DB23T 3889-2024移动捎带网络技术规范

ICS35.110CCSM1123Specificationfortechnologyofmobilepiggybacknetwork前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4缩略语 5移动捎带网络架构 5.1概述 5.2业务需求 5.3网络架构 6网络实体要求 6.1移动捎带节点 6.2移动捎带终端设备 6.3接入网 6.4管理平台 7控制要求 7.1接入控制 7.2IP协议 7.3捎带节点移动性管理 7.4移动捎带传输模式要求 7.5管理平台需求 8试验方法 8.1试验说明 8.2试验环境和配置 8.3试验步骤 8.4试验通过准则 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中共黑龙江省委军民融合发展委员会办公室提出并归口。本文件起草单位：哈尔滨工业大学、黑龙江省宽带无线通信与网络重点实验室、弥纶科技有限公司、黑龙江省仪器仪表标准化技术委员会。本文件主要起草人：孟维晓、何晨光、王喆、陈舒怡、叶亮、韩帅、马琳、吴尘雨、周畅。本文件确立了移动捎带网络架构，规定了移动捎带网络技术的网络实体要求、控制要求，描述了试验方法。本文件适用于移动捎带网络技术所提供的应用、业务及相关网络和设备的设计和技术开发。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本IETFRFC49l9低功耗无线个人区域网(LR-WPAN)概述和要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1移动捎带网络技术mobilepiggybacknetworktechnology利用网络内的移动节点将数据从终端传递至核心网络的一种方法。3.2移动捎带节点mobilepiggybacknode具有移动性，支持无线通信，能够执行移动捎带网络技术的路由协议的网络设备。3.3移动捎带终端设备mobilepiggybackterminaldevices移动捎带网络中，产生数据的终端设备。3.4移动捎带业务mobilepiggybackservice通过移动捎带网络技术进行数据传输的服务。注：业务特点是主要用于上行传输，对传输延迟具有较高的容忍度。4缩略语下列缩略语适用于本文件。2G：第二代移动通信技术（2ndGenerationMobileCommunicationTechnology）3G：第三代移动通信技术（3rdGenerationMobileCommunicationTechnology）4G:第四代移动通信技术（4thGenerationMobileCommunicationTechnology）5G:第五代移动通信技术（5thGenerationMobileCommunicationTechnology）ACK：确认（Acknowledgement）FTTx：光纤接入（Fiber-to-the-x）IP：互联网协议（InternetProtocol）IPv4：网际协议第四版（InternetProtocolversion4）IPv6：网际协议第六版（InternetProtocolversion6）MAC：媒体存取控制地址（MediaAccessControlAddress）mMTC：海量机器类通信（massiveMachineTypeCommunication）QoS：服务质量（QualityofService）REST：表述性状态传递（RepresentationalStateTransfer）UI：用户接口（UserInterface）URI：统一资源标识符（UniformResourceIdentifier）WSN：无线传感器网络（WirelessSensorNetwork）xDSL：各种数字用户线路（xDigitalSubscriberLine）5移动捎带网络架构5.1概述移动捎带网络实体由移动捎带终端设备、移动捎带节点、接入网和管理平台组成，网络中的这些实体支持移动捎带传输协议。移动捎带协议允许移动捎带节点利用其移动性，通过携带和转发的方式，将数据从移动捎带终端设备传递至接入网络。由于这一传输过程利用了现有的交通运输设施，不需增加额外的设备开销，同时也不改变原有交通网络的结构，因此称为移动捎带。5.2业务需求5.2.1移动捎带业务属性包括：a)支持节点移动性；b)支持节点休眠轮替工作的节能模式；c)支持定制型节点的数据汇报，包括“周期性”“事件驱动”“查询”和“持续性上报”等类d)支持数据具有不同的优先级；e)支持群组分簇管理；f)支持数据级数据融合、特征级数据融合或决策级数据融合；g)容忍数据损失。5.2.2移动捎带业务安全属性包括：b)终端入网认证；c)数据完整性检验。5.3网络架构在网络中，移动捎带终端设备通常是通信能力有限的低速设备，位于网络覆盖不足的地区，移动捎带终端设备产生网络中的源数据。移动捎带节点是具有移动和通信能力的网络节点，典型的移动捎带节点包括汽车、火车和无人机等，负责数据的汇聚与处理。管理平台则用于实现网络中实体设备的入网认证，同时负责业务内容的管理和计费。移动捎带网络架构按照图1构建。图1移动捎带网络构架6网络实体要求6.1移动捎带节点符合下列要求：a)支持移动捎带终端内部数据汇聚并能提供所需要的协调；b)支持以2G、3G、4G、5G、xDSL、FTTx、宽带无线接入、卫星/微波等远距离通信接入方式的一c)支持管理平台对其进行接入认证、业务管理和安全管理；d)支持基于不同业务下的移动捎带终端调度；e)支持管理平台对节点运行状态等信息的监测；f)支持移动捎带终端的配置与组网、协议转换、地址映射和数据转发等功能；g)支持网对移动捎带终端节点的流量、任务、内容计费；h)支持本地管理用户账号的添加、删除，账号信息的修改和查询；i)支持对移动捎带终端节点的接入控制、认证和授权。6.2移动捎带终端设备符合下列要求：a)支持将数据直接或通过移动捎带终端设备传递到移动捎带节点；b)支持移动捎带节点、管理平台对移动捎带终端设备的接入认证、参数和软件配置等；c)支持移动捎带节点、管理平台对移动捎带终端设备的状态监测；d)支持业务和设备安全机制；e)支持获取移动捎带终端设备的流量、任务、内容信息。6.3接入网符合下列要求：a)支持以2G、3G、4G、5G、xDSL、FTTx、宽带无线接入、卫星/微波等远距离通信接入方式的一种或多种；b)支持多业务流连接；c)支持多种传输速率、时延要求、数据包长度下的可靠传输和QoS；d)支持对应急情况提供高优先级接入；e)支持管理平台安全机制。6.4管理平台符合下列要求：a)支持业务数据的管理和处理；b)支持设备入网的认证；c)支持对网络实体状态等信息的监测；d)支持对移动捎带节点和移动捎带终端设备的流量、任务、内容计费；e)支持业务参数和业务相关软件的配置；f)支持处理和业务状态的监测和控制，并能够针对业务请求对资源做出调度决策。7控制要求7.1接入控制7.1.1移动捎带节点的接入符合IETFRFC49l9IPv6的规定。7.1.2移动捎带终端设备的接入移动捎带终端选择下述两种方式中的一种实现接入：a)网络接入点控制方式。由网络中的接入控制节点判断是否允许移动捎带终端设备接入网络，允许加入后，为其分配相应的网络接入资源。b)网关代理方式。当移动捎带终端设备通过网关接入网络时，先要对网关进行验证。当网关通过认证后，移动捎带终端设备向该网关发起入网请求。网关根据网络的接入要求或预配置，对移动捎带终端设备进行接入认证。其中，预配置是指在移动捎带终端设备加入移动捎带节点前已经获得加入网络所需的网络配置参数并进行了必要的配置。7.1.3移动捎带终端设备接入流程移动捎带终端设备接入流程见图2，接入操作步骤如下：a)等待移动捎带节点：当移动捎带终端设备有数据发送时，需等待移动捎带节点的到来；b)发送无线链路建立请求：当移动捎带节点到达移动移动捎带终端设备可通信区域内时，与移动捎带节点发送无线链路建立请求；c)地址分配与认证：当移动捎带节点收到移动捎带终端设备的无线链路建立请求后，移动捎带节点获取移动捎带终端设备IP地址及其业务信息，必要时对移动捎带终端设备进行认证；d)无线传输连接建立：当移动捎带节点识别移动捎带终端设备的身份信息后，向其发送其可用信道信息，并向移动捎带终端设备发送其移动的信息；e)数据上传：移动捎带终端设备将待传输的信息封装成数据帧，并加入业务的优先级信息，上传到捎带节点上；f)数据校验：移动捎带节点对移动捎带终端设备上传的数据帧进行校验，确保接收信号的正确性。如果正确接收进入g）；如果错误接收返回e）。并将重传记录次数增加1次。当重传记录次数超过一定阈值后，终止与移动捎带终端设备的连接；g)配置移动捎带方式：移动捎带节点根据传输业务的QoS需求，基于移动捎带传输协议，选择移动捎带方式；h)移动捎带终端设备选择是否继续传输：移动捎带终端设备成功将数据传输到移动捎带节点后，可以根据其QoS需求选择是否向其他捎带节点传输业务数据。如果无需传输，则进入i），否则返回ai)业务终止：移动捎带终端设备等待下次业务数据的到来。等待移动捎带节点<>否捎带节点是否到来无线传输连接建立否是否满足捎带条件地址分配数据上传否数据包是否成功校验配置捎带方式记录重传次数<>否是否达到丢弃阈值是开始等待移动捎带节点<>否捎带节点是否到来无线传输连接建立否是否满足捎带条件地址分配数据上传否数据包是否成功校验配置捎带方式记录重传次数<>否是否达到丢弃阈值是是是地面终端是否是是继续进行捎带否流程终止流程终止图2移动捎带终端设备接入流程8试验方法7.1.4网络实体入网新增网络实体在入网络前经过管理平台认证以获准接入网络。移动捎带网络中各实体支持IP协议，其IP地址可采用全局IPv6/IPv4地址或私有IPv4地址。私有IP地址可由移动捎带节点分配，具体要求符合IPv6的技术规范。7.3捎带节点移动性管理当移动捎带节点脱离原接入网范围，进入到接入网范围时，原接入网和新接入网及时更新各自的配置，并由网关通知管理平台，完成移动捎带节点的切换参数配置。7.4移动捎带传输模式要求移动捎带节点根据移动捎带终端设备业务数据量、优先级、时延容忍、可靠性，选择以下传输策略中的一种。a)仅移动捎带：对于QoS要求低的业务，移动捎带节点采用仅移动捎带传输方式。数据传输中将终端数据一直存储在其处理器中，直到移动捎带节点到达某一接入网络范围内时，再将移动捎带终端设备业务数据传输到接入网中。b)移动捎带+多跳传输：对于QoS要求高的业务，移动捎带节点实现捎带传输方式的同时，寻找合适的其他移动捎带节点作为转发节点。业务数据在多个移动捎带节点之间通过多跳传输的方式实现设备入网。注：在移动捎带传输中，移动转发节点可以在管理平台统一的调度和控制下实现信息互传，同时也可以通过节点间7.5管理平台需求管理平台支持对网络实体进行业务和入网管理，管理平台支持的功能如下。1)业务生命周期管理：管理平台对有业务的生命周期进行管理；2)业务相关信息管理：管理平台对不同业务和设备相关信息进行记录和查询。1)管理平台对移动捎带节点所采集并上传的数据进行管理并提供应用接口，包括存储、相关关系映射、数据融合等；2)管理平台对业务流量进行监控和控制；3)管理平台能结合不同应用的特征和数据及流量情况对网络资源进行调度。1)管理平台支持对网络实体接入网络的认证和业务安全管理机制；2)管理记录移动捎带节点平台的重要事件以及日志信息。d)配置管理：管理平台支持对业务参数的配置。8.1试验说明移动捎带技术基于交通网络中已有的车辆资源，将移动捎带通信设备装备到交通工具中，测试的交通工具是测试车辆。在交通工具运行的过程中，移动捎带通信设备采集传感器的数据并存储起来，在经过5G基站附近区域的时候，再将数据上传到5G网络中，以此实现信息的无感捎带。考虑到城郊地区产生的物联网业务具有高时延容忍度、大容量、低速率的特点，使得捎带式移动物联网成为可能。8.2试验环境和配置测量设备按照图3的连接示意图进行配置。测试设备包括5G核心网、5G基站、移动捎带节点、物联网传感器和视频采集摄像头。业务速率测试分为三个部分：低速业务（10kbps）、中速业务（100kbps）和高速业务（2Mbps）。低速业务由温度和光照传感器组成，高速业务由视频采集模块执行。低速传感器通过LoRa与移动捎带设备连接，高速传感器则通