NB-IOT技術(shù)及建設(shè)策略分析研究

李瑋

【摘要】 本文就窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IOT特性做了介紹，并結(jié)合業(yè)務(wù)發(fā)展需求從頻率選擇、建設(shè)方式、覆蓋策略、融合演進(jìn)幾個(gè)方面進(jìn)行了分析，提出了建議和策略，為后期運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了一些思路。

【關(guān)鍵詞】 NB-IOT LTE-FDD 低功耗廣域網(wǎng)

一、NB-IOT技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)從傳輸距離上區(qū)分，可以分為兩類：一類是短距離通信技術(shù)，代表技術(shù)有Bluetooth、WiFi等，典型的應(yīng)用場景如智能家居；另一類是廣域網(wǎng)通信技術(shù)，一般定為LPWAN。其中工作在非授權(quán)頻段的技術(shù)，如LoRa、Sigfox等；而工作在授權(quán)頻段的，如基于蜂窩網(wǎng)GSM、CDMA、LTE網(wǎng)絡(luò)。2015年9月3GPP正式將一種利用窄帶LTE技術(shù)來承載物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)命名為NB-IOT（NarrowBand-Internet of Things，窄帶物聯(lián)網(wǎng)）。

二、NB-IOT的關(guān)鍵特性

結(jié)合NB-IOT的特性來看，20dB+覆蓋增強(qiáng)、10年電池壽命、1美金芯片/5美金模組、50k終端每180kHz小區(qū)是其方案主要亮點(diǎn)。

1）廣覆蓋：由于NB-IOT的上行子載波間隔有15kHz和3.75kHz兩種，相比于2G的180kHz功率譜密度高，從而有了約17dB的功率增強(qiáng)；此外，加上上行接收分集的3dB，理論上比GPRS覆蓋增強(qiáng)20dB。

2）低功耗：借助PSM和eDRX技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更長待機(jī)。NB-IOT對于典型的低速率、低頻次業(yè)務(wù)，等容量電池壽命可達(dá)10年以上。

3）低成本：NB-IOT的芯片只針對窄帶、低速率、支持單天線、半雙工方式，另外簡化了信令處理。通過這樣的方式達(dá)到模組成本小于5美元的低價(jià)。

4）大連接：物聯(lián)網(wǎng)的話務(wù)模型是終端很多，但是每個(gè)終端發(fā)送的包小，發(fā)送包對時(shí)延的要求不敏感。有更多的用戶接入，每小區(qū)連接用戶數(shù)可達(dá)5萬。

三、NB-IOT建設(shè)策略分析

3.1 NB-IOT頻率策略

2015年11月 3GPP關(guān)于NB-IOT提出了三種頻率組網(wǎng)方式，如三種方式對比如下：

目前中國移動(dòng)由于還未取得FDD牌照，建議選擇Stand-alone方式進(jìn)行NB-IOT建設(shè)。而900M以較大的覆蓋半徑，較小的穿透損耗，是建網(wǎng)的首選頻段。

3.2 NB-IOT建設(shè)策略

在頻率策略選定900M的前提下，站址的建設(shè)方式也存在兩種方案。方案1是現(xiàn)網(wǎng)GSM基站升級建設(shè)NB-IOT站點(diǎn)；方案2是新建NB-IOT站點(diǎn)。兩種方案優(yōu)劣勢對比如下：

綜合分析，建議采用新建方式，一步到位，避免后期多次投資。且新建站點(diǎn)更有利于后期向FDD平滑演進(jìn)，提升FDD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)效率。

3.3 NB-IOT覆蓋策略

目前可行的建網(wǎng)覆蓋方式主要有以下三種方案：

方案1：建一張普遍的薄網(wǎng)，重點(diǎn)覆蓋城市，農(nóng)村按需確定覆蓋區(qū)域；

方案2：分區(qū)域建設(shè)，如智慧城市建設(shè)、大型企業(yè)廠區(qū)覆蓋；

方案3：分小區(qū)按需建設(shè)。

結(jié)合目前某省移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，在智能抄表業(yè)務(wù)方面已經(jīng)普及到農(nóng)村地區(qū)。建議方案1和方案2相結(jié)合的方式進(jìn)行覆蓋建設(shè)，在重點(diǎn)園區(qū)試驗(yàn)網(wǎng)采用方案2覆蓋建設(shè)，逐步采用方案1實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用，最終建造一張和2G覆蓋規(guī)模相當(dāng)?shù)腘B-IOT網(wǎng)絡(luò)。

3.4 NB-IOT/FDD融合演進(jìn)策略

考慮NB-IOT與現(xiàn)網(wǎng)TDD-LTE是否同廠家關(guān)系，在后期演進(jìn)過程中主要有以下幾種策略：

以NB/TDD/FDD同廠家建網(wǎng)策略，可以實(shí)現(xiàn)NB/TDD/ FDD融合組網(wǎng)，避免后期多次重復(fù)投資，并且方便根據(jù)需求自由調(diào)整分配相關(guān)頻譜資源，使得融合后的網(wǎng)絡(luò)性能趨于最優(yōu)化。

總結(jié)：目前全球多家運(yùn)營商已經(jīng)完成了基于NB-IOT技術(shù)的智能抄表、智能泊車等業(yè)務(wù)的驗(yàn)證。中國移動(dòng)已將“物聯(lián)網(wǎng)”作為實(shí)現(xiàn)“2020戰(zhàn)略目標(biāo)”的唯一“增長極”。隨著上下游產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟，NB-IOT將被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)，一個(gè)萬物互聯(lián)的新時(shí)代即將到來。