NB-IOT智能停車應(yīng)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(luò)目前在潮州已普及的智能停車應(yīng)用功能進(jìn)行NB-IOT無線網(wǎng)絡(luò)及智能停車應(yīng)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(yīng)、NB-IOT基站性能測試、NB-IOT網(wǎng)絡(luò)配置策略與指標(biāo)監(jiān)等多方面對智能停車應(yīng)用進(jìn)行解析，掌握NB-IOT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用端到端的鏈接，實(shí)現(xiàn)NB-IOT網(wǎng)絡(luò)及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的管理與優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】? ? NB-IOT? ? 智能停車? ? 應(yīng)用? ? 監(jiān)控與優(yōu)化

前言

NB-IOT是IoT領(lǐng)域基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)的一種新興技術(shù)，支持低功耗設(shè)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(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)支持待機(jī)時(shí)間短、對網(wǎng)絡(luò)連接要求較高設(shè)備的高效連接。其主要特點(diǎn)是覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗少、架構(gòu)優(yōu)等特點(diǎn)。NB-IOT使用License頻段，可采取帶內(nèi)、保護(hù)帶或獨(dú)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(dān)空口接入處理，小區(qū)管理等相關(guān)功能，并通過S1-lite接口與IoT核心網(wǎng)進(jìn)行連接，將非接入層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給高層網(wǎng)元處理。這里需要注意，NB-IoT可以獨(dú)立組網(wǎng)，也可以與EUTRAN融合組網(wǎng)

IoT核心網(wǎng)：承擔(dān)與終端非接入層交互的功能，并將IoT業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到IoT平臺進(jìn)行處理。同理，這里可以NB獨(dú)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(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用器進(jìn)行處理。

應(yīng)用服務(wù)器：是IoT數(shù)據(jù)的最終匯聚點(diǎn)，根據(jù)客戶的需求進(jìn)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(fèi)系統(tǒng)。智能停車是屬于短周期監(jiān)測上報(bào)類。特點(diǎn)如下：

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

2）可規(guī)律上報(bào)或者不定時(shí)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(fù)。

二、NB-IOT的實(shí)際應(yīng)用與日常監(jiān)控

2.1智能停車系統(tǒng)應(yīng)用

城市地磁停車管理收費(fèi)系統(tǒng)的工作原理是車主在即將進(jìn)入停車場的時(shí)候，可以通過手機(jī)上的APP查看哪里有空的停車位，當(dāng)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(guān)，網(wǎng)關(guān)通過4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器開始記錄停車時(shí)間，車主在離開的時(shí)候可以通過APP進(jìn)行付費(fèi)，也可以通過收費(fèi)人員手中手持終端進(jìn)行繳費(fèi)。具體應(yīng)用如下：

基于地磁傳感技術(shù)，無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)及低功耗技術(shù)，其原理是檢測車輛對車位內(nèi)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(jié)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(yīng)的編號進(jìn)行查詢該地磁管理器對應(yīng)信息，也可根據(jù)已MAC/Location/Area進(jìn)行選擇后參數(shù)對應(yīng)車位是否已有車停放。如查詢已知MAC= C00011805110000A6地磁管理器車位內(nèi)是否已有車輛停放以及地磁管理器目前運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 NB-IOT站點(diǎn)性能驗(yàn)證

現(xiàn)場測試性能標(biāo)準(zhǔn)主要包括3個(gè)方面：PING時(shí)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(diǎn)的測試指標(biāo)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(shí)延平均為574ms左右，ping業(yè)務(wù)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(wù)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(wù)速率正常。

三、NB-IOT網(wǎng)絡(luò)配置策略與指標(biāo)監(jiān)控

3.1網(wǎng)絡(luò)配置策略

根據(jù)監(jiān)測上報(bào)類業(yè)務(wù)以數(shù)據(jù)上傳為主、下發(fā)消息短時(shí)間傳遞完畢的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)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(shí)，當(dāng)業(yè)務(wù)結(jié)束后進(jìn)入到idle態(tài)（開始Active-timer計(jì)時(shí)），當(dāng)Active-timer計(jì)時(shí)完畢，終端從idle態(tài)進(jìn)入PSM模式，在PSM模式時(shí)終端不接收下行數(shù)據(jù)（耗電量低），待周期TAU超時(shí)或有上行業(yè)務(wù)時(shí)退出PSM模式。終端在業(yè)務(wù)完成后越快進(jìn)入到PSM模式、并且停留在PSM模式時(shí)間越長終端省電的效果越好。

因此網(wǎng)絡(luò)配置上主要結(jié)合不同的業(yè)務(wù)模型從不活動定時(shí)器、Active-timer、以及長周期位置更新時(shí)長三方面參數(shù)進(jìn)行考慮。

3.2Acitve-timer設(shè)置策略

Acitve-timer時(shí)長設(shè)置與下行業(yè)務(wù)的通信模型相關(guān)，若下行無數(shù)據(jù)發(fā)送或者服務(wù)器在得到上行數(shù)據(jù)之后產(chǎn)生響應(yīng)，可以設(shè)置Acitve-timer很短，立即執(zhí)行休眠。若終端上報(bào)后需要一段時(shí)間等待服務(wù)器響應(yīng)，可依據(jù)業(yè)務(wù)情況配置Active-Timer時(shí)長，以便業(yè)務(wù)完成后進(jìn)行休眠。

T3324（Active-Timer）時(shí)長配合APN設(shè)置分為以下2種，也可根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行定制。Active-Timer時(shí)長最大為186min。

3.3不活動定時(shí)器設(shè)置策略

不活動定時(shí)器用于控制UE從connect狀態(tài)進(jìn)入到idle態(tài)的時(shí)長。時(shí)長越短，業(yè)務(wù)結(jié)束轉(zhuǎn)到PSM狀態(tài)越快;但時(shí)長過短也會同時(shí)增加尋呼失敗的風(fēng)險(xiǎn)。建議設(shè)置定時(shí)器時(shí)長為20s。

3.4終端數(shù)據(jù)上報(bào)及周期性位置更新設(shè)置策略

周期性位置更新設(shè)置與上行終端數(shù)據(jù)上報(bào)模型有關(guān)，若位置更新周期大于用戶數(shù)據(jù)上報(bào)周期，則當(dāng)用戶數(shù)據(jù)上報(bào)后，可節(jié)省一次位置更新上報(bào)周期，避免短時(shí)間多次進(jìn)入激活狀態(tài)，使PSM狀態(tài)時(shí)間延后。建議周期性TAU 的周期時(shí)長盡量大于終端上報(bào)數(shù)據(jù)周期時(shí)長。

終端數(shù)據(jù)上報(bào)分為長周期、短周期，長TAU設(shè)置如下，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行定制。

3.4指標(biāo)監(jiān)控

在NB-IOT日常指標(biāo)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(biāo)。

在網(wǎng)管側(cè)可通過查詢NB-IOT站點(diǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)、告警、小區(qū)實(shí)時(shí)占用用戶數(shù)等信息核實(shí)站點(diǎn)狀態(tài)，進(jìn)行對NB-IOT小區(qū)當(dāng)前是否健康運(yùn)行，實(shí)時(shí)用戶數(shù)監(jiān)控，協(xié)助NB-IOT用戶投訴處理。

結(jié)論

潮州聯(lián)通過基站無線能性能指標(biāo)監(jiān)控、智能停車現(xiàn)場勘測、智能停車運(yùn)用平臺等對潮州NB-IOT目前已普及的智能停車應(yīng)用原理及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)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(luò)鏈接推廣，推動物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[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(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2019（11）：1-5

[2]孫玉麗.智能引導(dǎo)停車、不停車收費(fèi)及尋車系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子制作，2019（10）：90-91+96.