IOTMS怎么路径智能规划划路线，优化路径？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-05-04 12:46 标签： 路径智能规划
通常我们把物联网设备分为三類：

①无需移动性，大数据量（上行）需较宽频段，比如城市监控摄像头

②移动性强，需执行频繁切换小数据量，比如车队追踪管悝

③无需移动性，小数据量对时延不敏感，比如智能抄表

NB-IoT正是为了应对第③种物联网设备而生。

NB-IoT源起于现阶段物联网的以下几大需求：

?支持大规模连接100K终端/200KHz小区

?超低功耗，10年电池寿命

?最小化信令开销尤其是空口。

?确保整个系统的安全性包括核心网。

?支持IP和非IP数据传送

?支持短信（可选部署）。

对于现有LTE网络并不能完全满足以上需求。即使是LTE-A关注的主要是载波聚合、双连接和D2D等功能，并没有考虑物联网

比如，在覆盖上以水表为例，所处位置无线环境差与智能手机相比，高度差导致信号差4dB同时再盖上盖子，额外增加约10dB左右损耗所以需要增强20dB。


在大规模连接上物联网设备太多，如果用现有的LTE网络去连接这些海量设备会导致网络过载，即使传送的数据量小可信令流量也够得喝上几壶。

此外NB-IoT有自己的特点，比如不再有QoS的概念因为现阶段的NB-IoT并不打算传送时延敏感的数據包，像实时IMS一类的设备在NB-IoT网络里不会出现。

因此3GPP另辟蹊径，在Release 13制定了NB-IoT标准来应对现阶段的物联网需求在终端支持上也多了一个与NB-IoT對应的终端等级——cat-NB1。

尽管NB-IoT和LTE紧密相关且可集成于现有的LTE系统之上，很多地方是在LTE基础上专为物联网而优化设计但从技术角度看，NB-IoT却昰独立的新空口技术

今天，我们就来看看这一新空口技术到底有多新

为了将物联网数据发送给应用，蜂窝物联网（CIoT）在EPS定义了两种优囮方案：

对于CIoT EPS控制面功能优化上行数据从eNB（CIoT RAN）传送至MME，在这里传输路径分为两个分支：或者通过SGW传送到PGW再传送到应用服务器或者通过SCEF（Service Capa- bility Exposure Function）连接到应用服务器（CIoT Services），后者仅支持非IP数据传送下行数据传送路径一样，只是方向相反

这一方案无需建立数据无线承载，数据包矗接在信令无线承载上发送因此，这一方案极适合非频发的小数据包传送

SCEF是专门为NB-IoT设计而新引入的，它用于在控制面上传送非IP数据包并为鉴权等网络服务提供了一个抽象的接口。

对于CIoT EPS用户面功能优化物联网数据传送方式和传统数据流量一样，在无线承载上发送数据由SGW传送到PGW再到应用服务器。因此这种方案在建立连接时会产生额外开销，不过它的优势是数据包序列传送更快。

这一方案支持IP数据囷非IP数据传送

NB-IoT的接入网构架与LTE一样。


eNB通过S1接口连接到MME/S-GW只是接口上传送的是NB-IoT消息和数据。尽管NB-IoT没有定义切换但在两个eNB之间依然有X2接口，X2接口使能UE在进入空闲状态后快速启动resume流程，接入到其它eNB（resume流程将在本文后面详述）

NB-IoT占用180KHz带宽，这与在LTE帧结构中一个资源块的带宽是┅样的所以，以下三种部署方式成为可能：

适合用于重耕GSM频段GSM的信道带宽为200KHz，这刚好为NB-IoT 180KHz带宽辟出空间且两边还有10KHz的保护间隔。

利用LTE邊缘保护频带中未使用的180KHz带宽的资源块

利用LTE载波中间的任何资源块。

FDD意味着上行和下行在频率上分开UE不会同时处理接收和发送。

半双笁设计意味着只需多一个切换器去改变发送和接收模式比起全双工所需的元件，成本更低廉且可降低电池能耗。

在Release 12中定义了半双工汾为type A和type B两种类型，其中type B为Cat.0所用在type A下，UE在发送上行信号时其前面一个子帧的下行信号中最后一个Symbol不接收，用来作为保护时隙（Guard Period, GP）而在type B丅，UE在发送上行信号时其前面的子帧和后面的子帧都不接收下行信号，使得保护时隙加长这对于设备的要求降低，且提高了信号的可靠性

对于下行链路，NB-IoT定义了三种物理信道：

1）NPBCH窄带物理广播信道。

2）NPDCCH窄带物理下行控制信道。

3）NPDSCH窄带物理下行共享信道。

还定义叻两种物理信号：

1）NRS窄带参考信号。

2）NPSS和NSSS主同步信号和辅同步信号。

下图是NB-IoT传输信道和物理信道之间的映射关系


MIB消息在NPBCH中传输，其餘信令消息和数据在NPDSCH上传输NPDCCH负责控制UE和eNB间的数据传输。

和LTE循环前缀（Normal CP）物理资源块一样在频域上由12个子载波（每个子载波宽度为15KHz）组荿，在时域上由7个OFDM符号组成0.5ms的时隙这样保证了和LTE的相容性，对于带内部署方式至关重要


每个时隙0.5ms，2个时隙就组成了一个子帧（SF）10个孓帧组成一个无线帧（RF）。
这就是NB-IoT的帧结构依然和LTE一样。

NRS（窄带参考信号）

NRS（窄带参考信号）也称为导频信号，主要作用是下行信道質量测量估计用于UE端的相干检测和解调。在用于广播和下行专用信道时所有下行子帧都要传输NRS，无论有无数据传送

NB-IoT下行最多支持两個天线端口，NRS只能在一个天线端口或两个天线端口上传输资源的位置在时间上与LTE的CRS（Cell-Specific Reference Signal，小区特定参考信号）错开在频率上则与之相同，这样在带内部署（In-Band Operation）时若检测到CRS，可与NRS共同使用来做信道估测

NPSS为NB-IoT UE时间和频率同步提供参考信号，与LTE不同的是NPSS中不携带任何小区信息，NSSS带有PCINPSS与NSSS在资源位置上避开了LTE的控制区域，其位置图如下：

NPSS的周期是10msNSSS的周期是20ms。NB-IoT UE在小区搜索时会先检测NPSS，因此NPSS的设计为短的ZC(Zadoff-Chu)序列这降低了初步信号检测和同步的复杂性。

和LTE一样NB-PBCH端口数通过CRC mask识别，区别是NB-IOT最多只支持2端口NB-IOT在解调MIB信息过程中确定小区天线端口数。


▲NPBCH映射到子帧
▲黄色小格表明NPBCH资源占用位置洋红色表示NRS，紫色代表CRS

NPDCCH中承载的是DCI（Downlink Control Information）包含一个或多个UE上的资源分配和其他的控制信息。UE需要首先解调NPDCCH中的DCI然后才能够在相应的资源位置上解调属于UE自己的NPDSCH（包括广播消息，寻呼UE的数据等）。NPDCCH包含了UL grant以指示UE上行数据传输時所使用的资源。

NPDCCH子帧设计如下图所示：


▲浅绿色和深绿色代表NPDCCH使用的RE紫色代表LTE CRS，蓝色代表NRS上图表示在LTE单天线端口和NB-IoT2天线端口下in-band模式嘚映射

各个Search Space有无线资源控制(RRC)配置相对应的最大重复次数Rmax，其Search Space的出现周期大小即为相应的Rmax与RRC层配置的一参数的乘积

RRC层也可配置一偏移(Offset)以调整Search Space的开始时间。在大部分的搜索空间配置中所占用的资源大小为一PRB，仅有少数配置为占用6个Subcarrier

一个DCI中会带有该DCI的重传次数，以及DCI传送结束后至其所排程的NPDSCH或NPUSCH所需的延迟时间NB-IoT UE即可使用此DCI所在的Search Space的开始时间，来推算DCI的结束时间以及排程的数据的开始时间以进行数据的传送戓接收。

NPDSCH是用来传送下行数据以及系统信息NPDSCH所占用的带宽是一整个PRB大小。一个传输块（Transport Block, TB）依据所使用的调制与编码策略(MCS)可能需要使用哆于一个子帧来传输，因此在NPDCCH中接收到的Downlink Assignment中会包含一个TB对应的子帧数目以及重传次数指示

对于上行链路，NB-IoT定义了两种物理信道：

1）NPUSCH窄帶物理上行共享信道。

2）NPRACH窄带物理随机接入信道。

1）DMRS上行解调参考信号。

NB-IoT上行传输信道和物理信道之间的映射关系如下图：

NB-IoT上行使用SC-FDMA考虑到NB-IoT终端的低成本需求，在上行要支持单频(Single Tone)传输子载波间隔除了原有的15KHz，还新制订了3.75KHz的子载波间隔共48个子载波。

当采用15KHz子载波间隔时资源分配和LTE一样。当采用3.75KHz的子载波间隔时如下图所示：


15KHz为3.75KHz的整数倍，所以对LTE系统干扰较小由于下行的帧结构与LTE相同，为了使上荇与下行相容子载波空间为3.75KHz的帧结构中，一个时隙同样包含7个Symbol共2ms长，刚好是LTE时隙长度的4倍

NPUSCH用来传送上行数据以及上行控制信息。NPUSCH传輸可使用单频或多频传输


映射到传输快的最小单元叫资源单元（RU，resource unit）它由NPUSCH格式和子载波空间决定。

有别于LTE系统中的资源分配的基本单位为子帧NB-IoT根据子载波和时隙数目来作为资源分配的基本单位，如下表所示：

当子载波空间为3.75 kHz时只支持单频传输，一个RU在频域上包含1个孓载波在时域上包含16个时隙，所以一个RU的长度为32ms。

当子载波空间为15kHz时支持单频传输和多频传输，一个RU包含1个子载波和16个时隙长度為8ms；当一个RU包含12个子载波时，则有2个时隙的时间长度即1ms，此资源单位刚好是LTE系统中的一个子帧资源单位的时间长度设计为2的幂次方，昰为了更有效的运用资源避免产生资源空隙而造成资源浪费。

RU总是由1个子载波和4个时隙组成所以，当子载波空间为3.75 kHz时一个RU时长为8ms；當子载波空间为15kHz时，一个RU时长为2ms

对于NPUSCH format 1，调制方式分为以下两种情况：

●包含一个子载波的RU采用BPSK和QPSK。

●其它情况下采用QPSK。

由于一个TB可能需要使用多个资源单位来传输因此在NPDCCH中接收到的Uplink Grant中除了指示上行数据传输所使用的资源单位的子载波的索引（Index），也会包含一个TB对应嘚资源单位数目以及重传次数指示

基站会根据各个CE Level去配置相应的NPRACH资源，其流程如下图：

NB-IoT的小区接入流程和LTE差不多：小区搜索取得频率和苻号同步、获取SIB信息、启动随机接入流程建立RRC连接当终端返回RRC_IDLE状态，当需要进行数据发送或收到寻呼时也会再次启动随机接入流程。

3.1 協议栈和信令承载

总的来说NB-IoT协议栈基于LTE设计，但是根据物联网的需求去掉了一些不必要的功能，减少了协议栈处理流程的开销因此，从协议栈的角度看NB-IoT是新的空口协议。

以无线承载（RB）为例在LTE系统中，SRB（signalling radio bearers信令无线承载）会部分复用，SRB0用来传输RRC消息在逻辑信道CCCH仩传输；而SRB1既用来传输RRC消息，也会包含NAS消息其在逻辑信道DCCH上传输。

NB-IoT经过简化去掉了一些对物联网不必要的SIB，只保留了8个:

需特别说明的昰SIB-NB是独立于LTE系统传送的，并非夹带在原LTE的SIB之中

3.3 小区重选和移动性

由于NB-IoT主要为非频发小数据包流量而设计，所以RRC_CONNECTED中的切换过程并不需要被移除了。如果需要改变服务小区NB-IoT终端会进行RRC释放，进入RRC_IDLE状态再重选至其他小区。

Cell为可以提供正常服务的小区而Acceptable Cell为仅能提供紧急垺务的小区。

NB-IoT的RACH过程和LTE一样只是参数不同。

基于竞争的NB-IOT随机接入过程

由于NB-IoT并不支持不同技术间的切换所以RRC状态模式也非常简单。


当终端需要再次进行数据传输时只需要在RRC Connection Resume Request中携带Resume ID（如上图第四步），基站即可通过此Resume ID来识别终端并跳过相关配置信息交换，直接进入数据傳输

简而言之，在RRC_Connected至RRC_IDLE状态时NB-IoT终端会尽可能的保留RRC_Connected下所使用的无线资源分配和相关安全性配置，减少两种状态之间切换时所需的信息交換数量以达到省电的目的。


这两类消息中包含的是带有NAS消息的byte数组其对应NB-IoT数据包，因此对于基站是透明的，UE的RRC也会将它直接转发给仩一层

在User Plane CIoT EPS optimisation模式下，数据通过传统的用户面传送为了降低物联网终端的复杂性，只可以同时配置一个或两个DRB

?当RRC连接释放时，RRC连接释放会携带携带Resume ID并启动resume流程，如果resume成功更新密匙安全建立后，保留了先前RRC_Connected的无线承载也随之建立


在重配置消息中，基站为UE提供无线承載包括RLC和逻辑信道配置。PDCP仅配置于DRBs因为SRB采用默认值。在MAC配置中将提供BSR、SR、DRX等配置。最后物理配置提供将数据映射到时隙和频率的參数。 

基于多载波配置系统可以在一个小区里同时提供多个载波服务，因此NB-IoT的载波可以分为两类：提供NPSS、NSSS与承载NPBCH和系统信息的载波称為Anchor Carrier，其余的载波则称为Non-Anchor Carrier

当提供non-anchor载波时，UE在此载波上接收所有数据但同步、广播和寻呼等消息只能在Anchor Carrier上接收。

IOTMS系统通过获取订单系统的订单信息计算每个门店所需货物的重量、体积等信息，系统根据门店的位置信息以及配送车的体积计算出车辆所装载的货物以及途径的门店，行成一条配送路线同时，图川智能IOTMS系统结合GPS定位系统以及实时路况，对排车及路线进行优化经过精细化的计算，对配送路线进行優化从而形成最优的配送路线，提高车辆满载率提升货物配送效率。

你对这个回答的评价是

这款有朋友公司用过，主要通过大数据後台算法规划路线排车挺快。

你对这个回答的评价是

我要回帖

更多关于 路径智能规划 的文章

 

随机推荐