TD网络与无线传感器网络融合发展报告

TD网络与无线传感器网络融合发展报告中国移动通信集团江苏公司2009年9月物联网/传感网：简而言之，“物联网”（InternetofThings），指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的，是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。“物联网”是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。目前世界上有多个国家花巨资深入研究探索“物联网”，中国与德国、美国、英国等国家一起，成为国际标准制定的主导国之一。微纳传感网:指采用了微米技术/纳米技术实现的传感器技术。微型化后的传感器具有传统传感器无法比拟的优势。微系统所工程研究中心：传感网要合作单位，属于中科院系统，原名冶金所，主要人员在上海、北京、宁波等地。从事小卫星系统，集成电路设计、生产、微纳传感等项目名词解释温总理讲话解析原话把传感系统和3G中的TD技术结合起来；在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。分析目前信息产业中最主要的两个全自主知识产权的协议体系结合带给我们一些机遇，目前几个主要的项目中皆可试推行（平安城市，智能公交，一卡通等）；行业（电力、公安/城管、交通、医疗、）；以及其他重大M2M应用必须明确的推进方向：相对低带宽信息以TD为主，高带宽要求以光线直连为主。给用户一个印象“中移动网络=TD网络”，因才施用推进过程中除无线传感网络介绍目录Contents无线传感全球应用概况无线传感网络与TD网络融合国际通信行业传感网应用无线传感网（WSN）应用无处不在葡萄园环境监测无线传感应用TD基站数据汇集结点大量分布的传感器结点传感网是继计算机网、互联网之后又一个全新的技术领域，具有广阔的应用前景；传感网也是人类的神经末梢的远程延伸，涉及军事、基础设施、气候、环境、社会管理等方方面面，影响国家安全和国计民生，信息安全尤为重要；温度、湿度数据无线传感网的概念和特点移动通信网络连接的是人与人，人是智能的，网络无需智能。传感器网络连接的物与物，物是非智能的。因此要求传感器网络必须是智能的自治系统。不仅是通信的网络，更是感知的网络。必须具备协同处理、网络自治等功能。物－物、物－人互联:智能组网、自治感知的系统:感知、处理、协同无线传感器网络由随机布设的大量多种类传感器节点组成，通过自组织方式形成自适应的网络拓扑结构，对动态信息进行分布式协同感知与处理，形成自治的综合信息网络系统，是人类的远程神经末梢；传感器网络主要用于数据采集，采集的数据经无线网络传到后台处理；传感节点和汇聚节点需要长时间不间断能源耗电是传感网发展的主要限制能源无线传感网发展的瓶颈传感网应用的主要需求是事件快速响应传感信息的传递如何保证最快速响应？延时多媒体的信息汇聚、处理、传输需求逐渐增多如何实现中高速数据的传输？带宽传感器网络的可应用需要大规模的敷设是否能够利用现有的大规模基础设施？规模微纳传感网与蜂窝网络的融合将解决上述问题脑细胞与大脑无线传感网特点举例传感网的特点：大量布设中央节点汇聚传输TD传输的必要性广域/城域覆盖高可靠、低延时无线传感网络介绍目录Contents无线传感全球应用概况无线传感网络与TD网络融合国际通信行业传感网应用TD与WSN融合的必要性不依赖GPS的TD网能最大限度的保障传感网的战略安全TD与传感网应用的融合能带动上下游民族产业链的整体发展TD特有的高频谱利用率可支持超大规模的物联网应用TD网非对称传输模式为传感应用提供了灵活的数据传输能力电信级服务，提供QOS保证中国移动制定的无线传感规范能降低应用成本，促进产业规模TD-SCDMA是近百年来我国通信史上第一个具有自主知识产权的3G标准。已具有TD-LTE的长期演进方案，是国家支持的移动通信标准；TD网与WSN的融合将解决传感网发展的瓶颈：能源、延时、带宽、规模；TD与WSN融合能促进民族产业的发展TD与WSN的融合必将促进TD和WSN产业链的成熟，带动民族产业的快速发展核心网RAN终端芯片测试仪表阿尔卡特-朗讯华为中兴北电爱立信诺基亚西门子直放站大唐爱立信中兴普天摩托罗拉新邮通华为诺基亚西门子天馈大唐华立中兴新邮通海信夏新波导Moto龙旗德信三星英华达迪比特LG联想海尔TCL江苏高通宇龙希姆通天碁ADI展迅重邮信科鼎新锐迪科广晟中创信测湖北众友星河亮点41所安立泰克安捷伦R&S西安海天国信安德鲁摩比京信杰赛亚邦亚信京信三维国人虹信汉铭嘉载大唐中兴江苏企业在TD产业链中占据总要地位，爱立信、中兴、华为、英华达、迪比特、高通、国信、杰赛、亚邦、亚信等数十家设备厂家TD网络建还将涉及灵海、灵岩、江苏邮政机械厂等大量江苏配套设备生产厂家TD与WSN融合的可行性中国移动具有世界上最庞大的无线通信网络全国45万基站，5亿用户规模（其中江苏3万基站）广域无缝全覆盖中国移动具有世界上质量最优的网络中国移动在WSN技术领域具有长期深入的研究基础提出了成熟的网络架构基于自有WMMP协议建立了产业联盟获得“新一代宽带移动通信”国家重大专项支持中国移动在WSN应用领域处于行业领先地位成熟的业务管理平台丰富的业务运营经验典型成功案例无线传感网与TD网融合的网络架构底层的目标是大规模低速率、低功耗的传感器节点和汇聚节点的网络方案中层的目标是针对汇聚节点、网关以及高数据流量、低资源受限的大型传感器节点的网络方案，该层与底层网共同感知紧密协同高层是利用现有通信网络实现传感网的业务应用TD网络的基站等基础设施可以作为中层的汇聚节点、及大容量传感节点移动终端作为汇聚节点及网关•TD网络不仅提供业务接入能力，同时实现业务管理层、用户管理层、业务控制层的融合•与未来IMS、NGN、NGI可以进一步融合在WSN领域开发自有的WMMP协议GSM企业网企业网行业终端业务数据管理数据用户访问企业应用行业终端管理数据M2M平台业务数据为推进无线传感网络应用的发展和市场环境的成熟，中国移动历经3年多的精心研究，制定了基于TD的无线传感网络应用标准规范，全国独家发布了基于TD的无线传感网络通信协议（WMMP通信协议），建设了无线传感网应用平台，在全国无线传感应用领域具有领先地位API（WMMP-A）WMMP-TGSM企业网企业网行业终端业务数据管理数据用户访问企业应用行业终端管理数据M2M平台业务数据中国移动WSN应用架构中国移动WSN应用模式“新一代宽带移动通信”国家重大专项低功耗传感器节点的开发和应用目的：促进传感网和移动网的融合产学研用的结合：华为技术有限公司、中国移动、清华大学、上海交大内容：开发嵌入TD终端的低功耗传感器网络节点和接入设备基于TD的农村信息化应用目的：促进TD网络与农村产业的融合产学研用的结合：中国农业大学、中国移动、农业部信息中心等内容：基于农村传感网应用，结合TD网络及业务平台，开发端到端的业务应用传感网与TD网融合的M2M应用目的：实现传感网与TD网融合的应用落地产学研用的结合：中国移动、中科院、北京邮电大学等内容：开发基于传感网与TD网点M2M应用，并实现应用落地中国移动在无线传感网的现有应用案例中国移动根据自定义的WMMP协议规范，近年来在电力抄表、水文监测、金融服务、交通等多个领域开展了无线传感应用拓展，取得较好的应用市场TD网络远程电力抄表应用太湖水文监测应用TD车辆定位业务基于中国移动通信TD网络和位置业务平台，提供对车辆及位置信息的监控、调度、管理等功能和综合运营服务，实现集团客户资源最优配置、科学管理和信息化办公，提高工作效率，降低运营成本。实现方式：使用支持卫星定位、基站定位的手持终端（含手机）或安装在车辆上的车载终端基于中国移动通信网络，实现对车辆与人员的监控、调度与管理。中国移动在无线传感网的现有应用案例正在研究的应用WSN业务应用环境保护交通运输后勤健康照料农业楼宇自动化市政土壤监控水污染监测大气污染监测防灾减灾智能导航安全驾驶交通信息服务身体指标监控位置监控生产质量监控空调监控节能减排智能家居泥石流监测灾害管理种植区监测喷灌控制绿色食品监控温度控制危险物品监控防入侵物流系统监控流程优化供应链管理管道监控交通枢纽安全重大事故监控HandsetBaseStationSinkDatabaseTD与WSN融合的路标和演进方向接入级融合基础设施级融合全面融合以开发接入应用为主停车场管理平安家居区域安全防护远程医疗局部定位防灾减灾与行业应用结合实现融合业务管理节点成为TD网络的基础设施之一同下一代网络架构的整合形成可运营的商务模式泛在网络全面建设移动通信和传感网融合的泛在网络形成物-物通信与人-人通信相结合的网络融合无线传感网络介绍目录Contents无线传感全球应用概况无线传感网络与TD网络融合国际通信行业传感网应用TD与WSN融合可极大的丰富业务应用水源监测灾害防治职业发展ITS井下安全空港服务工业监控资产管理路桥管理监控会务服务智能家居安防保障儿童护理教育卫生保健公共服务家庭、个人服务泛在接入网TD宽带网TD-SCDMAWLANHSUPALTERFIDMeshContext/LocationAwarenessEmbeddedSystemsNGISGPS航运服务旅游服务业务运营支持系统/平台大气监测土壤监测危机处理HSDPA德国TIM公司的传感网应用NOKIA研发的用于传感网的终端–业务呈现终端：将M2M业务内容呈现给用户–网关(汇聚节点)：移动终端成为传感器网络的汇聚节点，主要完成收集和传输底层传感网数据的功能－可以理解为借助移动设备的传感器；–传感器：移动终端作为一种集成的传感器，本身就能够完成收集、处理和发布数据的功能。无线传感网络介绍目录Contents无线传感全球应用概况无线传感网络与TD网络融合国际通信行业传感网应用无线传感全球应用概况军事领域主要应用：主要实现对敌军兵力和装备的监控、战场的实时监视、目标的定位、战场评估、核攻击和生物化学攻击的监测和搜索等功能；与TD融合，安全性高：无线传感器网络具有可快速部署、可自组织、隐蔽性强和高容错性的特点；同时，TD自主产权，不受制外国，安全性高，TD与WNS融合非常适合在军事上应用；举例：美军开展的如C4KISR计划、SmartSensorWeb、灵巧传感器网络通信、无人值守地面传感器群、传感器组网系统、网状传感器系统CEC等应用狙击手定位系统监测区域俯瞰图：红色为狙击手位置，绿色为结点位置无线传感全球应用概况农业领域主要应用：主要监视农作物灌溉情况、土壤空气变更、牲畜和家禽的环境状况以及大面积的地表检测；如收集温度、湿度、风力、大气、降雨量，有关土地的湿度、氮浓缩量和土壤PH值等，从而进行科学预测，帮助农民抗灾、减灾，科学种植，获得较高的农作物产量TD网络优质广域覆盖，为农业无线传感应用提供了普遍应用的基础；举例：某地科委“蔬菜生产智能传感器体系应用”测量土壤湿度、土壤成分、pH值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等；多温室间无线传感通信应用SUN公司自动洒水应用无线传感全球应用概况建筑领域主要应用：主要用于监测各类建筑物的安全状况，及时对危险情况进行报警提示，减少安全事故的发生；TD建筑物内深度立体覆盖，利于拓展无线传感领域的应用；举例：利用压电传感器、加速度传感器、超声传感器、湿度传感器等，有效地构建一个三维立体的防护检测网络。该系统可用于监测桥梁、高架桥、高速公路等道路环境，对许多老旧的桥梁，桥墩长期受到水流的冲刷，传感器能夠放置在桥墩底部、用以感测桥墩结构；也可放置在桥梁两侧或底部，搜集桥梁的温度、湿度、震动幅度、桥墩被侵蚀程度等，能減少断桥所造成生命财产的损失桥梁结构监测应用珍贵文物保护应用无线传感全球应用概况医疗监护主要应用：主要用于检测人体生理数据、老年人健康状况、医院药品管理以及远程医疗；通过TD能实现任何时间