NBIOT物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合攻關項目智能路燈V

NB-IOT智能燈桿項目匯報南通NB聯(lián)合攻關項目組項目背景目前我國照明消耗的電能約占電力生產總量的10％～20％，而城市公共照明則在照明耗電中占30％。目前傳統(tǒng)路燈系統(tǒng)存在如下問題：能源消耗巨大，傳統(tǒng)路燈常采用高壓鈉燈，高壓鈉燈360度發(fā)光，光損大，造成了能源的巨大浪費；開關燈方式落后,自動化管理水平低；調節(jié)控制能力不足,無法根據(jù)實際情況及時校正和修改開關燈時間；不具備路燈狀況監(jiān)測,不能實時、準確、全面的監(jiān)控全城的路燈運行狀況、缺乏有效的故障預警機制。智能路燈系統(tǒng)應用層應用層：由燈桿公司或專業(yè)燈桿軟件供應商提供，實現(xiàn)智能調光、遠程實時控制、狀態(tài)上報、異常告警上報、版本升級等功能。平臺層：統(tǒng)一的IoT平臺，可以使運營商承接不同的物聯(lián)網(wǎng)應用，同時可為燈桿應用屏蔽多家供應商協(xié)議的多樣性，簡化不同供應商的集成復雜度。網(wǎng)絡層：扁平化的網(wǎng)絡結構，節(jié)省了中間網(wǎng)絡調測改造成本，沒有線路老化改造問題，減少布線工程，使得NB-IoT的綜合改造成本相對最低。相對比GPRS，更低的功耗，更強的信號穿透力，保證一跳NB-IoT的實用性。設備層：與燈桿廠商合作，直接將NB-IoT模組集成到燈桿中，由運營商提供網(wǎng)絡服務，解決無線網(wǎng)絡維護難問題，同時標準的通信協(xié)議，使得燈桿應用靈活。設備層智能監(jiān)控終端智能集中器網(wǎng)絡層IOT管理平臺平臺層智能燈桿功能用戶將調光曲線（即時間和占空比），發(fā)送至控制器終端，控制器將調光曲線存儲起來，然后按照調光曲線里的時間點和占空比來執(zhí)行程序。時控制即用戶可以手動下發(fā)指令來實時調節(jié)路燈的狀態(tài)。正常情況下，智能燈桿控制器是按照用戶設置的調光曲線自行控制燈的狀態(tài)的，無需人工操作,當用戶有需求需要手動控制燈的狀態(tài)時，可以使用該功能來實時改變燈具狀態(tài)。路燈狀態(tài)由控制器通過心跳數(shù)據(jù)包主動上傳的,服務器也可以通過發(fā)送查詢指令來查詢心跳數(shù)據(jù)。心跳數(shù)據(jù)主要包括目前燈具狀態(tài)，點亮或熄滅，燈具電壓、電流、功率、角度、信號強度、占空比等數(shù)據(jù)，便于用戶查看目前燈的狀況。路燈控制器的內部包含電流與電壓計量電路，可以實時采集路燈控制器的負載工作情況。當電壓超載、低壓、數(shù)據(jù)下發(fā)與上傳無響應等異常情況時，智能燈桿控制器會向服務器上傳告警指令,如服務器未及時對告警進行響應，燈桿控制器會每隔10s上報告警指令，持續(xù)3次。實時操控實時狀態(tài)上報智能調光異常告警上報通信模型與機制數(shù)據(jù)下發(fā)與上報智能燈桿業(yè)務主要以下發(fā)數(shù)據(jù)為主，每天只需下發(fā)2次（開關燈命令）,數(shù)據(jù)大小約20字節(jié)，上報為輔，目前設置為50分鐘主動上報一次心跳包（上報周期可以設置），每天單個路燈上報約28次左右，每次上報數(shù)據(jù)大小在30字節(jié)以內。告警上報路燈控制器的內部包含電流與電壓計量電路，可以實時采集路燈控制器的負載工作情況。當電壓超載、低壓、數(shù)據(jù)下發(fā)與上傳無響應等異常情況時，智能燈桿控制器會向服務器上傳告警指令,如服務器未及時對告警進行響應，燈桿控制器會每隔10s上報告警指令，持續(xù)3次。重傳機制當數(shù)據(jù)平臺下發(fā)命令，未收到上行反饋，會啟動重發(fā)機制，每隔3s（時間間隔可以自由設置）上行重發(fā)一次，共重復3次。遠程升級升級時應用服務器下發(fā)應用更新指令，單燈控制器獲取到升級指令后主動向服務器申請應用升級，然后應用服務器將hex文件拆包后分次發(fā)給單燈控制器，單燈控制器收到完整的應用程序后，對應用軟件進行更新升級。燈桿和網(wǎng)絡配置的注意要點終端相關配置核查硬件終端各組件硬件連接正確要求正確連接芯片芯片固件版本要求最新版本芯片擾碼開關打開要求打開芯片重選開關打開要求打開芯片上電自動開機附著要求打開芯片頻段參數(shù)配置需band5芯片頻點配置視網(wǎng)絡配置或不配置芯片PLMN參數(shù)配置要求配置芯片APN參數(shù)配置客戶選擇的APN芯片PSM、eDRX功能開關配置要全部關閉程序控制開機與附著操作的時間間隔開機后會自動搜網(wǎng)，至少20s才能接入網(wǎng)絡附著與發(fā)包操作的時間間隔附著成功后可立即發(fā)包操作天線終端天線支持頻段要求支持band5業(yè)務上報周期50分鐘以上上報時刻單次在線時長長在線單次上傳數(shù)據(jù)包終端等待timeout時間大于30s單次上傳數(shù)據(jù)包大小小于30字節(jié)單次上傳失敗后重發(fā)次數(shù)3次重發(fā)時間間隔10s并發(fā)用戶數(shù)控制機制打散發(fā)包APN選擇psm0.edrx0.CTNB場景覆蓋測試測試小結：DT測試，覆蓋率（RSRP>=-107dBm&SINR>=-5dB）為99.58%，CQT測試，覆蓋率（RSRP>=-107dBm&SINR>=-5dB）為98.21%，按照省公司評價標準為優(yōu)。DT:通過對道路的DT測試，選取街道內整體RSRP均值在-79.41dBm，SINR在10db左右，整體覆蓋較好，可滿足智能燈桿的部署需求。CQT:通過對覆蓋邊緣區(qū)域的CQT測試，邊緣區(qū)域RSRP均值在-81.3dBm，SINR在5db左右，覆蓋邊緣區(qū)域RSRP整體較好，但SINR略差，但仍可滿足智能燈桿的通訊需求。終端性能測試覆蓋靈敏度測試結果（1）從RSRP的角度來看，模組在RSRP大于-95dBm時能保證100%的接入成功率；當-95dBm≤RSRP<-110dBm時，數(shù)據(jù)上報成功率在50%左右；當RSRP小于-110dBm后無法滿足模組通訊需求，無法接入網(wǎng)絡。（2）從SINR的角度來看，模組在SINR大于0時均能保證100%的接入成功率；當SINR低于0時，基本已無法模組的通訊需求，上報成功率為0%。（3）該模組對RSRP覆蓋要求一般，但對SINR信號質量要求較高，SINR需保持在0以上，才能完成接入。該路燈模組對NB信號的解調能力較差，對SINR的要求較高。（4）當RSRP小于-110dBm后無法滿足模組通訊需求，無法接入網(wǎng)絡，根據(jù)省公司標準，RSRP在-117，SINR在-5下能正常工作，該模組覆蓋靈敏度測試為差，該模組廠家需要進一步提升產品性能，以滿足正常使用。終端性能測試（1）隨著NB-IOT信號的逐步劣化，模組的接入網(wǎng)絡時延呈遞增趨勢，在RSRP-80dBm、SINR10之前，接入網(wǎng)絡時延在20s左右，當RSRP至-100dBm、SINR至5以后，整體接入網(wǎng)絡時延增長至40s左右。（2）對于業(yè)務響應時延，同樣會隨著NB-IOT信號的劣化，時延呈遞增趨勢。由于現(xiàn)階段廠家應用平臺暫未與IOT平臺對接，在NB-IOT信號覆蓋較好的情況下，從服務器下發(fā)指令后照明燈立即點亮，響應時間幾乎在1s左右，而隨著覆蓋情況的逐步變差，模組大致需要2至3秒左右才能點亮。對于