NB-IOT智能停車應用

高龍 張瑋 王煜 黃梁宇 徐涌濤

【摘要】? ? 本文主要是中國聯(lián)通潮州分公司通過NB-IOT網(wǎng)絡目前在潮州已普及的智能停車應用功能進行NB-IOT無線網(wǎng)絡及智能停車應用后臺系統(tǒng)管理與優(yōu)化。通過智能停車路邊場景及智能停車系統(tǒng)平臺的應、NB-IOT基站性能測試、NB-IOT網(wǎng)絡配置策略與指標監(jiān)等多方面對智能停車應用進行解析，掌握NB-IOT網(wǎng)絡結構及物聯(lián)網(wǎng)應用端到端的鏈接，實現(xiàn)NB-IOT網(wǎng)絡及物聯(lián)網(wǎng)應用的管理與優(yōu)化。

【關鍵詞】? ? NB-IOT? ? 智能停車? ? 應用? ? 監(jiān)控與優(yōu)化

前言

NB-IOT是IoT領域基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)的一種新興技術，支持低功耗設備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)（LPWA）。NB-IoT只消耗大約180KHz的頻段，可直接部署于GSM網(wǎng)絡、UMTS網(wǎng)絡或LTE網(wǎng)絡支持待機時間短、對網(wǎng)絡連接要求較高設備的高效連接。其主要特點是覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗少、架構優(yōu)等特點。NB-IOT使用License頻段，可采取帶內、保護帶或獨立載波等三種部署方式。

一、NB-IOT系統(tǒng)概述

NB-IoT終端：通過空口連接到基站。

eNodeB：主要承擔空口接入處理，小區(qū)管理等相關功能，并通過S1-lite接口與IoT核心網(wǎng)進行連接，將非接入層數(shù)據(jù)轉發(fā)給高層網(wǎng)元處理。這里需要注意，NB-IoT可以獨立組網(wǎng)，也可以與EUTRAN融合組網(wǎng)

IoT核心網(wǎng)：承擔與終端非接入層交互的功能，并將IoT業(yè)務相關數(shù)據(jù)轉發(fā)到IoT平臺進行處理。同理，這里可以NB獨立組網(wǎng)，也可以與LTE共用核心網(wǎng)。

IoT平臺：匯聚從各種接入網(wǎng)得到的IoT數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同類型轉發(fā)至相應的業(yè)務應用器進行處理。

應用服務器：是IoT數(shù)據(jù)的最終匯聚點，根據(jù)客戶的需求進行數(shù)據(jù)處理等操作。

目前潮州在新橋路商業(yè)街已開通了智能停車管理收費系統(tǒng)。智能停車是屬于短周期監(jiān)測上報類。特點如下：

1）事件上報平均周期較短，長則可在2小時-23小時之間，短則5分鐘-2小時，甚至5分鐘以下;

2）可規(guī)律上報或者不定時事件觸發(fā);3）以上行數(shù)據(jù)為主，無下行數(shù)據(jù)或快速回復。

二、NB-IOT的實際應用與日常監(jiān)控

2.1智能停車系統(tǒng)應用

城市地磁停車管理收費系統(tǒng)的工作原理是車主在即將進入停車場的時候，可以通過手機上的APP查看哪里有空的停車位，當車主將車輛停在車位上，埋在地上的地磁開始工作，將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關，網(wǎng)關通過4G網(wǎng)絡發(fā)送到服務器，服務器開始記錄停車時間，車主在離開的時候可以通過APP進行付費，也可以通過收費人員手中手持終端進行繳費。具體應用如下：

基于地磁傳感技術，無線數(shù)據(jù)傳輸技術及低功耗技術，其原理是檢測車輛對車位內的地球磁場的擾動，來判斷車位中是否停放車輛，并將檢測結果通過無線傳輸?shù)降卮殴芾砥鳌５卿浾篂橹悄芟到y(tǒng)管理平臺，在停車地磁管理中主要依據(jù)MAC對應的編號進行查詢該地磁管理器對應信息，也可根據(jù)已MAC/Location/Area進行選擇后參數(shù)對應車位是否已有車停放。如查詢已知MAC= C00011805110000A6地磁管理器車位內是否已有車輛停放以及地磁管理器目前運行狀態(tài)。

2.2 NB-IOT站點性能驗證

現(xiàn)場測試性能標準主要包括3個方面：PING時延≤ 1.5s;上行平均吞吐率≥10Kbps;下行平均吞吐率≥13Kbps。潮州電信金葉站點的測試指標如下：

2.2.1Ping測試

PCI為79的第1小區(qū)，連續(xù)多次Ping均成功，Ping包大小為200 Byte，時延平均為574ms左右，ping業(yè)務正常。

2.2.2上行FTP測試

FTP上傳測試：PCI為79的小區(qū)，上傳采用1M大小的文件，上行平均速率33kbps，上行業(yè)務正常。

2.2.3下行FTP測試

FTP下載測試：PCI為79的小區(qū)，下載采用100K大小的文件，下載平均速率15.6kbps，下行業(yè)務速率正常。

三、NB-IOT網(wǎng)絡配置策略與指標監(jiān)控

3.1網(wǎng)絡配置策略

根據(jù)監(jiān)測上報類業(yè)務以數(shù)據(jù)上傳為主、下發(fā)消息短時間傳遞完畢的特點，網(wǎng)絡配置上主要采用PSM（Power Saving Mode）功能節(jié)省終端的功耗。

采用PSM功能時，當業(yè)務結束后進入到idle態(tài)（開始Active-timer計時），當Active-timer計時完畢，終端從idle態(tài)進入PSM模式，在PSM模式時終端不接收下行數(shù)據(jù)（耗電量低），待周期TAU超時或有上行業(yè)務時退出PSM模式。終端在業(yè)務完成后越快進入到PSM模式、并且停留在PSM模式時間越長終端省電的效果越好。

因此網(wǎng)絡配置上主要結合不同的業(yè)務模型從不活動定時器、Active-timer、以及長周期位置更新時長三方面參數(shù)進行考慮。

3.2Acitve-timer設置策略

Acitve-timer時長設置與下行業(yè)務的通信模型相關，若下行無數(shù)據(jù)發(fā)送或者服務器在得到上行數(shù)據(jù)之后產生響應，可以設置Acitve-timer很短，立即執(zhí)行休眠。若終端上報后需要一段時間等待服務器響應，可依據(jù)業(yè)務情況配置Active-Timer時長，以便業(yè)務完成后進行休眠。

T3324（Active-Timer）時長配合APN設置分為以下2種，也可根據(jù)業(yè)務需求進行定制。Active-Timer時長最大為186min。

3.3不活動定時器設置策略

不活動定時器用于控制UE從connect狀態(tài)進入到idle態(tài)的時長。時長越短，業(yè)務結束轉到PSM狀態(tài)越快;但時長過短也會同時增加尋呼失敗的風險。建議設置定時器時長為20s。

3.4終端數(shù)據(jù)上報及周期性位置更新設置策略

周期性位置更新設置與上行終端數(shù)據(jù)上報模型有關，若位置更新周期大于用戶數(shù)據(jù)上報周期，則當用戶數(shù)據(jù)上報后，可節(jié)省一次位置更新上報周期，避免短時間多次進入激活狀態(tài)，使PSM狀態(tài)時間延后。建議周期性TAU 的周期時長盡量大于終端上報數(shù)據(jù)周期時長。

終端數(shù)據(jù)上報分為長周期、短周期，長TAU設置如下，可根據(jù)業(yè)務需求進行定制。

3.4指標監(jiān)控

在NB-IOT日常指標監(jiān)控中，主要監(jiān)控NB小區(qū)上行干擾底噪、RRC建立成功率、S1建立成功率、小區(qū)可利用比例等性能指標。

在網(wǎng)管側可通過查詢NB-IOT站點實時狀態(tài)、告警、小區(qū)實時占用用戶數(shù)等信息核實站點狀態(tài)，進行對NB-IOT小區(qū)當前是否健康運行，實時用戶數(shù)監(jiān)控，協(xié)助NB-IOT用戶投訴處理。

結論

潮州聯(lián)通過基站無線能性能指標監(jiān)控、智能停車現(xiàn)場勘測、智能停車運用平臺等對潮州NB-IOT目前已普及的智能停車應用原理及網(wǎng)絡節(jié)點進行進行深入探討，可幫助NB-IOT在日常生活中物與人之間的網(wǎng)絡鏈接推廣，推動物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡發(fā)展。

參? 考? 文? 獻

[1]張坤鰲，郭澤梅.基于NB-IoT的光交箱管理系統(tǒng)研究與開發(fā)[J/OL].計算機技術與發(fā)展，2019（11）：1-5

[2]孫玉麗.智能引導停車、不停車收費及尋車系統(tǒng)設計[J].電子制作，2019（10）：90-91+96.