业均可参与应用,而不同行业,会有不同的应用,也会有各自不同的要求,能够根据行业的特点,进行深入的研讨和有价值的开发。
  从图1的物联网系统架构看,网络层是移动运营商的强项,也是其最具有优势的地方。而传感层对集成终端的需求,也给移动运营商带来了商机。而应用层,目前涉足还有点早。
  2.3齐齐哈尔公安局无线视频监控需求
  齐齐哈尔市公安局高度重视城市报警与监控系统的建设,把“科技强警示范城市”作为建设项目中一项重要内容。安全城市的主体是利用现代信息通讯技能,达到统一指挥、快速反应、协调作战、提高公安事务效率,以适应在目前条件下实现动态管理,准时、有效打击犯罪,加强城市平安防范能力,加快城市平安系统建设的需要。
  齐齐哈尔市公安系统的3G无线视频监控报警项目是一个覆盖整个城市的集成式、多功能、综合性大型监控报警系统,业务范围涵盖治安、交管、消防、刑侦、内保等多个警种,在重点把柄部位监控与报警系统、居民小区技能防范系统、道路交通监控和卡口系统、各级政府所在地、治安复杂场所、重点单位、主要街道和社区、宗教场所、娱乐场所、金融、工场、案件多发地段、重要路口、车站、卡口等地点设立视频监控点,需要由能承载高速数据业务的3G网络进行无线接入,实现实时监控的目的。
  以上打算的第一个步骤便是在主要街道安装2000个摄像头实施监控,此业务的应用恰是物联网走向实用、为人类社会服务的一个案例。
  
  3、TD-SCDMA网络
  
  3.1 TD-SCDMA网络简介
  2009年初,我国发放了第三代移动通讯(3G)牌照。中国移动肩负起我国拥有自主知识产权的3G标准――TD-SCDMA建设运营的任务。面对光荣而艰巨的历史重任,截至2010年底,中国移动基本完成了TD-SCDMA网络2010年扩容工程、即第四期工程的建设,基本实现了所有地级市、县级市及县城城区的覆盖,为实现TD-SCDMA商业运营成功打下了坚实基础。
  3.2 TD-SCDMA网络承载能力
  由于TD网络在上下行分辨使用了HSDPA和HSUPA技能,使得速率明显提高。
  (1)不开启HSDPA和HSUPA时
  ◆下行(不开启HSDPA):系统单载波下行峰值速率仅能达到128Kbps/时隙。
  ◆上行(不开启HSUPA):系统单载波下行峰值速率仅能达到128Kbps/时隙。
  (2)开启HSDPA和HSUPA时
  ◆下行(开启HSDPA)
  TD-SCDMA的HSDPA技能属于3GPP的R5版本。由于HSDPA选取了16QAM高阶调制、自适应调制和编码(AMC)、混合自动重传(HARQ)、快速调度等关键技能,使得单载波下行峰值速率能达到560Kbps/时隙,且信道可被多个用户共享,速率调整更快(每5ms可对用户资源重新分配一次)。如果每小区配置4载频时开启2个载频的HSDPA功能,配置6个HS-pDSCH时隙,最大可支持3.2Mbps小区吞吐率,每个客户最高下载速率可达到1.6Mbps。
  ◆上行(开启HSUPA)
  TD-SCDMA的HSUPA技能属于3GPP的R7版本。由于HSUPA选取了16QAM高阶调制、自适应调制和编码及功控(AMC&PC)、混合自动重传(HARQ)、快速调度等关键技能,使得单载波上行峰值速率能达到560Kbps/时隙。也便是每个小区开启1个载频HSUPA功能,配置1个E-PUCH时隙时,最大可支持560Kbps上行吞吐率。
  3.3齐齐哈尔TD-SCDMA网络现状
  目前,齐齐哈尔市TD-SCDMA网络已经覆盖了全部市区和县城的城区,并全网开启了HSDPA和开启了10%站点的HSUPA功能。与GSM同覆盖区内网络目标对照,TD-SCDMA的PCCPCH RSCP已经达到甚至超过了GSM覆盖水平,完全能够承载视频监控业务需求。
  
  4、齐齐哈尔公安局无线视频监控解决方案
  
  4.1业务需求
  城市安防监控项目是齐齐哈尔市今年启动的安全城市建设的重要信息化示范项目。通过组建市、县(区)、派出所三级公安内部光纤专网,实现全市3G无线视频监控。
  城市安防监控项目一期打算在完成齐齐哈尔北市区市局、3个区公安分局、41个派出所的光纤组网,完成3G前端视频采集点的安装。齐齐哈尔公安局网络需求如图2所示。
  4.2三级网络组网方案
  选取独立组网方案,网络结构选取三层的网络结 构,即核心层(一级)、汇聚层(二级)、接入层(三级)。
  核心层(一级):核心层设置在市局监控中心,负责转发全市的数据业务流,在核心层设置核心路由器,选取GE链路下联汇聚层设备。
  汇聚层(二级):汇聚层设置在3个公安分局。汇聚层负责汇聚接入层的数据业务流,并将接入层的数据业务流上传至核心层,在汇聚层设置汇聚路由器,选取GE链路上联核心层,选取FE链路下联接入层。
  接入层(三级):接入层设置在派出所,设置接入路由器,将业务数据流上传至汇聚层。
  4.3视频终端与监控中心组网方案
  选取互联网网络作为视频终端与监控中心的承载网络,将核心层路由器与移动互联网CMNET联通,在TD核心网与核心层路由器建立VPN隧道,保障视频监控终端与监控中心间的数据传送平安。
  4.4无线网方案
  测试多种无线接入方式,对比如下:
  ◆HSUPA模式,终端厂家可支持,客满足传输质量要求;
  ◆WLAN传输方式,由于信号干扰严重,传输质量达不到用户要求;
  ◆64K用户对质量不认可,画面停止;
  ◆128K用户基本如意;
  ◆256K用户很如意。
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  根据以上测试情况,以及前面对TD-SCDMA上行速率情况描述,中国移动能提供128K及以上的上传速率的网络惟有TD-SCDMA。由于监控摄像头并不是一直开启上传数据状态,但某些时候需要实时监控整条街道的监控录象,因此只可短时造成对网络的影响。为了保证正常TD-SCDMA网络用户不受影响,需要考虑单独配置资源给此业务使用。
  目前,齐齐哈尔市区配置HSUPA小区比率不足20%,且每个小区开启1个载频HSUPA功能,配置1个E-PUCH时隙,最大支持560Kbps上行吞吐率。剩余基站未开启HSUPA的,每个小区每个载频只可支持上行128Kbps的吞吐量。市区基站站型配置一般为每个小区4个载频,总计大约460个小区,每个小区拿出一个载频给监控接入的话,只可最大接入850个128Kbps业务的摄像头。从一期工程的2000个接入终端考虑,这个能力是远远不够的。这就需要对现网进行HSUPA功能的增开。如果所有小区都开启一个载频一个时隙的HSUPA,则最大能同时接入2000个以上的摄像头。
  虽然经计算HSUPA扩容后,齐齐哈尔TD网络能承载接入2000个摄像头的业务,但建议不要将接入点集中到某个站上,而应该采取就近接入和均匀分配相联合的原则,每个小区建议最多接入量不超过4个摄像头,这样做确保了网络负荷均匀,也不至于影响其他TD网络用户的业务体验。而且要随时观测常规用户的业务流量,一旦发现个别基站数据业务流量过高,就应准时采取增开HSUPA或者增加载频的扩容行为。从摄像头的分布上看,是等距离均匀分布的,和蜂窝状的网络结构相吻合,不会出现一个小区内摄像头密集的情况发生。
  假如每个基站承担12个监控点的数据上传任务,则此基站需要增加传输带宽1.5M,由于现网基站已经选取了IP化传输方式,所以增加的带宽对现网单个基站影响不大,惟有RNC侧需要预留一些资源。
  4.5传送网方案
  方案一:SDH城域传送网解决方案
  在派出所新增Metro1000 SDH传输设备,数据业务可通过MSTP方式在城域传送网中传输,在市公安局新增一端OSN3500设备,通过具有汇聚功能的以太网板将派出所的数据业务汇聚至市公安局,通过以太网线连接至数据设备。
  优点:此方案通过介入基站环网络,对大客户业务可起到一定的环网保护功能。
  缺点:增加工程投资。同时由于派出所均为光缆末端支链介入,如果派出所接入光缆出现断缆情况,则无法进行保护,只可在业务进入基站环后。有环网保护功能。且基站环进行割接、升级、改造、替换、SDH退网过程中,均会对大客户业务产生断网断业务的影响。
  网络结构如图3所示。
  方案二:光纤直连
  优点:工程实施便利,保障用户带宽需求,工程投资小。
  缺点:没有环保护,存在单链路风险。
  网络结构如图4所示。
  4.6投资估算
  从表1和表2两个方案的投资看,要满足这类接入业务的话投资很小,需要增加的无非便是一些软件费用以及接入交换机、路由器之类的成本很低的设备费用。如果选取光纤直连,则成本更低。所以运营商如何合理利用现网资源,小量加入,就能极大地促进物联网的发展,还能增加自己的业务收入,是值得思索的问题。
  
  5、结束语
  
  通过以上案例能够看出,对于移动网络承载物联网业务在技能上是完全可行的,而且具备充足的条件,不过在操作上缺少经验而已。这就要求运营商积极开拓市场、开展业务,把丰富的网络资源充分利用起来,扩大应用,为企业创造效益,为民造福。
  
  参考文献:
  [1]彭木根,TD-SCDMA移动通讯系统[M]北京:机械工业出版社,2005
  [2]吴功宜,智慧的物联网[M],北京:机械工业出版社,2010
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