2020年中低速物联网业务迁移技术能力报告.pdf

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中低速物联网业务 迁移技术能力报告 中国移动通信有限公司研究院 ( 2020 年 ) 前 言 本白皮书针对业界关注的2G退频转网问题,旨在向业界阐述中 国移动物联网技术发展路线,并结合中国移动与产业合作伙伴为加快 2G物联网业务迁移开展的测试验证实践,包括面向商用的NB-IoT R14 和Cat 1/1bis技术验证以及中低速物联网业务测试验证,形成中低 速物联网业务迁移技术能力报告,为后续2G物联网业务迁移提供参 考和指引。 本白皮书的版权归中国移动所有,未经授权,任何单位或个人不 得复制或拷贝本建议之部分或全部内容。 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 1 目 录 1. 物联网技术发展路线 . 2 1.1 中国移动物联网技术发展路线简述 . 3 1.2 中低速物联网技术简介及对比分析 . 3 1.2.1 NB-IoT技术简介 . 3 1.2.2 Cat 1/1bis技术简介 . 4 1.2.3 中低速物联网技术对比分析 . 5 1.3 中低速物联网发展现状 . 6 1.4 小结 . 7 2. 面向商用的NB-IoT R14和Cat 1/1bis技术验证 . 8 2.1 面向商用的NB-IoT R14技术验证 . 8 2.1.1 兼容性 . 8 2.1.2 定点上下行速率 . 8 2.1.3 高速移动场景通信能力 . 9 2.1.4 功耗优化RAI功能 . 9 2.2 面向商用的Cat 1/1bis技术验证 . 9 2.2.1 兼容性 . 10 2.2.2 数据业务性能 . 10 2.2.3 语音业务性能 . 11 2.4 小结 . 12 3. 典型中低速物联网业务迁移建议及验证 . 14 3.1 移动物联网业务分析 . 14 3.2 移动物联网业务测试验证 . 14 3.2.1 共享单车业务 . 14 3.2.2 水表业务 . 16 3.2.3 云喇叭业务 . 17 3.2.4 PoC对讲业务 . 19 3.2.5 车联网前后装业务 . 21 3.2.6 电动车业务 . 24 3.3 移动物联网业务后续发展建议 . 25 4. 总结与展望 . 26 缩略语列表. 27 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 2 编写单位 (排名不分先后) 本报告由中国移动通信有限公司研究院主编,由中国移动北京有 限公司、中国移动天津有限公司、中国移动山西有限公司、中国移动 内蒙古有限公司、中国移动江苏有限公司、中国移动浙江有限公司、 中国移动河南有限公司、中国移动广东有限公司提供支撑。 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 3 1. 物联网技术发展路线 1.1 中国移动物联网技术发展路线简述 工信部于2020年5月发布了关于深入推进移动物联网全面发展的通知, 明确了移动物联网发展总体目标,涵盖5方面11项重点任务和5项保障措施。 通知中指出“推动2/3G物联网业务加快迁移转网,新增物联网业务尽量由 NB/4G(Cat1)/5G承载”,与中国移动物联网技术发展路线一致。中国移动为顺应 2G退网的趋势,提出物联网业务迁移方案,制定了物联网技术发展路线。 1)面向近期,从2G迁移的物联网业务由NB-IoT和Cat1/1bis承接,NB-IoT 承载低速率、低功耗、广覆盖、低速移动类业务,Cat1/1bis承载中速率、语音 类、高速移动类业务; 2)面向中远期,建立4G和5G协同发展的移动物联网综合生态体系,4G由 Cat 1/1bis和Cat 4分别承载中、高速率业务,5G由NB-IoT、RedCap(原NR Light) 和NR分别承载低速率、高速率和超高速率业务。 1.2 中低速物联网技术简介及对比分析 1.2.1 NB-IoT技术简介 NB-IoT是一种基于蜂窝的窄带物联网技术,是低功耗广域网技术的一种标 准。3GPP在Release 13(简称R13)正式提出NB-IoT,其中NB-IoT工作带宽为 180kHz,支持三种工作模式:Stand-alone(独立部署)、Guard band(保护带部 署)、In-band(LTE带内部署),上下行理论峰值速率可达62kbps/21kbps。与 2G相比,NB-IoT具备低功耗、广覆盖的巨大优势,其中低功耗特性领域,NB-IoT 支持eDRX和PSM,在PSM状态下工作电流可低于5uA;广覆盖领域,NB-IoT相 比GSM具备20dB覆盖增强,其MCL可达164dB。 为了使NB-IoT能够适用于更多的应用场景和市场需求,3GPP在Release 14 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 4 (简称R14)中对NB-IoT进行了一系列增强: 速率增强,上下行理论峰值速率可达150kbps/100kbps; 功耗优化增强,即引入RAI技术,终端在无数据传输后可以尽快回到空 闲态,从而节省终端功耗; 多载波增强,即支持在非锚点载波上进行寻呼和随机接入,提升系统容 量。 通过一系列的技术增强,NB-IoT在技术能力上进一步提升,能更好的承接 部分2G业务能力迁移(低速率、低速移动类业务),同时进一步拓展广覆盖、低 功耗类业务范围。 1.2.2 Cat 1/1bis技术简介 Cat 1和Cat 1bis是LTE众多UE Category中的两类终端等级。 3GPP在Release 8(简称R8)中正式提出LTE,其中涵盖Cat 1终端等级(两 接收天线要求),其终端能力上报规则如图1-1所示。在LTE FDD网络下,Cat 1 终端上下行理论峰值速率可以达到5Mbps/10Mbps(5MHz及以上带宽均能达到); 在TD-LTE网络下(20MHz,上下行1:3配比,特殊子帧配比10:2:2),Cat 1终端 上下行理论峰值速率可以达到1Mbps/7.3Mbps。 图1-1 Cat 1终端能力上报规则 为了进一步降低Cat 1终端实现复杂度,3GPP在Release 13(简称R13) 中正式引入Cat 1bis终端等级,其上下行理论峰值速率与Cat 1终端等级保持 一致。其与Cat 1终端等级的差异点如下: 1)Cat 1bis终端等级为单天线接收,相比Cat 1终端等级(双天线接收), 其下行接收能力弱化接近3dB。3GPP进一步定义了单接收天线下其射频及RRM UE-EUTRA-Capabilitys AccessStratumRelease ue-Category (Cat 1) 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 5 的详细指标要求。 2)为了让网络能够正确识别其为Cat 1bis终端类型,其终端能力上报规则 在已有Cat 1终端能力上报方式上进行了扩展,引入了oneBis指示,如图1-2 所示。 图1-2 Cat 1bis终端能力上报规则 Cat 1/1bis作为LTE的面向中低速率的终端等级,在技术特性上适合承载 中速率、语音类、高速移动类业务。 1.2.3 中低速物联网技术对比分析 表1-1从覆盖、功耗、速率、移动性、语音、并发容量以及时延等方面展示 了2G、NB-IoT、Cat 1/1bis技术对比。 表1-1 2G、NB-IoT、Cat 1/1bis技术对比 2G NB-IoT Cat 1/1bis 覆盖 (MCL) 144dB 164dB 144dB 功耗 关机态:60uA 待机态:2mA 休眠态5uA 待机态1mA 休眠态20uA 待机态24mA 速率 上下行85.6kbps (少部分可达171kbps) R13:上下行62/21kbps R14:上下行150/100kbps FDD:5Mbps/10Mbps TDD:1Mbps/7.3Mbps ue-CategoryDL-v1350 (oneBis) UE-EUTRA-Capability-v1350-IEs UE-EUTRA-Capabilitys AccessStratumRelease UE-EUTRA-Capability-v920-IEs ue-CategoryUL-v1350 (oneBis) ue-Category(Cat 1) 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 6 移动性 120km/h 支持连接态邻区测量 80km/h 不支持连接态邻区测量 120km/h 支持切换 语音 支持 不支持 支持 并发容量 单载波并发能力相当,不同业务场景下各有优劣,总 体上NB-IoT略强于2G 每秒接入用户超过50个 时延 非深度覆盖场景时延性能相当,深度覆盖时NB-IoT 差于2G(时延换覆盖) 典型值1s 1.3 中低速物联网发展现状 1、2G已进入全球退网期,从网络发展的大趋势来看,中国移动2G物联网 业务迁移势在必行。 网络方面:海外日美澳等20余家运营商已正式关闭2G网络。 连接方面:2G物联网业务中国移动占比高,且连接数从2017年不足5000 万发展至现在已超过3亿。 终端方面:产业链高度成熟,2G模组价格在10-16元之间。 2、NB-IoT蓬勃发展,在技术特性上适合承载低速率、低功耗、广覆盖、低 速移动类等物联网业务。 网络方面:全球NB-IoT网络已超过109张;中国移动在2020年全国NB-IoT 基站累计达到35万站,基本实现全国主要城市、乡镇以上区域连续覆盖。目前 中国移动正在逐步升级到NB-IoT R14。 连接方面:NB-IoT全国连接数已超过1亿,覆盖智能抄表、智能烟感等多 个领域。 终端方面:NB-IoT全球已有超过15个芯片厂家,NB -IoT模组价格从2017 年70元以上降至13-23元之间,接近2G模组价格。 3、Cat 1/1ibs异军突起,网络成熟度高,行业客户关注度不断升温,在技 术特性上适合承载中速率、语音类、高速移动类业务。 网络方面: 中国移动在LTE网络上经过了近7年的深耕细作,已经形成了 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 7 全球规模最大、覆盖最完善的LTE网络(TDD+FDD),涵盖华为、中兴、爱立信、 诺基亚(贝尔)、大唐等各家网络设备,涉及频点B3、B8、B34、B39、B40、B41, 站点数已经超过320万,均能支持Cat 1/1bis终端接入。 终端方面:Cat 1终端早期以国外厂商为主,主要包括高通(代表产品 MDM9207-1)、Sequans(代表产品SQN3223)、Altair(代表产品ALT1160)等。 伴随着2/3G物联网业务加快迁移转网的步伐,国内芯片厂商开始异军突起,其 中紫光展锐推出了Cat 1bis芯片产品(8910DM),翱捷科技(ASR)推出了Cat 1 单天线产品(ASR 1601/3601)。Cat 1bis(Cat 1单天线)产品开始以其较高的 性价比快速进入榜单,国内主流模组厂商移远、中移物联、广和通、高新兴、日 海、骐俊、合宙等纷纷基于展锐或翱捷芯片平台推出各自模组产品,累计超过 20款,当前模组价格已在30-40元之间。 1.4 小结 基于上述背景,结合物联网技术发展路线,中国移动为加快推动NB-IoT R14 端到端商用落地及促进Cat 1/1bis芯片及模组产业进一步成熟,联合网络、芯 片及模组等产业合作伙伴,开展了面向商用的NB-IoT R14和Cat 1/1bis的技术 验证,并在此基础上进一步开展了基于NB-IoT R14和Cat 1/1bis的中低速物联 网业务测试验证,为后续2G物联网业务迁移提供技术支撑。 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 8 2. 面向商用的NB-IoT R14和Cat 1/1bis技术验证 2.1 面向商用的NB-IoT R14技术验证 中国移动在2018-2019年已联合主流网络厂商(华为、中兴、爱立信、诺基 亚)以及主要的NB-IoT芯片厂商(海思、联发科、展锐)开展了NB-IoT R14 演进技术实验室及外场测试,测试结果基本符合预期。在当前,中国移动在全网 范围内开启NB-IoT R14速率增强及功耗优化RAI功能的背景下,为了验证NB-IoT R14实际商用产品在现网下的兼容性、上下行速率、高速移动场景下的通信能力 以及功耗优化性能,从2020年初开始,中国移动联合产业合作伙伴,包括网络 厂商(华为、中兴、爱立信、诺基亚)与芯片厂商(海思、联发科技、紫光展锐、 移芯)、模组厂商(移远、中移物联、广和通、高新兴)在浙江、河南、内蒙等 省市开展面向商用的NB-IoT R14技术验证,整体测试结果基本符合预期。 2.1.1 兼容性 兼容性测试目的是为了保证现网存量终端(基于NB-IoT R13)在中国移动 NB-IoT网络升级至R14后仍能正常工作。经过测试验证,所有参测NB-IoT R13 芯片、模组在NB-IoT R14参测网络下均能正常工作,未发现兼容性问题。 2.1.2 定点上下行速率 重点验证NB-IoT R14终端在极好点的上下行峰值速率。经过测试验证,参 测模组在现网网络下上行MAC峰值速率可达到120kbps,下行MAC峰值速率可达 80kbps,可达理论峰值速率的80%左右,基本符合预期(注:本次为现网测试验 证,峰值速率与现网参数配置及现网环境相关)。 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 9 2.1.3 高速移动场景通信能力 高速移动场景通信能力测试是为了验证NB-IoT在高速场景下(80-100km/h) 的数据业务性能,通过采用周期性ping 200字节包(ping包周期为15s)的方 式验证ping包成功率和时延。经测试验证,在选取的现网高速路段(杭州绕城 高速下沙枢纽至大井枢纽、嘉兴乍嘉苏高速至杭州湾环线高速),NB-IoT终端以 80-100km/h的移动速度进行周期性ping 200字节包(ping包周期为15s),ping 包时延基本在2s以内,成功率基本在90%以上。由此可见,在相同的网络配置 下,NB-IoT可用于在高速场景下承载对时延敏感度不高、发包不频繁的业务, 如部分追踪定位类业务等。 2.1.4 功耗优化RAI功能 功耗优化RAI功能测试是面向NB-IoT R14 RAI能力开启后,终端在连接态 下完成数据传输后可以尽快回到空闲态,无需等待小区不激活定时器到期(现网 小区不激活定时器时间在15秒左右),以节省终端功耗。经过测试验证,参测芯 片、模组与参测网络交叉配对测试R14 RAI功能及流程均正常。 2.2 面向商用的Cat 1/1bis技术验证 当前,中国移动LTE全网均已支持Cat 1/1bis终端接入。为验证Cat 1/1bis 实际商用产品在LTE现网下的兼容性、数据及语音性能,从2020年初开始,中 国移动联合产业合作伙伴,包括网络厂商(华为、中兴、爱立信、诺基亚(贝尔)、 大唐)与芯片厂商(紫光展锐、翱捷科技)、模组厂商(移远、中移物联、广和 通)在北京、天津、浙江、江苏、河南、山西等省市开展面向商用的Cat 1/1bis 技术验证,包括兼容性、数据业务性能、语音业务性能及终端互通性等测试项, 整体测试结果基本符合预期。 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 10 2.2.1 兼容性 为确保各种类型Cat 1/1bis终端在中国移动现网均能正常工作,本项测试 确保了三种模式下两大主流Cat 1/1bis芯片产品在现网5家网络厂商设备的兼 容性状况。测试结果表明:两大主流Cat 1/1bis芯片产品在各网络环境下均能 正常接入并完成业务操作,未发现兼容性问题。 (注:三种模式 模式一:Cat 1模式,按照标准Cat 1终端能力上报, AccessStratumRelease指示Rel9(3GPP R9); 模式二:Cat 1bis前引模式,按照标准Cat 1bis终端能力上报, AccessStratumRelease指示Rel9(3GPP R9)同时携带 UE-EUTRA-Capability-v1350-IEs字段指示Cat 1bis终端类型; 模式三:Cat 1bis标准模式,按照标准Cat 1bis终端能力上报, AccessStratumRelease指示Rel13(3GPP R13)同时携带 UE-EUTRA-Capability-v1350-IEs字段指示Cat 1bis终端类型。) 2.2.2 数据业务性能 1)定点峰值性能 重点验证Cat 1/1bis终端在极好点的上下行峰值速率。经测试验证,参测 芯片、模组以及对比测试机(基于Cat 1双天线)在现网极好点峰值速率在TD-LTE 网络下,上行峰值速率基本超过0.9Mbps,下行峰值速率基本超过6.4Mbps;在 LTE FDD网络下,上行峰值速率基本超过4.5Mbps,下行峰值速率基本超过 8.5Mbps,均达到或超过理论峰值的85%,参测芯片及模组产业基本符合预期。(注: 在LTE FDD网络下,Cat 1/1bis终端上下行峰值速率可以达到5Mbps/10Mbps; 在TD-LTE网络下(20MHz,上下行1:3配比,特殊子帧配比10:2:2),Cat 1/1bis 终端上下行峰值速率可以达到1Mbps/7.3Mbps。) 2)车载移动性能力 验证Cat 1/1bis终端在现网车载模式下多小区间同频、异频切换下的切换 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 11 成功率及拉网上下行速率。经测试验证,产业整体情况基本符合预期,切换成功 率基本都在99%以上,以杭州为例,大部分参测芯片、模组下行PDCP均值速率 可达4.7Mbps,上行PDCP均值速率可达2Mbps,基本超过峰值速率40%。部分模 组性能需要进一步提升。 (注:由于中国移动LTE网络覆盖良好,受FDD+TDD彼此交叠的影响,同一条路 线不同时刻终端测试所经历的TDD和FDD小区占比也会有一定差异,因此造成上 行速率差异较大,若TDD小区占比高,上行PDCP速率会稍低;若FDD小区占比 高,上行PDCP速率会稍高) 3)高铁能力 验证Cat 1/1bis终端在高铁高速移动下多小区间同频、异频切换下的切换 成功率及拉网上下行速率。经测试验证,在选取的高铁线路(天津西徐州东) 产业整体情况基本符合预期,大部分参测芯片、模组切换成功率都在98%以上, 下行PDCP均值速率基本超过4.3Mbps,上行峰值速率超过2.1Mbps,均超过峰值 速率40%,部分模组性能需要进一步提升。 2.2.3 语音业务性能 1)定点语音性能 验证Cat 1/1bis终端在好、中、差点的VoLTE语音质量及资源占用率及与 Cat 4商用终端测试机的对比。经测试验证,无论是基于现网语音编码 WB23.85kbps还是基于缩减后的语音编码WB12.65kbps,参测芯片及模组在现网 下信号好、中点MOS分均在3.5分以上,且在SINR达到- 2.6dB时仍然可以正常 通话,与Cat 4商用终端测试机基本相当,基本符合预期。由于Cat 1bis单天 线接收限制,参测芯片、模组在与Cat 4商用终端测试机的VoLTE通话过程中其 RB占用资源约为在同一个物理位置点Cat 4商用终端测试机的1.5-2倍之间。 整体测试结果基本符合预期。 2)车载移动性能力 验证Cat 1/1bis终端在现网车载模式下多小区间同频、异频切换下的VoLTE 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 12 语音质量、呼叫成功率及切换成功率。经测试验证,参测芯片及模组产业基本符 合预期,VoLTE语音质量全程MOS分都在3.5分以上,呼叫成功率100%,切换成 功率基本都在99%以上。 3)高铁能力 验证Cat 1/1bis终端在高铁高速移动下多小区间同频、异频切换下的VoLTE 语音质量、呼叫成功率及切换成功率。经测试验证,参测芯片及模组产业基本符 合预期,VoLTE语音质量全程MOS分都在3.5分以上,呼叫成功率100%,切换成 功率基本都在98%以上。 4)CSFB语音性能 验证Cat 1/1bis终端在不同覆盖等级下的CSFB的接通成功率和掉话率。经 测试验证,参测芯片及模组产业基本符合预期,接通成功率均为100%,掉话率 为0。 2.4 小结 (一) 面向NB-IoT R14商用测试,由技术验证结果可知: (1)NB-IoT R13存量终端在R14网络下可正常工作,没有兼容性问题; (2)NB-IoT R14速率增强功能在外场能够达到上行120kbps,下行80kbps, 可支持低速率小包业务; (3)NB-IoT在80-100km/h高速移动环境下在所选取测试地点200字节ping 包成功率在90%以上,时延在2s以内,能够在高速场景下支持时延不敏感的小 包业务; (4)NB-IoT功耗优化RAI功能可保证终端由连接态快速返回空闲态,有效 节省终端功耗。 综上所述,通过现网实测,NB-IoT可承载低速率、低功耗、广覆盖、低速 移动类业务。 (二)面向Cat 1/1bis商用测试,由技术验证结果可知: (1)Cat 1/1bis终端在现网下可正常工作,没有兼容性问题; 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 13 (2)Cat 1bis终端数据业务定点速率在外场场景下能够达到理论峰值的85% 以上。在车载场景下切换成功率大部分能够达到99%,在高铁场景下切换成功率 大部分能够达到98%,但部分参测模组需要进一步改善性能; (3)Cat 1bis终端语音业务定点在中好点MOS分均在3.5以上。在差点SINR -2.5dB仍能保持通话。在车载场景及高铁场景下MOS分均在3.5分以上。参测 芯片及模组整体具备良好的通话性能。 综上所述,通过现网实测,Cat 1/1bis可承载中速率、语音类、高速移动 类业务。 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 14 3. 典型中低速物联网业务迁移建议及验证 3.1 移动物联网业务分析 根据既有数据,在2G移动物联网业务中,头部业务为车联网、共享行业、 智能金融、表计行业等,具体业务占比情况如图3-1所示。 图3-1 2G移动物联网业务占比 本次测试主要选取目前移动物联网头部业务进行验证,其中包含共享单车、 水表、电动车、POS机、云喇叭、PoC对讲、车联网前后装,共7项业务。 3.2 移动物联网业务测试验证 3.2.1 共享单车业务 1. 业务特性分析 在当前共享经济时代,共享单车成为解决最后一公里出行的必要交通工具。 2020年10月,交通运输部发布共享单车已在全国360多个城市投放,投放车辆 达1945万辆,日均订单量超过4570万单。原有共享单车业务主要由2G网络承 载,在2G业务迁移过程中,NB-IoT和Cat 1/1bis是共享单车业务的两大候选 技术。由于共享单车对成本更为敏感,NB-IoT模组成本更低,本次测试优先选 16.20% 9.39% 4.90% 4.58% 2.67% 2.01% 60.25% 车联网共享行业智能金融智能表计集成服务消费电子其他 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 15 择NB-IoT进行共享单车业务测试,并同步进行Cat 1/1bis共享单车测试。 本次业务测试使用的共享单车业务需求如下: 表3-1 共享单车业务需求 性能指标 业务需求 使用场景 地铁口、楼宇、学校等 覆盖 广覆盖:城市/郊区 功耗 敏感 时延 远程开锁5s 移动性 15km/h 连接密度 大城市密集城区饱和投放,平均约2000辆/km2,部分密集 区域可达4000辆/km2 2. 测试内容 共享单车业务关键流程有开关锁、锁状态上报、定位上报、心跳、升级等。 本次测试针对共享单车关键业务(开关锁和FOTA升级)开展测试验证,以验证 NB-IoT网络在共享单车业务的可行性。 3. 测试结果 1)远程开锁 共享单车业务在SINR为1718dB,DRX为2.56s的网络环境下,验证30把 锁同时开锁,开锁平均时延基本在3s以内,最大时延基本在5s以内,基本可达 预期,NB-IoT网络可支持共享单车开锁业务。(注:现网投放2G共享单车开锁 时延在3s以内) 2)FOTA升级 共享单车业务在NB-IoT R13网络的FOTA升级时延为187s,在NB-IoT R14 网络的FOTA升级时延为41s,在2G现网网络的FOTA升级时长为91s,NB-IoT R14 较NB-IoT R13时延降低78.07%,NB-IoT R14时延较2G时延降低54.95%,NB-IoT R14在单把锁通信技术能力可达2G通信能力。 30把锁同时升级,单载波升级成功率在NB-IoT R13网络下10分钟内可完 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 16 成2把锁FOTA升级,在NB-IoT R14网络下10分钟内可完成20把锁FOTA升级。 对于热点区域,如地铁站、商场等,若实现大批量单车锁进行FOTA升级需网络 进一步优化。(注:2G网络下42把锁同时并发升级,3分钟内可全部升级成功) 4. 测试小结 共享单车业务具有低移动性、部分区域聚集性,对开锁时延及成功率要求较 高,对热点区域的并发及容量要求较高。经过本次业务测试,在满足覆盖要求及 低负荷城市,NB-IoT R14在一定程度上可支撑共享单车业务需求;对于热点场 景(如地铁站、商场等),大量共享单车短时间并发需要后续进行更多容量测试 验证。针对共享单车业务采用Cat 1/1bis技术,正在同步开展测试验证。 3.2.2 水表业务 1. 业务特性分析 智能水表业务应用场景以城市小区、村镇为主,对网络覆盖情况要求较高, 智能水表终端为电池供电,且拆卸较为困难,故终端对功耗比较敏感。业务具体 需求如表3-2所示。 表3-2 智能水表业务需求 性能指标 业务需求 覆盖 广覆盖:城市/郊区 功耗 敏感 时延 小于3s 上报频率 1次/天 移动性 无移动性需求 语音 无语音需求 数据长度 上行200字节,下行50字节 功耗 待机状态30uA,工作状态40mA 2. 测试内容 原有智能水表业务主要以近距离无线通信技术为主,为实现水表数据远程读 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 17 取,需使用远距离通信技术,其中NB-IoT技术特点与智能水表业务契合度较高, 将该技术应用于智能水表领域,不仅可以降低抄表成本,而且可以实现水表智能 化和大数据化管理。 本次测试在NB-IoT R14现网环境下,分别选取密集场景(城区)与非密集 场景(郊区)的不同点位,针对远程开关水表阀门业务(水表数据上报激活)、 远程参数配置业务、智能水表远程升级业务等实际业务场景进行测试验证。 3. 测试结果 1)指令传输时延 智能水表终端在密集和非密集城区的好、中、差点的指令传输时延均在2-3s, 与期望值基本一致,符合预期,可满足业务需求。 2)指令传输成功率 开关水表阀门指令、远程参数配置、远程升级指令成功率均不低于98%,与 期望值基本一致,符合预期,可满足业务需求。 3)功耗 本次功耗测试分别在待机状态和工作状态下,针对智能水表终端的平均工作 电流进行测试。经测试,水表待机状态下工作电流为19uA,工作状态下电流为 28.8mA,均符合预期,可满足业务需求。 4.测试小结 经过本次业务测试验证,NB-IoT技术能力可满足智能水表各项业务需求, 故可承载该类业务。 3.2.3 云喇叭业务 1. 业务特性分析 云喇叭是一种面向商户支付收款的智能无线播报产品,通过接入收款码,云 喇叭终端可以对付款信息进行实时通报,能够有效解决商家无法实时确认用户付 款情况的问题,提高收银效率并保证安全。云喇叭业务具体性能指标及需求如表 3-3所示。 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 18 表3-3云喇叭业务需求 性能指标 业务需求 覆盖 广泛分布在城市、郊区、乡村等需求场景 时延 数据上报时延5s、指令下发时延5s 面向不同终端,时延根据具体要求而定 报文长度 上报属性100字节,下行指令500字节,升级包约几百 K字节 上报频率 心跳间隔120s,动态属性上报可自行设置 功耗 敏感,待机电流1 0mA 2. 测试内容 目前云喇叭业务主要使用2G网络承载,由于LTE网络的良好覆盖,且性能 优于2G,故本次业务验证将针对Cat 1/1bis终端在承载云喇叭业务的各项业务 进行测试,验证Cat 1/1bis终端与该业务需求的匹配度。 根据云喇叭业务功能,本次业务测试主要选取TDD和FDD频段的好、中、差 点,针对开机属性上报、周期上报、播报状态上报、下行播报、远程设备重启、 远程参数设置、固件升级等实际业务场景,开展测试验证。 3. 测试结果 1)设备连接管理 Cat1/1bis终端开机注册时延约5s-6s,成功率为100%;云平台连接时延整 体小于1s,成功率为100%;时间同步时延平均约1s,差点时延小于2s,同步成 功率均为100%。以上测试指标均在需求范围内,可满足业务需求。 2)信息上报 Cat1/1bis终端开机属性上报时延平均约1s,上报成功率均为100%;周期 上报时延小于1s,差点时延小于2s,上报成功率为100%;播报状态上报时延整 体小于2s,上报成功率为100%;以上测试指标均在预期范围内,可满足业务需 求。 3)指令下发 Cat1/1bis终端下行播报时延平均小于1s,下行播报成功率为100%;接收 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 19 来自平台下发的远程设备重启指令的时延均小于s,完成设备重启的时间约4s, 接收远程设备重启指令并完成重启的成功率均为100%;远程参数更新指令下发 时延约1s,参数更新成功率均为100%;接收来自平台下发的固件升级指令的时 延约1s,在好点完成升级的时间约80s-90s,成功率为100%,在差点完成升级 的时间约130s,成功率高于50%;以上测试指标均符合预期,可满足业务需求。 4)功耗测试 采用Cat 1/1bis的云喇叭业务终端待机平均电流为17mA-19mA,预期功耗 小于10mA,仍存在优化空间;播报业务时平均电流为250mA-270mA,符合预期; 数据连接保持状态时平均电流为68mA-70mA,符合预期。 4. 测试小结 经过本次业务测试验证,云喇叭Cat1/1bis终端测试指标符合业务需求,故 Cat1/1bis终端可承载云喇叭业务。 3.2.4 PoC对讲业务 1. 业务特性分析 PoC业务是指基于蜂窝无线网络承载,利用VoIP技术实现的半双工语音业 务,一般应用于需要进行调度或群组会议的场合。PoC对讲依托运营商的网络, 不受地域限制,可以快速部署,用户可以在任何PoC终端所属网络覆盖范围内使 用PoC业务。 PoC对讲的主要业务为会话功能,为保证话音质量,网络需保证其对时延的 需求,其具体业务需求如表3-4所示。 表3-4 PoC对讲业务需求 性能指标 业务需求 覆盖 广覆盖:室内/室外、城市/郊区 功耗 敏感 时延 会话功能:2s,其他功能对时延不敏感 移动性 具有移动性 语音 需具备语音功能 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 20 定位 需具备定位功能,使用GPS进行定位 数据速率 几十kbps 2. 测试内容 目前PoC对讲业务主要使用2G、3G或LTE网络承载,LTE网络中使用Cat 4 终端实现,价格较高。面向2G/3G减频退网,该业务将逐步由LTE网络承载,由 于LTE网络覆盖、数据速率等能力强于2G/3G网络,LTE Cat 1/1bis终端理论 上可承载2G/3G下的PoC业务,故本次业务验证将针对Cat 1/1bis终端在承载 PoC对讲业务的各项功能进行测试,验证Cat 1/1bis与该业务需求的匹配度。 基于PoC对讲功能,本次业务测试主要在FDD-LTE和TD-LTE现网网络环境 下,针对定点及移动性场景下的登录鉴权、群组操作、一对一呼叫、群组呼叫、 远程升级等实际业务,对基于Cat 1/1bis及Cat 4的PoC业务终端展开对比测 试。 3.测试结果 1)注册鉴权 注册鉴权功能测试主要通过底层信令记录业务时延及成功率,分别在好、中、 差点进行测试。测试结果为Cat 1/1bis终端接入时延较Cat 4终端高0.02s左 右,总体时延在0.1-0.2s之间,接入时延基本一致,业务成功率为100%,故Cat 1/1bis技术基本可满足该业务需求。 2)Presence状态 Presence状态显示功能通过直观感知,记录业务时延及成功率。测试结果 为Cat 1/1bis终端Presence状态显示时延较Cat 4终端高0.2s左右,总体时 延在1-2s之间,业务成功率均为100%,测试结果基本符合预期,Cat 1/1bis 技术可满足该业务需求。 3)群组管理 群组管理主要针对获取群组列表功能,通过直观感受,记录业务时延及成功 率,分别在好、中、差点进行测试。测试结果为Cat 1/1bis终端业务时延与Cat 4对比终端基本一致,总体在4-5s之间,业务成功率均为100%,Cat 1/1bis技 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 21 术可满足业务需求。 4)基本会话功能 本次会话功能测试主要针对定点及移动性场景,进行一对一呼叫与群组呼叫 测试,通过直观感知记录业务时延及成功率。测试结果为Cat 1/1bis终端呼叫 时延总体略高于Cat 4终端。在好点Cat 1/1bis终端时延较Cat 4高0.1-0.3s; 在中点,Cat 1/1bis终端时延较Cat 4高0.1-0.9s;在差点,Cat 1/1bis终端 时延较Cat 4高0.2-1.1s,差距较大,在通话接收前会产生杂音,但不影响会 话功能。Cat 1/1bis终端呼叫时延总体在2s以内,业务成功率均为100%,可满 足业务基本需求,时延问题后续有待进一步优化。 5)终端位置上报 在定点及移动场景下,对Cat 1/1bis终端进行位置上报测试,成功率均为 100%,与Cat 4终端性能保持一致,可满足业务需求。 6)功耗测试 本次功耗测试分别对待机功耗与业务功耗进行测试。当终端处于待机状态, Cat 1/1bis终端功耗为4mA左右,Cat 4终端基本在6.5mA左右;当终端处于业 务状态,Cat 1/1bis终端功耗为130mA左右,Cat4终端基本在200mA左右,可 满足业务功耗需求(由于Cat 1/1bis终端与Cat 4终端的操作系统存在较大差 异,因此功耗差异较大)。 4. 测试小结 经过本次业务测试验证,PoC对讲Cat1/1bis终端测试指标与Cat4终端基 本一致,符合业务需求,Cat1/1bis技术可承载PoC对讲业务。 3.2.5 车联网前后装业务 1. 业务特性分析 目前大部分车联网后装业务使用2G网络承载,考虑到LTE网络的良好覆盖 及相比2G的明显性能优势,所以车联网后装业务向Cat 1/1bis迁移具备可行性。 T-BOX作为车联网前装设备,对网络性能要求较高,所以选取T-BOX业务作为本 中国移动通信有限公司研究院 中低速物联网业务迁移技术能力报告(2020) 22 次业务测试验证的车联网前后装业务。 车载T-BOX通过无线网络实现平台对车辆的管理、手机APP对车辆的控制与 车辆信息的显示。作为车载终端,T-BOX业务具有高速移动性,且广泛分布于城 区和郊区,承载网络需满足业务的移动性、广覆盖需求,具体需求如表3-5所示。 表3-5 车联网前装T-BOX业务需求 性能指标 业务需求 时延 紧急信息上报时延需小于1s,其他时延需小于10s 功耗 车辆处于工作状
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