中國電信物聯網開放平台

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中國電信物聯網開放平台中國電信物聯網開放平台-NB業務接入網關，天翼物聯科技有限公司是中國電信股份有限公司成立的全資子公司，註冊資本10億元，全面承接中國電信物聯網領域的能力建設，是中國電信在物聯網領域打造自有核心能力、研發運營一體化的物聯網能力中心。

目錄

單位簡介

公司現已擁有一支年輕、專業、高素質的人才隊伍，立足廣州、南京、上海等大灣區和長三角核心城市，輻射全國，以驅動物聯網產業創新，引領智聯生態發展為使命，打造強大的平台研發、支撐、運營和服務能力，與中國電信遍布全國的銷售服務團隊一起為客戶提供高品質的產品和解決方案，為合作夥伴提供標準牽引及平台構件封裝調用能力，引領生態圈業務融通互促，成為業界領先的智能物聯綜合信息服務提供商。

成果概述

中國電信物聯網開放平台NB業務接入網關平台，自2017年推出以來，已經接入超過2000家客戶，接入近5000萬NB終端，應用場景覆蓋智慧水務、智慧燃氣、智能路燈、智能煙感、地磁停車、共享洗衣機、共享空調、小牧童、河道監控、水質監測等100多個場景，有力地推動NB-IoT業務的發展，創造了巨大的社會經濟價值。

物聯網開放平台NB網關平台是一個電信級的運營服務平台，平台基於中國電信天翼雲原生PaaS基座及3AZ多活架構打造。3AZ多活業務架構降低業務故障半徑，提升業務可靠性。基於天翼雲微服務應用管理引擎實現服務生命周期管理，微服務彈性擴縮容，業務無感知升級。可支持數以億計的智能終端的接入，集聚數百TB量級的跨行業的數據資源。該項目成果以通用設備接入能力、應用SDK套件、雲網深度融合、可調用平台能力的開放平台形式向客戶提供服務，支持獨立應用或系統化、立體化部署，應用領域廣泛：支持移動、固定等不同網絡制式設備接入；可與「互聯網+」、物聯網應用等深度融合，為國家新型基礎設施建設發展提供多層次業務接入與應用使能保障；與中國電信物聯網專網深度融合，支持設備接入與卡連接管理能力融合，提供設備定位、可視化地圖應用。NB網關平台在智慧水務、智慧燃氣、智慧水產、智慧消防、環境監測、路橋檢測、共享應用、可穿戴設備等應用領域為用戶提供多方位、立體化的端到端解決方案，降低企業用戶應用數字化投入成本。該項目建設目標在未來10年全社會的數字化進程中，中國電信作為電信運營商為各行業提供數字化轉型的通信與信息基礎設施，為傳統企業轉型升級提供更加便利的技術環境。項目所構建的全連接的物聯網生態圈能夠支持未來上萬家合作夥伴實現盈利，並能提供滿足公眾和行業用戶的豐富業務和服務，極大推動中國在物聯網領域的發展。

NB-IoT窄帶物聯網通信技術應用具有低功耗、廣覆蓋、大連接、低成本的特點。NB-IoT技術主要面向應用場景包括智慧燃氣、智慧水務、智慧停車、共享空調、環境監測等場景。由於NB網絡無線帶寬僅有180KHz，其數據傳輸能力和並發通信能力受到限制，導致可能出現數據傳輸時間長及網絡擁塞的情況。中國電信物聯網開放平台NB業務接入網關平台，即設備管理平台，平台於2017年推出，伴隨中國電信NB-IoT網絡技術應用同時推廣。NB網關平台為使用NB-IoT網絡技術應用的業務場景提供標準設備接入接口和應用對接接口，並深度結合NB-IoT技術窄帶、低功耗特點，深度融合平台和網絡能力，優化業務使用流程，提升NB-IoT網絡業務使用感知，進一步提高平台的可用性，滿足客戶的業務需求。目前已經實現了免心跳會話保活，離線指令緩存，擁塞控制，遠程升級，DTLS+安全傳輸等功能。

（1）免心跳保活

CoAP協議的傳輸層採用UDP協議，NB終端使用UDP通信，在核心網創建UDP會話的NAT映射會保持約120秒，之後網絡會話釋放。因此從應用側主動訪問終端側無會話存在，導致通信失敗，無法實現反向控制，不能滿足路燈、白電等有實時控制需求應用場景。傳統2G終端通過發送心跳包方式保持網絡NAT映射會話，但是這種方式能耗更高，不適用於使用電池供電終端。目前NB網關平台已經實現免心跳會話保活，平台和中國電信物聯網專網核心網實現專有網絡互通並對核心網進行改造升級，實現終端入網成功並註冊到NB網關平台之後，無需發送心跳包即可實現實時反向控制終端，有力的促進了共享空調、共享洗衣機、智慧路燈等應用的普及。

（2）離線指令緩存

NB終端通過使用PSM（Power Saved Mode）模式進行休眠狀態，在PSM模式下，終端關閉無線監聽，無法響應基站的尋呼消息，只有在終端主動發起通信時，才可以與基站建立RRC空口連接。因此在終端處於PSM模式時，應用側向終端發送的控制指令無法下發至終端。NB網關平台與物聯網專網核心網進行網絡能力深度融合，充分利用核心網專網部署的優勢，匯聚NB終端網絡在線數據，感知終端的入網狀態。當終端處於PSM模式時，NB網關將緩存控制指令數據，當終端退出PSM模式時，平台將會立即將緩存數據下發，確保客戶業務數據下發的可靠性。離線指令緩存功能在智慧水務、智慧燃氣等終端功耗要求較高的場景中得到廣泛應用，可以提升終端一次通信數據傳輸效率，提升指令下發可靠性及成功率。

（3）擁塞控制

NB-IoT帶寬僅有180KHz，與C網和LTE網絡相比帶寬資源非常貧瘠。按照單通道15Khz帶寬資源劃分，理論最多可以劃分12個子信道，即最多滿足12個終端同時進行通信。如果並發超過12基站側將會出現擁塞，將會出現數據丟包情況，嚴重影響終端業務通信。單個企業客戶可以根據自己的業務情況，對自己管理的設備的通信時間進行離散化處理。但是面向更多的客戶使用網絡時，各客戶之間業務使用網絡無法做到協同調度，很大程度上會導致小區基站出現網絡擁塞。NB網關平台可根據終端入網所在的小區信息，感知當前的網絡使用狀況，建立多業務上下行排隊機制，避免出現網絡擁塞，提高業務可用性。

（4）遠程升級

考慮到NB網絡窄帶技術特點，一次數據通信包大小受到限制，因此面向軟固件升級的場景，由於升級數據包較大，且軟固件升級過程對於無線資源占用較高，需要對升級流程進行優化處理，提升數據交互效率，優化資源使用效率。NB網關集成基於LWM2M協議的FOTA升級能力以及自研PCP協議的SOTA升級能力，為用戶提供軟固升級能力。客戶只需要上傳升級包到NB網關平台，選擇需要升級的終端組，NB網關平台會根據協議流程進行數據包的自動拆分，並根據終端狀態和基站信息統一調度下發升級包。

（5）DTLS+安全傳輸

（5）DTLS+安全傳輸。傳統DTLS協議在TLS握手流程上比較繁瑣，每次數據通信都需要進行TLS的握手流程。NB業務接入網關提供DTLS+安全傳輸方案，在保證數據傳輸安全的基礎上，大幅度減少認證消息傳輸次數。終端只需要在第一次入網接入平台的時候進行複雜的認證鑒權過程，後續每次交互只需要進行一次通信鑒權信息，即可完成TLS協議，在保證數據通信安全的基礎上，降低終端功耗。相同條件下，如果不採用DTLS安全傳輸的終端電池壽命6年，而採用DTLS+安全傳輸方案的終端電池壽命可以達到5.4年，在保證數據傳輸安全性的基礎上，只是略微降低終端的電池壽命。

傳統DTLS協議在TLS握手流程上比較繁瑣，每次數據通信都需要進行TLS的握手流程。NB業務接入網關提供DTLS+安全傳輸方案，在保證數據傳輸安全的基礎上，大幅度減少認證消息傳輸次數。終端只需要在第一次入網接入平台的時候進行複雜的認證鑒權過程，後續每次交互只需要進行一次通信鑒權信息，即可完成TLS協議，在保證數據通信安全的基礎上，降低終端功耗。相同條件下，如果不採用DTLS安全傳輸的終端電池壽命6年，而採用DTLS+安全傳輸方案的終端電池壽命可以達到5.4年，在保證數據傳輸安全性的基礎上，只是略微降低終端的電池壽命。

隨着NB-IoT技術應用逐步推廣，物聯網NB設備數量也進入蓬勃發展階段，截止到2020年底，NB網關平台接入設備4500萬。海量設備接入對平台並發業務處理能力及可靠性和穩定性產生巨大的挑戰。伴隨着雲原生及微服務技術應用的發展，平台逐步開展業務架構的演進迭代歷程。2019年完成微服務化改造，2020年完成雲原生3AZ多活架構改造升級，依託中國電信天翼雲原生PaaS服務以及安全、可靠、強大的IaaS服務，實現3AZ多活、分布式部署、灰度發布、智能運維等能力，可滿足物聯網海量、極簡、可靠、安全的連接需求，能為億級物聯網設備提供最佳的接入服務。基於中國電信物聯網開放平台NB業務接入網關平台打造的NB-IoT通信技術應用生態圈，目前已對接支撐近3000家企業客戶，應用行業涵蓋燃氣應用、水務應用、環境監測、共享單車等行業。平台接入設備數量近5000萬，日活設備近3000萬，已經成為全球最大的NB-IoT應用生態圈。

獲獎情況

專利：消息隊列業務數據調度及消息隊列的實現方法

獲獎：物聯網十大技術創新與工程應用。