ПНСТ 921-2024

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ

Сети связи интернета вещей. Протокол низкоскоростного обмена данными по спутниковым каналам связи

Часть 1

Обмен данными по абонентским линиям низкоорбитальных систем

Information technology. Internet of things. loT communication networks. Protocol for low-speed data exchange over satellite communication channels. Part 1. Data exchange via subscriber lines of low-orbit systems

ОКС 35.020

         35.110

Срок действия с 2024-07-01

до 2027-07-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением "Ордена Трудового Красного Знамени Российский научно-исследовательский институт радио имени М.И.Кривошеева"

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 14 июня 2024 г. № 27-пнст

4 В настоящем стандарте реализованы требования Положения о порядке создания, производства и эксплуатации (применения) ракетных и космических комплексов (РК-11-КТ)

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: 105064 Москва, ул.Казакова, д.16, email: info@niir.ru и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112 Москва, Пресненская набережная, д.10, стр.2.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты" и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

Введение

Настоящий стандарт определяет типовое техническое решение организации низкоскоростной спутниковой сети передачи данных на основе многоспутниковой низкоорбитальной группировки для предоставления услуг интернета вещей (ИВ), аналогичных услугам в наземных сетях. Ключевой основой типового технического решения является условие бесшовной работы низкоскоростной спутниковой сети передачи данных и наземных энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия (LPWAN), что подразумевает идентичность технических параметров абонентских средств потребителей (стационарных и мобильных) и использование полос радиочастот на совместной основе. Учитывая, что в сетях LPWAN массово используются абонентские средства потребителей (АСП), их нормативные технические параметры являются исходными для аналогов в спутниковой сети передачи данных с целевой функцией ИВ (спутниковой сети ИВ), если используется совместная полоса радиочастот.

Базовая конфигурация спутниковой сети ИВ имеет звездообразную топологию, на основе которой создаются сети ИВ (на национальном и региональном уровнях). Такая сеть ИВ может быть сопряжена с внешними сетями общего пользования или функционировать как выделенная сеть без сопряжения с сетями связи общего пользования.

Центральным элементом национальной или региональной спутниковой сети ИВ является наземная региональная станция сопряжения (РСС), которая поддерживает взаимодействие со всеми видимыми низкоорбитальными спутниками (космическими аппаратами, КА) и обслуживает АСП в рабочей зоне РСС (диаметром несколько тысяч км). Сетевой сервер, входящий в состав РСС, обеспечивает маршрутизацию пакетов данных каждого АСП на соответствующий сервер приложений и формирует сеть ИВ, работа которой поддерживается средствами РСС.

Размещение РСС и создание на ее основе национальных и региональных сетей ИВ предусматривается в любом регионе Земли, доступном для обслуживания многоспутниковой низкоорбитальной группировкой.

Расширение рабочей зоны региональной (национальной) сети ИВ возможно путем объединения нескольких РСС между собой (в том числе по наземным каналам на основе межоператорских соглашений и с учетом национальных правил маршрутизации трафика).

Взаимодействие между АСП и низкоорбитальными спутниками осуществляется по абонентским радиолиниям (КААСП/АСПКА), которые имеют множество частотных каналов, обеспечивающих требуемую емкость и энергетику радиолиний.

Низкоскоростная сеть спутниковой связи на основе многоспутниковой низкоорбитальной группировки для предоставления услуг ИВ имеет ряд специфических технических особенностей:

- объем трафика от АСП в направлении КА (АСПКА) существенно превышает трафик в обратном направлении (КААСП);

- проявляется выраженный эффект Доплера (статический и динамический) даже для стационарных АСП в процессе сеанса связи;

- изменение энергетики радиолиний между КА и АСП происходит очень быстро и может достигать десятка дБ за время сеанса связи;

- задержка распространения пакетов существенно изменяется за время сеанса связи и зависит не только от физического расстояния радиолинии, но и от эквивалентной скорости абонентского канала;

- частотный план абонентских линий полезной нагрузки (ПН) КА должен изменяться в зависимости от обслуживаемого региона Земли для соблюдения условия бесшовной работы сети ИВ и требований национальных администраций связи.

Кроме того, налагается ряд технических ограничений на параметры АСП, которые аналогичны ограничениям в наземных сетях LPWAN с учетом рабочего диапазона частот и частот каналов, принятых национальными администрациями связи:

- значение эффективно излучаемой изотропной мощности (ЭИИМ);

- рабочий цикл (DutyCycle).

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к структуре, формату и правилам применения протокола низкоскоростного обмена данными по абонентским линиям спутниковых каналов связи. Протокол подходит для использования в сетях связи интернета вещей, развернутых на основе низкоорбитальной многоспутниковой группировки для предоставления услуг интернета вещей (ИВ).

Протокол предоставляет возможности для получения данных с оконечных устройств интернета вещей (абонентских средств потребителя, АСП), управления их режимами работы и передачей данных.

Настоящий стандарт распространяется на сетевую инфраструктуру для предоставления услуг интернета вещей с прямым подключением АСП к сети спутниковой связи в части абонентских линий низкоорбитальных систем. Данный стандарт не распространяется на фидерные линии этих систем.

Целью настоящего стандарта является предоставление технических рекомендаций для скоординированной разработки архитектуры и физической среды сетевой инфраструктуры, обеспечивающей предоставление услуг ИВ на основе низкоорбитальной многоспутниковой системы передачи данных (МСПД), интегрированной с сетями LPWAN (или с сотовыми сетями), в том числе для предоставления бесшовных услуг ИВ с использованием унифицированных абонентских средств потребителей.

Областью применения, представленной в настоящем стандарте технологии связи, является обмен данными по абонентским линиям с бытовым и промышленным оборудованием (приборы, датчики, пломбы, исполнительные устройства и т.п.), имеющим следующие свойства:

- низкие требования к пропускной способности каналов связи;

- высокие требования к помехоустойчивости каналов связи;

- высокие требования к времени автономной работы;

- предназначены для хранения и/или передачи общедоступной информации и информации ограниченного доступа, не содержащей сведений, относимых к государственной тайне (конфиденциальной информации);

- не предназначены для хранения и/или передачи информации, содержащей сведения, составляющие государственную тайну.

В настоящем стандарте используются следующие форматы записей:

- MAC-команды записываются курсивом в формате LinkCheckReq;

- константы записываются прописными (заглавными) буквами в формате RECEIVE_DELAY1;

- переменные записываются курсивом в формате N.

В настоящем стандарте структура сообщений изложена с учетом:

- порядка следования байтов и битов для всех полей - "от старшего к младшему" (big-endian);

- бита RFU (Reserved For Future), обозначающего поле для будущего использования. По умолчанию данный бит должен быть установлен на ноль передатчиком сообщения и должен быть проигнорирован на приемной стороне.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1 Информационная технология. Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель. Часть 1. Базовая модель

ГОСТ Р 71168 Информационные технологии. Интернет вещей. Спецификация LoRaWAN RU

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 термины по [1]*, а также следующие термины с соответствующими определениями:

________________

* Поз. [1]-[6] см. раздел Библиография, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

3.1 абонентская линия: Радиолиния между абонентским средством потребителя и полезной нагрузкой космического аппарата.

3.2 абонентское средство потребителя; АСП: Оконечное устройство сети, сопряженное с датчиками физических процессов и осуществляющее обмен сообщениями с сетевым сервером.

3.3 активация: Процедура присоединения АСП к сети.

3.4 активация "по воздуху": Способ активации АСП в сети через запрос-ответ по специально назначенному радиоканалу; может использоваться только при условии связи АСП с региональной станцией сопряжения в режиме реального времени.

3.5 активация через персонализацию: Способ активации АСП в сети через предустановленные параметры контекста сеанса связи.

3.6 восходящий канал: Канал передачи пакетов (сообщений) от АСП к ПН КА.

3.7 контекст сеанса связи: Набор параметров сетевого сеанса и параметров сеанса приложения.

3.8 многоадресная рассылка: Режим передачи нисходящего сообщения нескольким АСП одновременно.

3.9 нисходящий канал: Канал передачи пакетов (сообщений) от ПН КА к АСП.

3.10 полезная нагрузка космического аппарата; ПН КА: Телекоммуникационное оборудование, размещенное на борту космического аппарата и обеспечивающее обмен данными с обработкой, маршрутизаций и регенерацией сигнала по абонентским и фидерным линиям.

3.11 рабочий цикл: Безразмерная величина, обратная скважности и равная отношению длительности передаваемого радиосообщения к периоду передачи. По умолчанию нормируется к одному часу.

3.12 региональная станция сопряжения; РСС: Узел национальной или региональной сети интернета вещей.

3.13 сеть: Региональная или национальная сеть интернета вещей, узлом которой является РСС.

3.14 фидерная линия: Радиолиния между полезной нагрузкой космического аппарата и наземной станцией, в данном случае РСС.

     4 Сокращения и обозначения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения и обозначения:

АМ - антенный модуль;

АПК - аппаратно-программный комплекс;

АФС - антенно-фидерная система;

БМ - банк модемов;

ВОЛС - волоконно-оптические линии связи;

ГКРЧ - Государственная комиссия по радиочастотам;

КА - космический аппарат (спутник);

НКО - низкая круговая орбита;

ПН - полезная нагрузка;