ICS35.110CCSM1123Specificationfortechnologyofmobilepiggybacknetwork前言 2規范性引用文件 3術語和定義 4縮略語 5移動捎帶網絡架構 5.1概述 5.2業務需求 5.3網絡架構 6網絡實體要求 6.1移動捎帶節點 6.2移動捎帶終端設備 6.3接入網 6.4管理平臺 7控制要求 7.1接入控制 7.2IP協議 7.3捎帶節點移動性管理 7.4移動捎帶傳輸模式要求 7.5管理平臺需求 8試驗方法 8.1試驗說明 8.2試驗環境和配置 8.3試驗步驟 8.4試驗通過準則 本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中共黑龍江省委軍民融合發展委員會辦公室提出并歸口。本文件起草單位：哈爾濱工業大學、黑龍江省寬帶無線通信與網絡重點實驗室、彌綸科技有限公司、黑龍江省儀器儀表標準化技術委員會。本文件主要起草人：孟維曉、何晨光、王喆、陳舒怡、葉亮、韓帥、馬琳、吳塵雨、周暢。本文件確立了移動捎帶網絡架構，規定了移動捎帶網絡技術的網絡實體要求、控制要求，描述了試驗方法。本文件適用于移動捎帶網絡技術所提供的應用、業務及相關網絡和設備的設計和技術開發。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本IETFRFC49l9低功耗無線個人區域網(LR-WPAN)概述和要求3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1移動捎帶網絡技術mobilepiggybacknetworktechnology利用網絡內的移動節點將數據從終端傳遞至核心網絡的一種方法。3.2移動捎帶節點mobilepiggybacknode具有移動性，支持無線通信，能夠執行移動捎帶網絡技術的路由協議的網絡設備。3.3移動捎帶終端設備mobilepiggybackterminaldevices移動捎帶網絡中，產生數據的終端設備。3.4移動捎帶業務mobilepiggybackservice通過移動捎帶網絡技術進行數據傳輸的服務。注：業務特點是主要用于上行傳輸，對傳輸延遲具有較高的容忍度。4縮略語下列縮略語適用于本文件。2G：第二代移動通信技術（2ndGenerationMobileCommunicationTechnology）3G：第三代移動通信技術（3rdGenerationMobileCommunicationTechnology）4G:第四代移動通信技術（4thGenerationMobileCommunicationTechnology）5G:第五代移動通信技術（5thGenerationMobileCommunicationTechnology）ACK：確認（Acknowledgement）FTTx：光纖接入（Fiber-to-the-x）IP：互聯網協議（InternetProtocol）IPv4：網際協議第四版（InternetProtocolversion4）IPv6：網際協議第六版（InternetProtocolversion6）MAC：媒體存取控制地址（MediaAccessControlAddress）mMTC：海量機器類通信（massiveMachineTypeCommunication）QoS：服務質量（QualityofService）REST：表述性狀態傳遞（RepresentationalStateTransfer）UI：用戶接口（UserInterface）URI：統一資源標識符（UniformResourceIdentifier）WSN：無線傳感器網絡（WirelessSensorNetwork）xDSL：各種數字用戶線路（xDigitalSubscriberLine）5移動捎帶網絡架構5.1概述移動捎帶網絡實體由移動捎帶終端設備、移動捎帶節點、接入網和管理平臺組成，網絡中的這些實體支持移動捎帶傳輸協議。移動捎帶協議允許移動捎帶節點利用其移動性，通過攜帶和轉發的方式，將數據從移動捎帶終端設備傳遞至接入網絡。由于這一傳輸過程利用了現有的交通運輸設施，不需增加額外的設備開銷，同時也不改變原有交通網絡的結構，因此稱為移動捎帶。5.2業務需求5.2.1移動捎帶業務屬性包括：a)支持節點移動性；b)支持節點休眠輪替工作的節能模式；c)支持定制型節點的數據匯報，包括“周期性”“事件驅動”“查詢”和“持續性上報”等類d)支持數據具有不同的優先級；e)支持群組分簇管理；f)支持數據級數據融合、特征級數據融合或決策級數據融合；g)容忍數據損失。5.2.2移動捎帶業務安全屬性包括：b)終端入網認證；c)數據完整性檢驗。5.3網絡架構在網絡中，移動捎帶終端設備通常是通信能力有限的低速設備，位于網絡覆蓋不足的地區，移動捎帶終端設備產生網絡中的源數據。移動捎帶節點是具有移動和通信能力的網絡節點，典型的移動捎帶節點包括汽車、火車和無人機等，負責數據的匯聚與處理。管理平臺則用于實現網絡中實體設備的入網認證，同時負責業務內容的管理和計費。移動捎帶網絡架構按照圖1構建。圖1移動捎帶網絡構架6網絡實體要求6.1移動捎帶節點符合下列要求：a)支持移動捎帶終端內部數據匯聚并能提供所需要的協調；b)支持以2G、3G、4G、5G、xDSL、FTTx、寬帶無線接入、衛星/微波等遠距離通信接入方式的一c)支持管理平臺對其進行接入認證、業務管理和安全管理；d)支持基于不同業務下的移動捎帶終端調度；e)支持管理平臺對節點運行狀態等信息的監測；f)支持移動捎帶終端的配置與組網、協議轉換、地址映射和數據轉發等功能；g)支持網對移動捎帶終端節點的流量、任務、內容計費；h)支持本地管理用戶賬號的添加、刪除，賬號信息的修改和查詢；i)支持對移動捎帶終端節點的接入控制、認證和授權。6.2移動捎帶終端設備符合下列要求：a)支持將數據直接或通過移動捎帶終端設備傳遞到移動捎帶節點；b)支持移動捎帶節點、管理平臺對移動捎帶終端設備的接入認證、參數和軟件配置等；c)支持移動捎帶節點、管理平臺對移動捎帶終端設備的狀態監測；d)支持業務和設備安全機制；e)支持獲取移動捎帶終端設備的流量、任務、內容信息。6.3接入網符合下列要求：a)支持以2G、3G、4G、5G、xDSL、FTTx、寬帶無線接入、衛星/微波等遠距離通信接入方式的一種或多種；b)支持多業務流連接；c)支持多種傳輸速率、時延要求、數據包長度下的可靠傳輸和QoS；d)支持對應急情況提供高優先級接入；e)支持管理平臺安全機制。6.4管理平臺符合下列要求：a)支持業務數據的管理和處理；b)支持設備入網的認證；c)支持對網絡實體狀態等信息的監測；d)支持對移動捎帶節點和移動捎帶終端設備的流量、任務、內容計費；e)支持業務參數和業務相關軟件的配置；f)支持處理和業務狀態的監測和控制，并能夠針對業務請求對資源做出調度決策。7控制要求7.1接入控制7.1.1移動捎帶節點的接入符合IETFRFC49l9IPv6的規定。7.1.2移動捎帶終端設備的接入移動捎帶終端選擇下述兩種方式中的一種實現接入：a)網絡接入點控制方式。由網絡中的接入控制節點判斷是否允許移動捎帶終端設備接入網絡，允許加入后，為其分配相應的網絡接入資源。b)網關代理方式。當移動捎帶終端設備通過網關接入網絡時，先要對網關進行驗證。當網關通過認證后，移動捎帶終端設備向該網關發起入網請求。網關根據網絡的接入要求或預配置，對移動捎帶終端設備進行接入認證。其中，預配置是指在移動捎帶終端設備加入移動捎帶節點前已經獲得加入網絡所需的網絡配置參數并進行了必要的配置。7.1.3移動捎帶終端設備接入流程移動捎帶終端設備接入流程見圖2，接入操作步驟如下：a)等待移動捎帶節點：當移動捎帶終端設備有數據發送時，需等待移動捎帶節點的到來；b)發送無線鏈路建立請求：當移動捎帶節點到達移動移動捎帶終端設備可通信區域內時，與移動捎帶節點發送無線鏈路建立請求；c)地址分配與認證：當移動捎帶節點收到移動捎帶終端設備的無線鏈路建立請求后，移動捎帶節點獲取移動捎帶終端設備IP地址及其業務信息，必要時對移動捎帶終端設備進行認證；d)無線傳輸連接建立：當移動捎帶節點識別移動捎帶終端設備的身份信息后，向其發送其可用信道信息，并向移動捎帶終端設備發送其移動的信息；e)數據上傳：移動捎帶終端設備將待傳輸的信息封裝成數據幀，并加入業務的優先級信息，上傳到捎帶節點上；f)數據校驗：移動捎帶節點對移動捎帶終端設備上傳的數據幀進行校驗，確保接收信號的正確性。如果正確接收進入g）；如果錯誤接收返回e）。并將重傳記錄次數增加1次。當重傳記錄次數超過一定閾值后，終止與移動捎帶終端設備的連接；g)配置移動捎帶方式：移動捎帶節點根據傳輸業務的QoS需求，基于移動捎帶傳輸協議，選擇移動捎帶方式；h)移動捎帶終端設備選擇是否繼續傳輸：移動捎帶終端設備成功將數據傳輸到移動捎帶節點后，可以根據其QoS需求選擇是否向其他捎帶節點傳輸業務數據。如果無需傳輸，則進入i），否則返回ai)業務終止：移動捎帶終端設備等待下次業務數據的到來。等待移動捎帶節點<>否捎帶節點是否到來無線傳輸連接建立否是否滿足捎帶條件地址分配數據上傳否數據包是否成功校驗配置捎帶方式記錄重傳次數<>否是否達到丟棄閾值是開始等待移動捎帶節點<>否捎帶節點是否到來無線傳輸連接建立否是否滿足捎帶條件地址分配數據上傳否數據包是否成功校驗配置捎帶方式記錄重傳次數<>否是否達到丟棄閾值是是是地面終端是否是是繼續進行捎帶否流程終止流程終止圖2移動捎帶終端設備接入流程8試驗方法7.1.4網絡實體入網新增網絡實體在入網絡前經過管理平臺認證以獲準接入網絡。移動捎帶網絡中各實體支持IP協議，其IP地址可采用全局IPv6/IPv4地址或私有IPv4地址。私有IP地址可由移動捎帶節點分配，具體要求符合IPv6的技術規范。7.3捎帶節點移動性管理當移動捎帶節點脫離原接入網范圍，進入到接入網范圍時，原接入網和新接入網及時更新各自的配置，并由網關通知管理平臺，完成移動捎帶節點的切換參數配置。7.4移動捎帶傳輸模式要求移動捎帶節點根據移動捎帶終端設備業務數據量、優先級、時延容忍、可靠性，選擇以下傳輸策略中的一種。a)僅移動捎帶：對于QoS要求低的業務，移動捎帶節點采用僅移動捎帶傳輸方式。數據傳輸中將終端數據一直存儲在其處理器中，直到移動捎帶節點到達某一接入網絡范圍內時，再將移動捎帶終端設備業務數據傳輸到接入網中。b)移動捎帶+多跳傳輸：對于QoS要求高的業務，移動捎帶節點實現捎帶傳輸方式的同時，尋找合適的其他移動捎帶節點作為轉發節點。業務數據在多個移動捎帶節點之間通過多跳傳輸的方式實現設備入網。注：在移動捎帶傳輸中，移動轉發節點可以在管理平臺統一的調度和控制下實現信息互傳，同時也可以通過節點間7.5管理平臺需求管理平臺支持對網絡實體進行業務和入網管理，管理平臺支持的功能如下。1)業務生命周期管理：管理平臺對有業務的生命周期進行管理；2)業務相關信息管理：管理平臺對不同業務和設備相關信息進行記錄和查詢。1)管理平臺對移動捎帶節點所采集并上傳的數據進行管理并提供應用接口，包括存儲、相關關系映射、數據融合等；2)管理平臺對業務流量進行監控和控制；3)管理平臺能結合不同應用的特征和數據及流量情況對網絡資源進行調度。1)管理平臺支持對網絡實體接入網絡的認證和業務安全管理機制；2)管理記錄移動捎帶節點平臺的重要事件以及日志信息。d)配置管理：管理平臺支持對業務參數的配置。8.1試驗說明移動捎帶技術基于交通網絡中已有的車輛資源，將移動捎帶通信設備裝備到交通工具中，測試的交通工具是測試車輛。在交通工具運行的過程中，移動捎帶通信設備采集傳感器的數據并存儲起來，在經過5G基站附近區域的時候，再將數據上傳到5G網絡中，以此實現信息的無感捎帶。考慮到城郊地區產生的物聯網業務具有高時延容忍度、大容量、低速率的特點，使得捎帶式移動物聯網成為可能。8.2試驗環境和配置測量設備按照圖3的連接示意圖進行配置。測試設備包括5G核心網、5G基站、移動捎帶節點、物聯網傳感器和視頻采集攝像頭。業務速率測試分為三個部分：低速業務（10kbps）、中速業務（100kbps）和高速業務（2Mbps）。低速業務由溫度和光照傳感器組成，高速業務由視頻采集模塊執行。低速傳感器通過LoRa與移動捎帶設備連接，高速傳感器則通