《基于窄带物联网(NB-IoT)的道路照明智能控制系统技术规范》.docx

CSA/基于窄带物联网NB-IoT的道路照明智能掌握系统技术标准Technical specification for smart control system of road lighting based on NarrowBand Internet of Things (NB-IoT)版本：V01.00CSA/CIEST/CSA 052-2023/ CIES 015-2023目录前言I1 总则32 标准性引用文件33 术语和缩略语43.1 术语43.2 缩略语64 掌握系统64.1 总体要求64.2 系统架构64.3 系统功能74.4 系统性能指标85 单灯掌握器85.1 牢靠性85.2 安全性95.3 绝缘性能95.4 电磁兼容性95.5 环境适应性95.6 构造要求95.7 通信要求96 NB-IoT 网络通信系统要求96.1 NB-IoT 网络技术要求96.2 IoT 平台要求107 中心治理系统108 调试与验收108.1 道路照明掌握系统施工108.2 系统调试与试运行108.3 系统验收10附录 A 资料性附录 其他引用通信标准名录12附录 B 资料性附录 条文说明13附录 C 标准性附录 现场应用的一般试验方法14基于窄带物联网NB-IoT的道路照明智能掌握系统 技术标准1 总则1.1 为提高道路照明的智能化水平，标准道路照明智能掌握系统的技术要求，制定此标准。1.2 本标准规定了基于窄带物联网NB-IoT道路照明智能掌握系统的总体要求、架构、单灯掌握器、网络通信系统和中心治理系统以及系统调试与验收等。1.3 本标准适用于建、扩建和改建的城市道路、隧道、大路及与其相连的特定场所的照明系统，其它相关场所在技术条件一样时也可参考执行。1.4 道路照明智能掌握系统除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。2 标准性引用文件以下文件对于本文件的应用是必不行少的。但凡注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。但凡不注日期的引用文件，其最版本包括全部的修改单适用于本文件。GB 17625.1 电磁兼容 限值 谐波电流放射限值设备每相输入电流16AGB/T 17743 电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法GB/T 18595 一般照明用设备电磁兼容抗扰度要求GB 19510.1 灯的掌握装置第 1 局部：一般要求和安全要求GB 19510.12 灯的掌握装置第 12 局部：与灯具联用的杂类电子线路的特别要求GB 19510.14 灯的掌握装置第 14 局部：LED 模块用直流或沟通电子掌握装置的特别要求GB/T 35255 LED 公共照明智能系统接口应用层通信协议CJJ 89 城市道路照明工程施工及验收规程YD/T 2583.14 蜂窝式移动通信设备电磁兼容性要求和测量方法第 14 局部：LTE用户设4备及其关心设备3GPP TS 36.201 LTE；演进通用陆地无线接入(E-UTRA；)LTE物理层；综述(LTE; EvolvedUniversal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); LTE physical layer; General description)3GPP TS 36.211 LTE；演进通用陆地无线接入E-UTRA；物理信道和调制(LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation)3GPP TS 36.212 LTE；演进通用陆地无线接入(E-UTRA；) 复用和信道编码LTE; EvolvedUniversal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and channel coding)3GPP TS 36.213 LTE；演进通用陆地无线接入(E-UTRA)；物理层程序 (LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures)3GPP TS 36.214 LTE；演进通用陆地无线接入(E-UTRA)；物理层；测量 (LTE; EvolvedT/CSA 052-2023/ CIES 015-2023Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer; Measurements)3GPP TS 36.300 LTE；演进通用陆地无线接入(E-UTRA)和演进通用陆地无线接入网E-UTRAN；综述；第2 阶段LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2)3GPP TS 36.321 LTE；演进通用陆地无线接入(E-UTRA)；媒体访问掌握MAC协议标准 (LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Medium Access Control (MAC) protocol specification)3GPP TS 36.322 LTE；演进通用陆地无线接入(E-UTRA)；无线链路掌握(RLC)协议标准(LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Link Control (RLC)protocol specification)3GPP TS 36.323 LTE；演进通用陆地无线接入(E-UTRA)；分组数据会聚协议(PDCP)标准 (LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Packet Data Convergence Protocol (PDCP) specification)3GPP TS 36.331 LTE；演进通用陆地无线接入(E-UTRA)；无线资源掌握(RRC)；协议标准 (LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource Control (RRC); Protocol specification )3 术语和缩略语3.1 术语3.1.1NB-IoT 窄带物联网 narrow band internet of things基于 3GPP 演进的通用陆地无线接入E-UTRA技术，使用180kHz 的载波传输带宽， 支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。3.1.2NB-IoT 道路照明智能掌握系统 NB-IoT smart control system of road lighting基于NB-IoT 的道路照明智能掌握系统，通过无线通信方式接入网络实现状态监测、照明掌握、实时治理等功能。3.1.3NB-IoT 终端芯片 NB-IoT terminal chipset承载 NB-IoT 终端侧通信技术和通信协议的集成电路，用于支持单灯掌握器实现NB-IoT无线通信。3.1.4NB-IoT 通信模组 NB-IoT communication module基于NB-IoT 芯片的通信模块，集成于单灯掌握器中完成无线通信功能。3.1.5NB-IoT 单灯掌握器 NB-IoT light controller指基于NB-IoT 通信模组的单灯掌握器，通过NB-IoT 无线通信制式与中心治理系统进展 数据通信，实现比照明设备的运行状态反响、照明掌握等。3.1.6NB-IoT 网络 NB-IoT network由运营商供给，包括支持NB-IoT 技术的运营商基站及核心网设备等的无线网络。3.1.7IoT 平台 IoT platformNB-IoT 网络连接治理的平台，支持单灯掌握器和其他类型终端的接入，支撑端到端的网络双向通信等。IoT 平台为中心治理系统屏蔽不同类型终端的不同接口及网络差异，并向中心治理系统开放标准的API 接口。3.1.8中心治理系统 central management system由计算机、数据库效劳器、显示终端等硬件和支持智能监控和治理的软件组成，以统一的人机交互界面来实现照明系统的实时监测、掌握和治理的系统。3.1.9一跳网络 single hop networkNB-IoT 网络由运营商供给和维护，NB-IoT 道路照明智能掌握系统中的任意NB-IoT 单灯掌握器和中心治理系统直接通过一条无线链路进展双向通信的网络。3.1.10参考灵敏度电平 reference sensitivity level在指定参考测量信道配置下，基站天线连接器接收到满足吞吐量性能要求的最小平均功率。3.1.11在线率 online rate掌握系统中终端设备在线数量与全部在使用终端的比值，不包括停电、停用、报停、检修状态的终端设备。6T/CSA 052-2023/ CIES 015-20233.2 缩略语本标准中所使用到的缩略语见表 1。表 1 缩略语3GPP API AWGNIoT MTBF RSRPSINR第三代移动通信合作伙伴工程应用程序接口 加性高斯白噪声物联网平均无故障时间 参考信号接收功率信号干扰噪声比3rd Generation Partnership Project Application Programming Interface Additive White Gaussian Noise Internet of ThingsMean Time Between FailuresReference Signal Received Power Signal to Interference Plus Noise Ratio4 掌握系统4.1 总体要求道路照明智能掌握系统宜承受NB-IoT 一代通信技术，以无线通信方式接入移动蜂窝网络，网络由运营商建设与维护。NB-IoT 的道路照明掌握系统承受一跳网络掌握，到达对道路照明单灯全面监测、智能掌握、精准治理，实现按需照明、节能减排，保障道路照明的亮灯率和治理要求。4.2 系统架构基于 NB-IoT 的道路照明智能掌握系统架构如图 1 所示，从上至下依次是中心治理系统， NB-IoT 网络通信系统含NB-IoT 网络和 IoT 平台，单灯含单灯掌握器。中心治理系统 通过NB-IoT 网络通信系统与单灯掌握器进展双向通信。中心治理系统IoT 平台NB-IoT 网络NB-IoT 网络通信系统单灯 N-1单灯掌握器N-1NB-IoT 通信模组单灯 1单灯掌握器 1NB-IoT 通信模组单灯 2单灯掌握器 2NB-IoT 通信模组单灯N单灯掌握器NNB-IoT 通信模组图 1 基于NB-IoT 的道路照明智能掌握系统架构4.3 系统功能4.3.1 一般要求基于窄带物联网NB-IoT技术的道路照明智能掌握系统应能实现单灯掌握、状态监测、参数设置、数据处理、系统治理等功能。4.3.2 单灯掌握掌握系统应支持中心治理系统远程掌握相应的单灯掌握器，实现下述掌握功能：a) 开关掌握：可以进展灯具的开关掌握；b) 调光掌握：可以进展调光实现功率掌握；c) 单灯/编组掌握：可以进展单灯掌握以及通过对假设干单灯进展编组实现分组掌握；d) 就地掌握：可以进展分散就地掌握和集中治理；e) 掌握策略：可以通过设定的掌握策略进展掌握，包括：基于时段的掌握、基于地理位置的掌握、应急状况掌握、离线状况掌握、基于光照度等环境参数的掌握等。4.3.3 状态监测掌握系统应具有系统运行状态自动监测功能，包括：a) 运行参数：电压、电流、功率、功率因数等运行参数和运行状态；b) 能耗数据：时段用电量、总用电量等；c) 故障信息：通信特别、电力线路特别、单灯故障等信息，并故障报警；d) 无线信号质量数据：信号强度RSRP、无线信号干扰噪声比SINR、无线信号掩盖等级等；e) 环境信息：光照度等环境参数。4.3.4 参数设置掌握系统应支持相关参数的设置，包括：a) 灯具参数：可以设置并记录灯具参数；b) 时段掌握参数：可以设置分时段掌握；c) 地理位置参数：可以设置并记录地理位置；d) 调光掌握参数：可以设置调光比例；e) 环境参数：对于肯定规模的照明掌握系统，可以设置光照度、温湿度等环境参数。4.3.5 数据处理掌握系统应能对数据进展记录和处理，包括：a) 亮灯率统计：通过对亮灯率限值设置，推断亮灯率统计值是否超限，并准时报警，对相关状态大事作记录；b) 工作时长：对时段工作时长、累计工作时长等进展统计；c) 用电量统计：对用电量进展统计；d) 超限报警：通过对电压、电流限值设置，推断电压或电流是否超限，并准时上报；7T/CSA 052-2023/ CIES 015-2023e) 状态记录：对单灯掌握器上报的单灯状态作记录；f) 数据治理：应具备数据备份、数据检索、数据导出、数据恢复、数据统计、制表和打印功能等。4.3.6 系统治理系统治理应具有以下功能：a) 在线升级：单灯掌握器支持在线升级应用程序，便利版本更。b) 系统时钟猎取：具有猎取网络时钟的功能；c) 设备运行治理：能够记录灯具状况，并设置单灯掌握器运行参数；d) 运行日志治理：包括各类用户创立的信息、用户登录信息、灯具及单灯掌握器的运行状态、各类故障和报警、治理员对系统配置参数的修改等；e) 人员权限治理：具有权限治理功能，对登录系统的全部操作人员应经过身份认证后授予肯定的治理权限，并按权限范围进展操作；f) 资产治理：照明设施的档案治理，照明设施信息的增加、删除、修改、查询等，统计各类设施的数量；g) 资产维护：当有故障产生，系统主动上报故障并自动产生派工单，安排相应的治理人员进展维护。4.4 系统性能指标4.4.1 一般要求基于窄带物联网NB-IoT技术的道路照明智能掌握系统应保证数据的准确性和完整性。4.4.2 数据传输成功率中心治理系统应支持重传机制。系统的数据传输成功率不应低于99%。数据传输成功率的定义参见附录B.1。4.4.3 在线率单灯的在线率不应低于 99% 。4.4.4 系统实时性要求中心治理系统下发单灯实时掌握指令进展开关灯操作，单灯实时掌握的系统响应时间应不大于 5s。系统响应时间的定义参见附录B.2。5 单灯掌握器5.1 牢靠性单灯掌握器的平均无故障工作时间MTBF不应小于 30000h。单灯掌握器具有断电时能够存储相关运行数据的力量。5.2 安全性单灯掌握器安全性应符合现行国家标准GB 19510.1 和GB19510.14 的有关规定。5.3 绝缘性能单灯掌握器绝缘性应符合现行国家标准GB 19510.1 和GB19510.14 的有关规定。5.4 电磁兼容性5.4.1 单灯掌握器谐波电流应符合现行国家标准 GB 17625.1 的有关规定。5.4.2 单灯掌握器无线电骚扰特性应符合现行国家标准 GB/T 17743 的有关规定。5.4.3 单灯掌握器电磁兼容抗扰度应符合现行国家标准 GB/T 18595 的有关规定。5.4.4 NB-IoT 模式下的电磁兼容应符合现行行业标准 YD/T 2583.14 的有关规定。5.5 环境适应性单灯掌握器宜能够在-35+65的环境温度下正常工作。5.6 构造要求单灯掌握器构造应符合现行国家标准GB 19510.1 和 GB19510.12 的有关规定。5.7 通信要求5.7.1 参考灵敏度电平参考灵敏度电平的测试方法应符合行业标准附录A.5 的有关规定。单灯掌握器在 AWGN 信道下的参考灵敏度电平应小于-125dBm。5.7.2 其他要求除本标准规定外，支持NB-IoT 无线通信制式的模组及单灯掌握器应符合行业标准附录A.4 的有关规定。6 NB-IoT网络通信系统要求6.1 NB-IoT 网络技术要求6.1.1 一般要求NB-IoT 网络设备应符合以下国际标准的有关规定：3GPP TS 36.201、3GPP TS 36.211、3GPP TS 36.212、TS 36.213、TS 36.214、TS 36.300、TS 36.321、TS 36.322、TS 36.323、TS 36.331。NB-IoT 网络设备应符合本行业标准附录A.1、附录A.2、附录A.3、附录A.6 的有关规定。6.1.2 安全要求NB-IoT 网络的鉴权、加密和完整性保护要求应符合行业标准附录A.6 的有关规定。T/CSA 052-2023/ CIES 015-20236.1.3 信号质量要求NB-IoT 网络信号质量应符合网络信号强度：RSRP>-90 dBm；无线信号干扰噪声比： SINR>-3dB 的要求。6.2 IoT 平台要求IoT 平台应具有对单灯掌握器的连接治理和设备治理功能，包括接入掌握、访问掌握、群组治理、消息流控、端到端故障定界、安全隐私保护、设备注册及配置、多协议适配等， 并向中心治理系统供给业务力量开放接口。7 中心治理系统7.1 中心治理系统宜由计算机、数据库效劳器、显示终端等硬件和包含智能掌握算法、图像处理技术、地理信息系统、定位技术等相关技术融合的软件组成。7.2 以统一的人机交互界面来实现照明系统的实时监测、掌握和治理。具体包括单灯掌握、状态监测、参数设置、数据处理、系统治理、资产治理等功能。8 调试与验收8.1 道路照明掌握系统施工基于窄带物联网NB-IoT技术的道路照明智能掌握系统施工应符合现行行业标准CJJ 89 的有关规定。8.2 系统调试与试运行系统调试应做好系统调试记录并符合以下规定：a) 中心治理系统上所列的成功入网的单灯的数量和位置与实际施工安装的单灯的数量和位置应保持全都；b) 中心治理系统可成功掌握系统中的任意单灯；c) 以上调试完成后，进展系统试运行，应在中心治理系统每日查询系统运行状态、运行数据、故障状况和特别数据，各类数据应正确、完整。8.3 系统验收8.3.1 验收资料基于窄带物联网NB-IoT技术的道路照明智能掌握系统的系统验收时应提交以下资料：a) 施工图及设计变更文件；b) 工程竣工报告及竣工图；c) 系统所用设备清单、说明书、合格证、检验报告、操作手册；d) 系统设备施工和安装记录；10e) 系统调试记录及试运行记录。8.3.2 验收标准基于窄带物联网NB-IoT技术的道路照明智能掌握系统的验收应符合现行行业标准CJJ 89 的有关规定。T/CSA 052-2023/ CIES 015-2023附录 A资料性附录 其他引用通信标准名录以下通信行业标准已由中国通信标准化协会公布公示，等待工业和信息化部批准。A.1 面对物联网的蜂窝窄带接入NB-IoT无线网总体技术要求A.2 面对物联网的蜂窝窄带接入NB-IoT基站设备技术要求A.3 面对物联网的蜂窝窄带接入NB-IoT基站设备测试方法A.4 面对物联网的蜂窝窄带接入NB-IoT终端设备技术要求A.5 面对物联网的蜂窝窄带接入NB-IoT终端设备测试方法A.6 面对物联网的蜂窝窄带接入NB-IoT安全技术要求和测试方法附录 B资料性附录条文说明B.1 数据传输成功率NB-IoT 承受无线通信技术，相比有线传输方案，简洁受到无线电波的干扰，导致数据发送失败。为了提高数据传输的牢靠性，数据传输成功率按式1计算，系统对单灯掌握的数据传输成功率测试方法见附录C。·······················1式中：s数据传输成功率； n1掌握成功的次数掌握器应用层允许三次重传； n掌握的总次数。B.2 掌握系统响应时间掌握系统响应时间指中心治理系统发送信息或命令到单灯掌握器，最终信息显示或命令执行完毕所需的时间。单灯掌握的响应时间依据式2计算，现场一般性测试的方法 见附录C。按式2计算单次掌握系统响应时间：1T = T2-T2式中：T-单次掌握系统响应时间值；T2-中心治理系统从单灯掌握器得到的反响掌握命令的时间； T1-中心治理系统向单灯掌握器发送的掌握命令的时间。T/CSA 052-2023/ CIES 015-2023附录 C标准性附录 现场应用的一般试验方法C.1 概述为了更好的保障本标准中基于NB-IoT 的道路照明智能掌握系统的现场应用，供给牢靠的通信网络质量。本附录列举了主要通信指标的现场应用的一般试验方法，包括测试系统示意图和测试步骤。C.2 掌握系统的一般试验要求依照行业标准附录A.5 的试验方法进展。单灯NB-IoTIoT中心治理系统网络平台C.3 测试系统示意图空中接口图 C.1 系统响应时间和数据传输完整性测试原理图依照 NB-IoT 照明智能掌握系统的架构和现场测试要求，测试系统原理图如图 C.1 所示。通过中心治理系统读取系统测试时需要的数据，完成数据传输成功率、系统响应时间等测试。C.4 数据传输成功率测试步骤a) 系统通电并运行中心治理系统；b) 设置每 30 秒下发一次测试命令至系统中的每个单灯掌握器，并到达每个单灯总掌握次数不少于 200 次；c) 通过中心治理系统查看单灯掌握器成功执行测试命令的次数并记录；d) 数据传输成功率计算方法参照条文说明B.1。C.5 系统响应时间测试步骤a) 在数据传输成功率测试的同时，查看中心治理系统对测试命令下发和命令响应的时间；b) 系统响应时间计算方法参照条文说明B.2。C.6 单灯掌握器无线信号质量数据上报测试步骤a) 系统通电并运行IoT 平台；b) 在 IoT 平台上选择对应的路灯设备，查看无线信号质量数据；c) 可以查询到无线信号强度RSRP,信号干扰噪声比SINR，信号掩盖等级的数值，通过测试设备USBDongle 测试数据比对，确认IoT 平台数值与实际环境全都。 14