2020年8月6日,在ASPENCORE集团举办的第二届国际电子产业链资源对接大会上,盛路物联董事长杜光东给大家作了题为《5G时代大连接、高可靠物联网解决方案》的主题演讲。杜光东是国家无线个域网标准工作组专家、中国电力发展促进会智能用电专家委员、中国智慧城市专家(库)物联网专家委员, 5G 产业联盟第一届专家委员会执行主任,发明专利739项,实用新型专利15项,PCT 国际专利280项,软件登记 76项,主持或参与国家重大科研项目10余项,系DDA无线网络技术发明人,Spider无线技术发明人及技术持有,2011 年中国科学新闻年度人物。
5G是当前的热点。简单地说,5G不过是社会发展到现在所需的一种通讯工具。按照国际电信联盟的定义,5G则是以用户应用为目标的一种信息生态。在未来10年,只要能解决这十年时间轴内的用户目标,就是5G。
相对于2G、3G和4G,5G主要有两个使命:
移动互联网的用户体验也就是速率,如果速率够高,在密集型区域不会卡,也能满足AR/VR、远程医疗对时延的高要求非常。物联网场景在5G时代这十年不可能完全实现,可能后面还有6G、7G、8G,物联网是一个漫长的成长过程。
物联网与移动互联和移动通信最大的不同,是垂直行业碎片化。在移动通信系统中,手机是唯一的终端,因此比较容易确定无线通信技术路线和无线通信标准,而物联网无线侧,不同行业的无线终端性能、指标、业务质量要求、数据格式、物理信息标准完全不同,很难用某一种无线技术和标准对所有的物联网行业需求进行“一网打尽”。
5G LTE是国际电信联盟主持的一项无线通信技术标准,也是当今的一大热点。虽然5G无线接入网仍围绕4G核心技术LTE展开,但LTE并不能代表无线通信的全部。除LTE外,WiFi、蓝牙、LoRa、DDA、ZigBee、Z-wave、DASH7、SigFox、NFC、LR-WPAN、Insteon、WirelessHART、ISA100.11A、DSRC(802.11P)等无线通信技术,都有各自的优势、特点和应用场景。
从5G R16可知, 5G LTE只是5G无线接入侧的一部分,不能等同于5G。
5G主要涵盖三大场景:增强移动宽带(eMBB)、高可靠超低时延(uRLLC)和大规模机器通信(mMTC)。mMTC主要靠NB-IOT/eMTC解决,uRLLC主要靠LTE-V解决,NB-IOT/eMTC和LET-V均为4G技术,达不到5G愿景的需求指标。
5G要想达到与4G网络一样的覆盖,投资可能将需要达到4万亿。从需求方面看,国家的整体要求是提速降费,手机用户选择5G网络服务的前提是通信费用不能提高,5G如果只能在增强移动(eMBB)方面提高性能,运营商的投入产出比是无法承受的,因此5G必须解决mMTC和uRLLC两个应用方向的技术难题,从这个角度看,5G的路还很长。
将NB-IoT正式纳入5G标准,说明在未来较长的一段时间内,5G LTE技术框架针对物联网海量大连接mMTC没有更好的解决方案。用户可以根据不同的应用场景,选择不同技术:首先选择NB-IoT,如果NB-IoT在某些情况下达不到要求,可选择有线或非LTE框架内技术,包括5GNPN和5GLAN、有线或WiFi、企业级局域网,最后是跟IEEE合作,如美国的802委员会、802 154或157等等。
从移动、成本、功耗、安全、可靠、鲁棒等因素考虑,运营商只能建造消费级的广域网络。如何在有限资源条件下有效解决垂直行业工业级、行业级、不同安全级、不同QoS级的应用,从而帮助运营商延伸到高价值的垂直行业用户,5G还面临着诸多的挑战和实践。
DDA(动态加密空间密集覆盖蚁群模式:Dynamic crypto Dense cover Ant colony)是盛路物联花了十年时间研究出来的技术,适合多终端、小数据量、低功耗、低成本、高可靠性等应用场景,如传感网、设备控制网、传感控制混合网等。
动态加密有三层含义:第一是内嵌了5种对称加密算法(DES、3DES、AES、SM1和SM4)、2种非对称加密算法(RSA和SM2)以及2种摘要算法(SM3和SHA-256),这些加密算法可以根据应用需要进行信源加密和信道加密;第二是密钥可动态变换;第三是保密通讯可以实现无线数据加密、认证、完整性、不可抵赖等多种安全应用。
空间密集覆盖是在保证数据可靠性和安全性前提下的覆盖,空间覆盖意味着空中、地面、地下、海洋的全方位覆盖。
蚁群模式是超低成本、超低功耗、高可靠性、高鲁棒性、超强覆盖、超大连接的形象化表述:单体蚂蚁成本低、能耗低;蚁群可靠性高(完成任务的可靠性高)、鲁棒性高(面对恶劣环境以及自身弱点自发的应变能力强);哪里有蚂蚁,哪里就有蚁群覆盖意味着超强覆盖;每个蚂蚁都是终端节点,蚁群的蚂蚁超级数量就是超级连接数量。
DDA技术有三大特点:
DDA无线网络技术的优势包括:
DDA可用于智慧停车、智慧路灯、城市立体感知网、智慧用电等。
智慧停车:在冬天雨雪覆盖以及地下差不多零下20度的情况下,车位信息准确率达到99.17%。准确率不够,就会多收或者少收费。
智慧路灯:根据每个城市的供应和需求提供A、B杆方案,信息化要求高就增加A杆,初级智能化就用B杆。
立体感知网:给城市地下的、地面的、空中的、建筑物内的所有终端加上传感器,然后把传感数据传送到平台上。
下面的表列出了DDA与NB-IUoT、LoRa等其他技术的应用场景比较。