ГОСТ Р 70036-2022

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ

Протокол беспроводной передачи данных на основе узкополосной модуляции радиосигнала (NB-Fi)

Information technology. Internet of things. Wireless protocol based on narrow band RF modulation (NB-Fi)

ОКС 35.020,

        35.110

Дата введения 2022-04-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Телематические Решения" (ООО "Телематические Решения") и Ассоциацией участников рынка интернета вещей

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 194 "Кибер-физические системы"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 марта 2022 г. N 118-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ДЕЙСТВУЕТ ВЗАМЕН ПНСТ 354-2019

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующие информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

Введение

Настоящий стандарт предназначен для построения беспроводных сетей обмена данными между множеством оконечных устройств (модемов) с одной стороны и единым вычислительным программно-аппаратным комплексом (сервером) с другой стороны, посредством использования множества базовых станций. Объединение всех оконечных устройств (модемов) в единую аппаратно-программную платформу позволяет создать как глобальные (общедоступные), так и закрытые (корпоративные) системы двухсторонней передачи данных и организовать обмен и обработку данных с применением различных сервисов уровня приложения.

Беспроводные сети, построенные с применением стандарта NB-Fi, являются сетями класса LPWAN (Low-power Wide-area Network - энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия), которые характеризуются высокой энергоэффективностью передачи данных и высокой емкостью сети, что позволяет использовать стандарт NB-Fi для построения телеметрических систем с большим количеством абонентов. Высокая энергоэффективность дает возможность применять в работе нелицензируемые диапазоны частот, в которых установлены ограничения на излучаемую передатчиками мощность. В основе стандарта лежит использование узкополосных фазоманипулированных сигналов, которые в сочетании с помехоустойчивым кодированием позволяют достигать очень высоких значений чувствительности приема, при этом суммарная полоса частот для одновременной передачи большого количества каналов является сравнительно узкой.

Сеть NB-Fi, по аналогии с мобильными сетями, использует топологию "звезда". В подобной архитектуре узловые элементы (базовые станции) должны осуществлять прием и передачу многих сигналов одновременно.

Для приема восходящих пакетов (UPLINK-пакетов) данных со стороны базовой станции применяется принцип SDR-систем (Software-Defined Radio - программно-определяемая радиосистема), где входной радиосигнал оцифровывается во всей полосе приема и в дальнейшем подвергается программной обработке. Это позволяет выполнять демодуляцию и декодирование входных пакетов данных одновременно по всем каналам во всей полосе частот. В данной системе не существует сетки каналов, пакет данных принимается базовой станцией вне зависимости от частоты, на которой выполнена отправка. Это является ключевым свойством стандарта, позволяющим использовать недорогие генераторы частоты для формирования радиосигнала. Ввиду применения простых видов модуляции UPLINK-пакеты могут быть сформированы при помощи практически любого серийного интегрального радиотрансивера. Прием UPLINK-пакетов возможен только базовой станцией. В связи с этим для реализации передачи пакетов данных в обратном, нисходящем (DOWNLINK), направлении, применяются виды модуляции и скорости передачи, поддерживаемые используемым радиотрансивером.

Настоящий стандарт применим для телеметрических систем, в которых преобладает передача данных в восходящем направлении (от устройств к серверу). Обратный канал предназначен для передачи служебной информации сети (подтверждение доставки пакетов, регулирование скорости связи) и для отправки данных для конфигурирования и смены режимов работы устройств.

     1 Область применения

В настоящем стандарте установлены требования к протоколу обмена для интернета вещей в узкополосном спектре (NB-Fi), включая требования:

- к физическому уровню (раздел 5);

- MAC-уровню (раздел 6);

- транспортному уровню (раздел 7).

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 14254 (IEC 60529:2013) Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)

ГОСТ Р 34.12 Информационная технология. Криптографическая защита информации. Блочные шифры

ГОСТ Р 34.13 Информационная технология. Криптографическая защита информации. Режимы работы блочных шифров

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 радиотрансивер: Интегральная схема, предназначенная для приема-передачи данных с использованием радиосигналов (в том числе посредством протокола NB-Fi).

3.2 устройство приема-передачи данных/модем: Программно-аппаратный комплекс со встроенным радиотрансивером, являющийся либо самостоятельным оборудованием, либо встроенным компонентом в оконечное устройство, применяемый для приема или передачи данных с использованием радиотрансивера.

3.3 оконечное устройство: Оборудование с устройством приема-передачи данных (модемом).

3.4 базовая станция NB-Fi: Программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий прием и передачу данных посредством радиосигналов от оконечных устройств, работающих по протоколу NB-Fi, с одной стороны, и взаимодействие с сервером NB-Fi с использованием широкополосного канала связи, с другой стороны.

3.5 сервер NB-Fi: Программно-аппаратный комплекс, являющийся центральным узлом, выполняющим информационное взаимодействие со множеством оконечных устройств по протоколу транспортного уровня NB-Fi с использованием распределенной сети базовых станций NB-Fi.

3.6 пакет восходящего направления (UPLINK-пакет): Пакет данных, передаваемый устройствами и принимаемый базовыми станциями.

3.7 пакет нисходящего направления (DOWNLINK-пакет): Пакет данных, передаваемый передатчиком базовой станции и принимаемый устройствами.

     4 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

     5 Физический уровень (Physical layer)

     5.1 Общие положения

Физический уровень обеспечивает механизм приема-передачи произвольной информации по среде распространения. В данном разделе установлены требования к техническим характеристикам физического уровня для двух типов пакетов данных:

- UPLINK-пакет (см. 5.2);

- DOWNLINK-пакет (см. 5.3).

     5.2 UPLINK-пакет

UPLINK-пакет представляет собой модулированные последовательности двоичных данных, сгруппированных в байты.

Описание UPLINK-пакета приведено в таблице 1. Значения параметров, приведенных в таблице 1, определены для диапазона рабочих температур от минус 40°С до плюс 70°С.

Таблица 1 - Основные технические характеристики UPLINK-пакета

     5.3 DOWNLINK-пакет

DOWNLINK-пакет представляет собой модулированные последовательности двоичных данных, сгруппированных в байты.

Описание DOWNLINK-пакета приведено в таблице 2. Значения параметров, приведенных в таблице 2, определены для диапазона рабочих температур от минус 40°С до плюс 70°С.

Таблица 2 - Основные технические характеристики DOWNLINK-пакета