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物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案的分析

2021-09-23 01:53孫廣波何偉
電子技術(shù)與軟件工程 2021年14期
關(guān)鍵詞:聯(lián)網(wǎng)

孫廣波 何偉

(廣州杰賽通信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 廣東省廣州市 510310)

1 概述

物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)感知的承載網(wǎng)絡(luò),是廣域覆蓋的城市智能城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要部分,為城市各類感知終端和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之間互通提供可靠的傳輸通道。是實(shí)現(xiàn)感知設(shè)備統(tǒng)一接入、集中管理、遠(yuǎn)程調(diào)控和數(shù)據(jù)共享、發(fā)布的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)根據(jù)城市功能場(chǎng)景不同,分類明確各類物聯(lián)感知設(shè)施的功能需求,針對(duì)提出不同物聯(lián)傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求。

物聯(lián)網(wǎng)以面向萬(wàn)物互聯(lián),提供各類智能終端的泛在、多速率、大容量接入,物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)支持有線方式和無(wú)線方式,重點(diǎn)以光纖和5G接入為主,同時(shí)提供多種接口形式和承載能力,滿足不同終端的接入需求。支持嵌入城市建筑、空間環(huán)境、交通、管廊、城市家具等全部城市空間要素智能傳感設(shè)施的泛在接入,實(shí)現(xiàn)城市全域的萬(wàn)物互聯(lián)。

2 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)感知架構(gòu)中的定位

如圖1所示,物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為城市信息基礎(chǔ)設(shè)施重要組成部分,為各類感知設(shè)施采集的數(shù)據(jù)回傳提供健壯的傳輸“通道”,保障信息傳輸?shù)陌踩院蛯?shí)時(shí)性,不同的業(yè)務(wù)特點(diǎn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的接入能力要求存在差異。

3 物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)主要通信技術(shù)

如圖2所示,物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信方式主要包括有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò),其中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)根據(jù)覆蓋距離主要分為短距和廣域覆蓋物聯(lián)網(wǎng),而廣域覆蓋物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系屬性,又分為3GPP標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方案和非標(biāo)技術(shù)方案。

根據(jù)通信技術(shù)發(fā)展和演進(jìn)趨勢(shì),物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中3GPP標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方案主要有以下幾種技術(shù)形態(tài)。

(1)LPWA技術(shù)的物聯(lián)專網(wǎng),如NB-IoT,具有低功耗、廣覆蓋的特點(diǎn),可承載海量的連接規(guī)模,可以作為基礎(chǔ)覆蓋物聯(lián)專網(wǎng)進(jìn)行部署;主要應(yīng)用于公共服務(wù)、物流運(yùn)輸、智能抄表、智能停車等領(lǐng)域的應(yīng)用。

(2)運(yùn)營(yíng)商基于傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)專網(wǎng),如基于LTE網(wǎng)絡(luò)的eMTC技術(shù)可承載中速類服務(wù),并能夠更好地支持移動(dòng)性。

(3)基于5G技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng),5G愿景中mMTC和uRLLC場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)能夠進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)連接規(guī)模,并降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延,可使能更多特殊需求的垂直行業(yè)應(yīng)用,如智慧醫(yī)療、智能制造等。

4 泛在異構(gòu)融合的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的能力,在需求區(qū)域構(gòu)建能適用多場(chǎng)景、承載海量連接的泛在網(wǎng),提供安全、高效、智能的萬(wàn)物互聯(lián)服務(wù),推動(dòng)智能城市的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)根據(jù)城市建設(shè)場(chǎng)景,結(jié)合公用移動(dòng)通信基站同址部署,滿足地上、地下全方位覆蓋,并根據(jù)業(yè)務(wù)密度來(lái)控制覆蓋深度。

物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)宜采用“統(tǒng)一管道”的方案,單一的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)挖潛、產(chǎn)業(yè)培育以及后續(xù)可持續(xù)健康發(fā)展都存在不利影響。

物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展依托公網(wǎng)4G/5G建設(shè)滿足大顆粒物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)接入,增強(qiáng)建設(shè)NB-IoT、eMTC公共物聯(lián)網(wǎng)絡(luò),統(tǒng)籌建設(shè)B-TrunC等專有物聯(lián)網(wǎng)絡(luò),允許行業(yè)發(fā)展自維自建自用的私有物聯(lián)網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建高效連接、萬(wàn)物互聯(lián)的泛在接入異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。打造出“物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)百花齊放、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)核心唯一”的公專私并舉的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。NB-IoT、eMTC傳輸?shù)牟杉瘮?shù)據(jù)和其它物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)承載的數(shù)據(jù)(行業(yè)涉密和控制類數(shù)據(jù)除外)必須統(tǒng)一接入到“物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)”,嚴(yán)格保證數(shù)據(jù)流向“物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)”的路徑唯一性。如圖3所示。

圖1:物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)中的定位

5 物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及建設(shè)要求

5.1 一般要求

(1)對(duì)于大帶寬(大于2Mbps)、傳輸數(shù)據(jù)量大的感知終端選擇承載網(wǎng)路,宜選用有線方式,如光纖。

(2)當(dāng)有線方式覆蓋不到或覆蓋方式不經(jīng)濟(jì),需要使用無(wú)線方式承載時(shí),宜選用國(guó)家授權(quán)頻段方式,如NB-IoT、4G/5G、eMTC等。

(3)對(duì)于密閉空間及頻率干擾較小的區(qū)域(如管廊),感知終端可以選用非授權(quán)頻段的無(wú)線方式,如Lora、WiFi。

(4)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)結(jié)合智能城市發(fā)展,以業(yè)務(wù)應(yīng)用需求為導(dǎo)向,提出目標(biāo)、原則和建設(shè)方案。

(5)應(yīng)按照物理城市和數(shù)字城市同步規(guī)劃、同步建設(shè),對(duì)物理空間進(jìn)行梳理,明確以城市物理空間為目標(biāo)對(duì)象。

(6)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足內(nèi)各場(chǎng)景物聯(lián)感知回傳的覆蓋、質(zhì)量、容量需求。

(7)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與骨干通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)發(fā)展。

(8)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)采用先進(jìn)技術(shù),提供安全的數(shù)據(jù)傳輸通道,規(guī)劃設(shè)計(jì)指標(biāo)可適度超前。

(9)應(yīng)統(tǒng)籌考慮不同感知終端對(duì)網(wǎng)絡(luò)需求的協(xié)同性,降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性。

(10)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中所采用的主要設(shè)備,應(yīng)取得主管部門頒發(fā)的相關(guān)許可證,如工業(yè)和信化部“電信設(shè)備進(jìn)網(wǎng)許可證”。

(11)符合國(guó)家和通信行業(yè)技術(shù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),如YD5214、YD/T5120等,及抗震烈度Ⅷ度半抗震設(shè)防的要求。

(12)無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率使用應(yīng)按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定執(zhí)行,采用無(wú)線電管理委員會(huì)許可使用的頻率。

(13)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)保證網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和穩(wěn)定性,根據(jù)技術(shù)演進(jìn)和需求預(yù)測(cè)做資源預(yù)留,避免后期工程對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大幅度調(diào)整。

圖2:物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中主要通信技術(shù)

圖3:泛在異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

(14)應(yīng)堅(jiān)持 “共享”原則??v向在通信行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有共享基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)管道、光纜、傳輸設(shè)施、基站設(shè)備等所有資源共享;橫向與公用基礎(chǔ)設(shè)施等非通信行業(yè)共享,實(shí)現(xiàn)“一站多用”,避免重復(fù)建設(shè)對(duì)城市風(fēng)貌的影響及破壞。

(15)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為統(tǒng)一建設(shè),統(tǒng)籌全域物聯(lián)感知的承載,嚴(yán)禁各單位單獨(dú)建設(shè)服務(wù)自有感知的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

(16)建設(shè)方式采用“公專私互補(bǔ)、寬窄融合、固移結(jié)合”,充分利用4G/5G、B-TrunC、WLAN、Lora、光纖寬帶等多種技術(shù)手段,建設(shè)泛在異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

5.2 通信技術(shù)方式選擇要求

在通信技術(shù)方式的選擇應(yīng)綜合考慮以下因素:

山塘水資源承載力多目標(biāo)模型綜合考慮到當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)、利用特點(diǎn)和決策者的意見等各方面的影響因素。計(jì)算模型采用糧食產(chǎn)量最大化為反映社會(huì)的安定方面的指標(biāo),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值最大作物社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面的目標(biāo),承載人口最多反應(yīng)社會(huì)方面的目標(biāo),農(nóng)業(yè)生態(tài)用水量反映出生態(tài)環(huán)境方面的目標(biāo)。

(1)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)業(yè)務(wù)帶寬、傳輸距離、終端功耗、移動(dòng)性、語(yǔ)音功能等要求。對(duì)于高帶寬型感知終端承載,宜選用光纖、4G/5G、以太網(wǎng)方式;對(duì)于低時(shí)延型感知終端承載,宜選用有線、以太網(wǎng)、5G方式;對(duì)于長(zhǎng)連接型感知終端承載,宜選用4G/5G、eMTC方式;對(duì)于低速類感知終端承載,宜選用NB-IoT、Wi-Fi、4G/5G、eMTC方式。

(2)現(xiàn)有公網(wǎng)的覆蓋率、話務(wù)量承載能力等現(xiàn)狀。

(3)感知終端模組的性能、產(chǎn)業(yè)成熟度、價(jià)格等。

(4)需綜合考慮租賃公網(wǎng)或自建專網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

(5)同等承載能力下優(yōu)選先進(jìn)制式的接入技術(shù),避免在數(shù)年后老舊網(wǎng)絡(luò)退網(wǎng)帶來(lái)的割接和模組或設(shè)備更換,延長(zhǎng)生命周期。

(6)基于業(yè)務(wù)的自建物聯(lián)專網(wǎng)或局域網(wǎng)可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景需求選用適合的組網(wǎng)技術(shù)。

(7)宜選擇深度覆蓋較優(yōu)網(wǎng)絡(luò),便于提升接入品質(zhì)。

5.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求

5.3.1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求

(1)5G、NB-IOT、eMTC作為物聯(lián)網(wǎng)的主要承載網(wǎng)絡(luò),應(yīng)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)廣度覆蓋及局部的深度覆蓋,確保滿足感知終端泛在接入和終端移動(dòng)性等功能需求。

(3)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)明確承載業(yè)務(wù)類型、規(guī)模、目標(biāo)覆蓋區(qū)、容量及性能規(guī)劃目標(biāo)。

(4)需求預(yù)測(cè)應(yīng)參考分場(chǎng)景分類型等感知回傳需求,根據(jù)業(yè)務(wù)類型、時(shí)延要求、終端數(shù)量、并發(fā)數(shù)量等數(shù)據(jù),進(jìn)行業(yè)務(wù)的分類、預(yù)測(cè)、統(tǒng)計(jì)。

(5)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足智能感知體系的總體要求對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性和承載能力的要求。

(6)為保證覆蓋目標(biāo),在規(guī)劃階段,無(wú)線網(wǎng)基站的數(shù)量可適當(dāng)預(yù)留,預(yù)留系數(shù)建議為10%~15%。

(7)業(yè)務(wù)容量需求宜適度預(yù)留未來(lái)物聯(lián)感知業(yè)務(wù)的發(fā)展,冗余系數(shù)可設(shè)置為20%~30%。

(8)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋系統(tǒng)應(yīng)綜合考慮室內(nèi)外、地上地下等綜合覆蓋,應(yīng)滿足使用的各通信技術(shù)的頻段要求和指標(biāo)要求,并保證各通信網(wǎng)絡(luò)間互不干擾,具體指標(biāo)要求應(yīng)符合相應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)的工程設(shè)計(jì)規(guī)范及全域物聯(lián)感知的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求。

(9)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)覆蓋要求,結(jié)合基站和感知終端的位置、高度、類型及網(wǎng)絡(luò)性能需求進(jìn)行基站選址、設(shè)計(jì),進(jìn)而進(jìn)行覆蓋仿真和業(yè)務(wù)評(píng)估。

(10)私有網(wǎng)絡(luò)回傳可根據(jù)場(chǎng)景特點(diǎn)、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)部署情況就近接入邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn),或通過(guò)公網(wǎng)無(wú)線無(wú)線回傳相應(yīng)平臺(tái)。

(11)無(wú)線基站應(yīng)根據(jù)覆蓋選擇合理的安裝位置、安裝高度等,與城市市政設(shè)施充分融合,同時(shí)避免過(guò)度覆蓋和電磁干擾。

(12)公有網(wǎng)絡(luò)包含4G/5G/NB/eMTC等3GPP標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方案,由統(tǒng)籌規(guī)劃,由國(guó)家授權(quán)頻譜擁有者進(jìn)行建設(shè),其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)嵌入至公眾通信網(wǎng)建設(shè)中。

(13)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)主要有B-TrunC等,為安全保密要求高的行業(yè)提供專用物聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸通道,適用于電力、人防、石油等多個(gè)行業(yè)應(yīng)用,其建設(shè)單位應(yīng)取得國(guó)家授權(quán),使用授權(quán)頻譜和接入技術(shù),在統(tǒng)籌規(guī)劃下各授權(quán)單位自行建設(shè)。

(14)私有網(wǎng)絡(luò)主要有LORA、WLAN、RFID、ZigBee、藍(lán)牙、SG-Longrange等,主要適用于局域區(qū)域,使用非授權(quán)頻譜接入技術(shù),行業(yè)為滿足生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)需求,需要的局部自有的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò),由需求行業(yè)在政府監(jiān)管下自建自用;集采數(shù)據(jù)在行業(yè)內(nèi)部流動(dòng),不統(tǒng)一匯聚至物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一開放平臺(tái)。

(15)私有物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對(duì)公專網(wǎng)不能產(chǎn)生干擾。私有網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和使用應(yīng)滿足《進(jìn)一步規(guī)范微功率短距離無(wú)線電發(fā)射設(shè)備的生產(chǎn)、進(jìn)口、銷售和使用》(工業(yè)和信息化部公告2019年第52號(hào))等相關(guān)要求

5.3.2 有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求

(1)有線網(wǎng)絡(luò)(不含骨干網(wǎng)絡(luò))作為的物聯(lián)網(wǎng)補(bǔ)充承載網(wǎng)絡(luò),主要適用于高帶寬、高可靠的接入業(yè)務(wù)、不適宜無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署區(qū)域、無(wú)線信號(hào)不易穿透的密閉空間等場(chǎng)景,有線傳輸接入方式宜采用 PON 或以太網(wǎng)技術(shù)。

(2)面向物聯(lián)網(wǎng)的感知延伸層有線網(wǎng)絡(luò)適宜采用無(wú)源接入PON技術(shù),PON系統(tǒng)結(jié)合以太網(wǎng)技術(shù)和高速光傳輸技術(shù),實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻、數(shù)據(jù)專線等多業(yè)務(wù)的綜合承載,采用樹型結(jié)構(gòu)組建網(wǎng)絡(luò)。

(3)有線接入網(wǎng)工程設(shè)計(jì)應(yīng)依托區(qū)域內(nèi)光纖接入網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標(biāo)及業(yè)務(wù)發(fā)展需求,綜合運(yùn)用工程技術(shù),在網(wǎng)絡(luò)投資最優(yōu)的原則下,依照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)范,對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行勘察和技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析。

(4)配線光纜拓?fù)湟艘孕菢湫徒Y(jié)構(gòu)為主,并采用遞減方式配纖。對(duì)確有環(huán)形路由迂回的場(chǎng)景,可采用環(huán)形結(jié)構(gòu)、不遞減方式配纖。

(5)有線接入光纜網(wǎng)由光節(jié)點(diǎn)和光纜構(gòu)成,光節(jié)點(diǎn)的設(shè)置直接與用戶分布相關(guān),光纜路由和結(jié)構(gòu)則與光節(jié)點(diǎn)的位置直接關(guān)聯(lián)。在進(jìn)行接入光纜規(guī)劃時(shí),應(yīng)首先確定光節(jié)點(diǎn)的位置和分布,按照“由下至上”順序規(guī)劃光節(jié)點(diǎn),再根據(jù)光節(jié)點(diǎn)的規(guī)劃確定光纜路由及纖芯配置。

(6)配線光節(jié)點(diǎn)是引入光纜的物理匯聚節(jié)點(diǎn),其作用是將多條引入光纜收斂為一條大芯數(shù)的配線光纜。配線光節(jié)點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)節(jié)省光纜投資,應(yīng)避免大量小芯數(shù)光纜上聯(lián)至主干光節(jié)點(diǎn),并提高感知終端接入的響應(yīng)速度。

(7)傳輸帶寬應(yīng)滿足容量設(shè)計(jì)并預(yù)留一定余量,有線傳輸資源難以到達(dá)的場(chǎng)合可采用無(wú)線回傳方式。

(8)傳輸線纜及布線設(shè)計(jì)應(yīng)符合 GB/T 50311 的相關(guān)要求。其聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求:

1.網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)支持IP協(xié)議,傳輸層應(yīng)支持TCP和UDP協(xié)議。

2.聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)帶寬應(yīng)滿足感知終端接入需求,并留有一定余量。

(9)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量(如傳輸時(shí)延、丟包率、包誤差率、虛假包率等)應(yīng)符合如下要求:

網(wǎng)絡(luò)時(shí)延不大于 400ms;

時(shí)延抖動(dòng)不大于 50ms;

丟包率不大于 1×10-3;

包誤差率不大于 1×10-4。

(10)PON 接入方式主要包括 EPON 和 GPON,應(yīng)符合工業(yè)和信息化部 YD/T 1475或 YD/T 1949 等相關(guān)規(guī)范。以太網(wǎng)接入方式應(yīng)符合工業(yè)和信息化部 YD/T 1160 等相關(guān)規(guī)范。

5.4 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求

5.4.1 4G

適用范圍:遠(yuǎn)距離、中高速率、可移動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)景,是蜂窩移動(dòng)通信的主力承載網(wǎng)。以單載波FDD LTE為例:下行速率:小于 150Mbps/20MHz。上行速率:小于 75Mbps/20MHz。

技術(shù)要求:應(yīng)符合3GPP、工業(yè)和信息化部 YD/T 3272 、YD/T 2571等相關(guān)規(guī)范。

主要工作頻段:

FDD 模式:824~849MHz(上行),869~894MHz(下行);

880~915 MHz(上行),925~960MHz(下行);

1710~1785 MHz(上行),1805~1880MHz(下行);

1920~1980 MHz(上行),2110~2170MHz(下行)。

TDD 模式:1880~1915 MHz,2300~2370MHz,2555-2655 MHz。

5.4.2 5G

適用范圍:遠(yuǎn)距離、高速率、可移動(dòng)、廣接入、低時(shí)延的應(yīng)用場(chǎng)景,是萬(wàn)物互聯(lián)的主力承載網(wǎng),IMT-2020組織在用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度、流量密度、端到端時(shí)延、峰值速率、移動(dòng)性等方面提出了5G具體指標(biāo)。

(1)用戶體驗(yàn)速率:0.1~1Gpbs;

(2)連接數(shù)密度:1百萬(wàn)/平方公里;

(3)端到端時(shí)延:毫秒級(jí);

(4)移動(dòng)性:支持500+Km/h高速移動(dòng)場(chǎng)景;

(5)峰值數(shù)率:Tens of Gbps;

(6)流量密度:Tens of Tbps/Km2。

技術(shù)要求:應(yīng)符合 3GPP、 IMT2020、工業(yè)和信息化部等相關(guān)要求和規(guī)范。

主要工作頻段:2515~2675MHz、3300~3600MHz、4800 ~5000MHz,其中3300~3400MHz 僅限室內(nèi)使用。

5.4.3 NB-IoT

適用范圍:遠(yuǎn)距離、短數(shù)據(jù)、低頻次、低功耗的應(yīng)用場(chǎng)景,不支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)和移動(dòng)切換功能。覆蓋增強(qiáng)20dB,峰值速率1~200kpbs,不支持移動(dòng)切換,不支持語(yǔ)音。

覆蓋目標(biāo):

常規(guī)覆蓋:MCL<144dB。

擴(kuò)展覆蓋:144dB

極端覆蓋:154dB

圖4:安全域劃分

技術(shù)要求:應(yīng)符合 3GPP TS24、TS36 Release 14 、工業(yè)和信息化部等相關(guān)規(guī)范。

工作頻段:825~835MHz(上行),870~880MHz(下行);

889~915 MHz(上行),934~960MHz(下行);

1710~1785 MHz(上行),1805~1880MHz(下行);

1920~1980 MHz(上行),2110~2170MHz(下行)。

5.4.4 eMTC

eMTC基于TDD LTE和FDD LTE網(wǎng)絡(luò)雙向演進(jìn),其用戶設(shè)備通過(guò)支持1.4MHz的射頻和基帶帶寬,可以直接接入現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)。覆蓋增強(qiáng)10~15dB,峰值速率1Mbps,支持切換,支持語(yǔ)音。

覆蓋目標(biāo): MCL <155.7dB。

技術(shù)要求:應(yīng)符合 3GPP TS23、TS24、TS36、工業(yè)和信息化部等相關(guān)要求和規(guī)范。

主要工作頻段:同4G。

5.4.5 B-TrunC

主要技術(shù)指標(biāo):

工作頻段:1447~1467MHz、1785MHz~1805MHz 及其他行政機(jī)關(guān)頻率許可。

信道帶寬:1447MHz~1467MHz:10/20MHz;

1785MHz~1805MHz:1.4/3/5/10MHz。下行速率:小于 100 Mbps/20MHz。

上行速率:小于 50Mbps/20MHz。

技術(shù)要求:應(yīng)符合工業(yè)和信息化部 YD/T 2689 等規(guī)范。適用范圍:遠(yuǎn)距離、高速率、可移動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)景。

1.對(duì)于專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè),應(yīng)統(tǒng)一建設(shè),其網(wǎng)關(guān)及發(fā)射端可結(jié)合燈桿、監(jiān)控桿等市政設(shè)施融合建設(shè)。

(1)遠(yuǎn)距離互聯(lián)通信技術(shù)。

主要代表為L(zhǎng)oRa技術(shù),覆蓋增強(qiáng)20~30dB,峰值速率百kbps,不支持移動(dòng)切換,不支持語(yǔ)音,其技術(shù)指標(biāo)要求如下:

技術(shù)要求:應(yīng)符合 LoRa 聯(lián)盟相關(guān)、工業(yè)和信息化部等相關(guān)技術(shù)要求和規(guī)范。

適用范圍:遠(yuǎn)距離、短數(shù)據(jù)、低頻次、低功耗的應(yīng)用場(chǎng)景。主要技術(shù)指標(biāo):

工作頻段:470.3~509.7MHz,779.5~786.5MHz 等免授權(quán)頻率及其他行政機(jī)關(guān)做出頻率許可的。

信道帶寬:125KHz。

下行速率:小于 50kbps。上行速率:小于 50kbps。

(2)近距離互聯(lián)通信技術(shù)。

短距離無(wú)線傳輸方式具有微功率,便于安裝等特點(diǎn),主要有Bluetooth、Wi-Fi、ZiGBee 等。

1.Bluetooth

技術(shù)要求:應(yīng)符合 Bluetooth SIG 相關(guān)規(guī)范。適用范圍:短距離、短數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。主要技術(shù)指標(biāo):

工作頻段:2400~2483.5MHz。信道帶寬:1/2MHz。

2.Wi-Fi

技術(shù)要求:應(yīng)符合 GB 15629 及 IEEE802.11 相關(guān)規(guī)范。

適用范圍:短距離、高速率的應(yīng)用場(chǎng)景。

主要技術(shù)指標(biāo):

工作頻段:2400~2483.5MHz、5150~5350MHz、5725~ 5850MHz 等頻率。

信道帶寬:20/40/80/160MHz。

3.RFID

技術(shù)要求:應(yīng)符合 ISO/IEC 18000-2、ISO/IEC 18000-7 和 GB/T 28925、GB/T

29768 、GB/T 33848.3、GB/T 34095、GB/T 51315 等相關(guān)規(guī)范。

適用范圍:短距離、短數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。

主要技術(shù)指標(biāo):

工作頻段: 125kHz 、134.2kHz、13.56MHz ~ 14.26MHz、433.92MHz、840MHz~845MHz、920MHz~925MHz、2400MHz ~2483.5MHz 及其他行政機(jī)關(guān)許可的頻率。

信道帶寬:8kHz(125kHz);4kHz(134.2kHz);7kHz(13.56MHz ~14.26MHz);50kHz(433.92MHz);250kHz(840MHz~845MHz、920MHz~925MHz);5MHz(2400MHz~2483.5MHz)。

4.ZiGBee

技術(shù)要求:應(yīng)符合 IEEE 8802.15.4 相關(guān)規(guī)范。適用范圍:短距離、短數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。

主要技術(shù)指標(biāo):

工作頻段:2400~2483.5 MHz等頻率。信道帶寬:2MHz。

5.NFC

技術(shù)要求:應(yīng)符合 ISO/IEC 18092、ISO/IEC 21481 等相關(guān)規(guī)范。適用范圍:短距離、短數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。

主要技術(shù)指標(biāo):

工作頻段:13.56MHz 及其他行政機(jī)關(guān)做出許可的頻率。信道帶寬:7kHz。

5.5 物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全

5.5.1 安全防護(hù)的對(duì)象

物聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)的對(duì)象包括安全感知域、安全平臺(tái)域和安全用戶域以及連接各域的通信網(wǎng)絡(luò)四個(gè)部分。

其中通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍是中由政府監(jiān)管下統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)感知域設(shè)施回傳網(wǎng)絡(luò),具體的防護(hù)對(duì)象有兩種:

(1)具有與其它域進(jìn)行通信接口能力的各種網(wǎng)絡(luò)關(guān)節(jié)點(diǎn)設(shè)備。

(2)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

5.5.2 安全域劃分

根據(jù)各個(gè)域的作用和相互關(guān)系,從安全的視角可將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)劃分為安全感知域、安全平臺(tái)域、安全用戶域三個(gè)域,構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)安全模型,如圖4所示。

安全感知域、安全平臺(tái)域和安全用戶域之間的通信網(wǎng)絡(luò)類型包括移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、專網(wǎng)等。安全用戶域和安全感知域之間的通信網(wǎng)絡(luò)還包含無(wú)線近距離通信和有線近距離通信。

安全感知域包含物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的感知控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和邊緣計(jì)算設(shè)備,實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)對(duì)象的感知和控制功能。感知控制系統(tǒng)中有的設(shè)備自身具有連接外部網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)能力,有的設(shè)備需要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)才能連接外部網(wǎng)絡(luò)。

安全平臺(tái)域包含物聯(lián)網(wǎng)參考體系結(jié)構(gòu)中的服務(wù)提供域、運(yùn)維管控域和資源交換域,實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管控、服務(wù)提供、資源交換功能。其中,資源交換功能是指與外部其它應(yīng)用系統(tǒng)交換、共享數(shù)據(jù)的功能。

安全用戶域包含各種用戶系統(tǒng),為政府、企業(yè)、公眾等用戶訪問(wèn)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的服務(wù)提供接口功能,為用戶使用物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供支撐。

5.5.3 基本要求

(1)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)符合等級(jí)保護(hù)基本要求的安全通用要求中安全通信網(wǎng)絡(luò)部分的各項(xiàng)要求。如涉及移動(dòng)通信,則還應(yīng)符合移動(dòng)互聯(lián)安全擴(kuò)展要求。

(2)宜采用基于大數(shù)據(jù)分析的安全態(tài)勢(shì)感知技術(shù),從全局視角對(duì)安全威脅進(jìn)行動(dòng)態(tài)的、持續(xù)的識(shí)別、分析和響應(yīng)處置。

(3)宜采用區(qū)塊鏈技術(shù)等密碼技術(shù),為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的跨部門安全共享和流程協(xié)調(diào)提供支撐。

(4)宜充分利用邊緣計(jì)算技術(shù)進(jìn)行本地化的數(shù)據(jù)分析和處理,減少向外部傳播的敏感信息。

(5)涉及定級(jí)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),應(yīng)根據(jù)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的特點(diǎn)按照等級(jí)保護(hù)基本要求的安全通用要求和對(duì)應(yīng)的安全擴(kuò)展要求進(jìn)行建設(shè),同時(shí)應(yīng)滿足《信息安全技術(shù) 關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全控制措施》(征求意見稿)的要求。

5.5.4 數(shù)據(jù)傳輸保護(hù)要求

(1)對(duì)于涉及工業(yè)控制系統(tǒng)或關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng),應(yīng)采用密碼技術(shù)保證通信過(guò)程中數(shù)據(jù)的完整性和通信過(guò)程中數(shù)據(jù)的保密性。

(2)對(duì)于其它物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng),宜采用密碼技術(shù)保證通信過(guò)程中數(shù)據(jù)的完整性和通信過(guò)程中數(shù)據(jù)的保密性。

5.5.5 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)要求

(1)應(yīng)保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的業(yè)務(wù)處理能力滿足業(yè)務(wù)高峰期需要;

(2)應(yīng)保證網(wǎng)絡(luò)各個(gè)部分的帶寬滿足業(yè)務(wù)高峰期需要;

(3)應(yīng)劃分不同的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域,并按照方便管理和控制的原則為各網(wǎng)絡(luò)區(qū)域分配地址;

(4)應(yīng)避免將重要網(wǎng)絡(luò)區(qū)域部署在網(wǎng)絡(luò)邊界處且沒有邊界防護(hù)措施;

(5)應(yīng)提供通信線路、關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件冗余,保證系統(tǒng)的可用性。

5.5.6 通信傳輸要求

(1)應(yīng)采用校驗(yàn)碼技術(shù)或加解密技術(shù)保證通信過(guò)程中數(shù)據(jù)的完整性;

(2)應(yīng)采用加解密技術(shù)保證通信過(guò)程中敏感信息字段或整個(gè)報(bào)文的保密性。

5.5.7 訪問(wèn)控制要求

(1)應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)邊界或區(qū)域之間根據(jù)訪問(wèn)控制策略設(shè)置訪問(wèn)控制規(guī)則,默認(rèn)情況下除允許通信外,受控接口拒絕所有通信;

(2)應(yīng)刪除多余或無(wú)效的訪問(wèn)控制規(guī)則,優(yōu)化訪問(wèn)控制列表,并保證訪問(wèn)控制規(guī)則數(shù)量最小化;

(3)應(yīng)對(duì)源地址、目的地址、源端口、目的端口和協(xié)議等進(jìn)行檢查,以允許/拒絕數(shù)據(jù)包進(jìn)出;

(4)應(yīng)能根據(jù)會(huì)話狀態(tài)信息為進(jìn)出數(shù)據(jù)流提供明確的允許/拒絕訪問(wèn)的功能,控制粒度為端口級(jí);

(5)應(yīng)在關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處對(duì)進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的信息內(nèi)容進(jìn)行過(guò)濾,實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)容的訪問(wèn)控制。

5.5.8 入侵防范要求

(1)應(yīng)在關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處檢測(cè)、防止或限制從外部發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)攻擊行為;

(2)應(yīng)在關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處檢測(cè)、防止或限制從內(nèi)部發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)攻擊行為;

(3)應(yīng)采取技術(shù)措施對(duì)網(wǎng)絡(luò)行為進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊特別是未知的新型網(wǎng)絡(luò)攻擊的檢測(cè)和分析;

(4)當(dāng)檢測(cè)到攻擊行為時(shí),記錄攻擊源IP、攻擊類型、攻擊目的、攻擊時(shí)間,在發(fā)生嚴(yán)重入侵事件時(shí)應(yīng)提供報(bào)警。

5.5.9 集中管控要求

(1)應(yīng)劃分出特定的管理區(qū)域,對(duì)分布在網(wǎng)絡(luò)中的安全設(shè)備或安全組件進(jìn)行管控;

(2)應(yīng)能夠建立一條安全的信息傳輸路徑,對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的安全設(shè)備或安全組件進(jìn)行管理;

(3)應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)鏈路、安全設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器等的運(yùn)行狀況進(jìn)行集中監(jiān)測(cè);

(4)應(yīng)對(duì)分散在各個(gè)設(shè)備上的審計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集匯總和集中分析;

(5)應(yīng)對(duì)安全策略、惡意代碼、補(bǔ)丁升級(jí)等安全相關(guān)事項(xiàng)進(jìn)行集中管理;

(6)應(yīng)能對(duì)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的各類安全事件進(jìn)行識(shí)別、報(bào)警和分析。

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