窄帶物聯(lián)網(wǎng)部署策略探討

馮傳奮

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司山東分公司，山東 濟(jì)南 250101）

窄帶物聯(lián)網(wǎng)部署策略探討

馮傳奮

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司山東分公司，山東 濟(jì)南 250101）

基于LPWA市場(chǎng)需求，分場(chǎng)景重點(diǎn)對(duì)窄帶物聯(lián)網(wǎng)無線網(wǎng)部署方案進(jìn)行了分析并給出了部署策略，以期為窄帶物聯(lián)網(wǎng)的部署建設(shè)提供參考。

窄帶物聯(lián)網(wǎng) 部署策略 LPWA LTE FDD

1 引言

在連接規(guī)模方面，預(yù)計(jì)2020年全球?qū)a(chǎn)生500億的IoT連接，其中60%即300億連接來自于LPWA（Low Power Wide Area）市場(chǎng)，遠(yuǎn)高于中高速率連接市場(chǎng)規(guī)模。LPWA將是運(yùn)營商的掌控入口，是其爭(zhēng)奪市場(chǎng)的主戰(zhàn)場(chǎng)。物聯(lián)網(wǎng)全球連接分布如圖1所示。

目前支撐LPWA業(yè)務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要有Sigfox、LoRa、eMTC、NB-IoT等，具體對(duì)比情況如表1所示。

從表1可以看出，無論從標(biāo)準(zhǔn)定義、頻譜還是從技術(shù)綜合能力來看，NB-IoT（Narrowband Internet of Things）將是LPWA領(lǐng)域最具潛力的技術(shù)。

2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

NB-IoT網(wǎng)絡(luò)包含從終端到業(yè)務(wù)平臺(tái)端到端的網(wǎng)絡(luò)，具體架構(gòu)如圖2所示。

在終端側(cè)，主要是芯片、模組。在無線側(cè)，主要考慮建設(shè)NB-IoT無線網(wǎng)絡(luò)。在核心網(wǎng)側(cè)，可以采用新建NB-IoT或升級(jí)現(xiàn)網(wǎng)核心網(wǎng)支持。在業(yè)務(wù)平臺(tái)側(cè)，可以通過自建平臺(tái)或使用第三方平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)的支持。由于現(xiàn)網(wǎng)無線側(cè)存在多張無線網(wǎng)絡(luò)（包括GSM、LTE TDD等），部署方案就顯得異常復(fù)雜。下面就重點(diǎn)針對(duì)NB-IoT無線網(wǎng)如何部署進(jìn)行探討。

3 部署策略

由于目前NB-IoT只有FDD一種制式，對(duì)于已經(jīng)部署LTE FDD的中國電信和中國聯(lián)通來說，可以基于LTEFDD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行部署。而中國移動(dòng)目前只部署了LTE TDD網(wǎng)絡(luò)，還未獲得FDD牌照。故下文重點(diǎn)針對(duì)僅部署了LTE TDD網(wǎng)絡(luò)的情況進(jìn)行探討。在探討過程中，對(duì)于關(guān)鍵參數(shù)做如下假設(shè)：

圖2 NB-IoT網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

表1 LPWA技術(shù)對(duì)比

基于相同覆蓋下各類網(wǎng)絡(luò)所需基站數(shù)以及各類方案的可利舊情況，以基于TDD建設(shè)FDD投資為10為基準(zhǔn)，假定各種方案的投資如表2所示。

以上關(guān)鍵參數(shù)為假定值，在實(shí)際建設(shè)中，需根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)具體情況對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行修正和調(diào)整。此外，各種部署方案對(duì)比期均從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)到GSM退網(wǎng)結(jié)束。

3.1 部署方案

（1）場(chǎng)景一：先考慮NB建設(shè)，再考慮FDD建設(shè)，最后考慮GSM退網(wǎng)

在此場(chǎng)景下，先考慮NB網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，待FDD牌照發(fā)放后，再考慮FDD網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，最后考慮GSM退網(wǎng)。基于現(xiàn)網(wǎng)情況，有3種部署方案，具體如圖3所示。

表2 各種方案投資假定

圖3 場(chǎng)景一的NB-IoT部署方案

1）方案1（基于GSM升級(jí)方案）

◆在NB網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，采用的是基于現(xiàn)網(wǎng)GSM網(wǎng)絡(luò)升級(jí)支持NB（即NB與GSM同廠家），現(xiàn)網(wǎng)GSM無法升級(jí)時(shí)，考慮通過建設(shè)GN（GSM/NB）替換現(xiàn)網(wǎng)GSM。

◆在FDD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，如FDD與NB同廠家，考慮NB升級(jí)支持FDD（如圖3中方案1.1）；如FDD與TDD同廠家，則考慮基于TDD建設(shè)FDD（如圖3中方案1.2）。

◆在GSM退網(wǎng)時(shí)，直接將GSM退網(wǎng)即可。

2）方案2（基于TDD建設(shè)NB方案）

◆在NB網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，采用的是基于現(xiàn)網(wǎng)TDD網(wǎng)絡(luò)站址資源建設(shè)NB（即NB與TDD同廠家）。

◆在FDD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，如FDD與NB同廠家，考慮NB升級(jí)支持FDD（如圖3中方案2.1）；如FDD與GSM同廠家，則考慮基于GSM建設(shè)FDD（如圖3中方案2.2）。

◆在GSM退網(wǎng)時(shí)，直接將GSM退網(wǎng)即可。

3）方案3（獨(dú)立建設(shè)NB方案）

◆在NB網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，獨(dú)立建設(shè)NB。

◆在FDD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，如FDD與NB同廠家，考慮NB升級(jí)支持FDD（如圖3中方案3.1）；如FDD與TDD同廠家，則考慮基于TDD建設(shè)FDD（如圖3中方案3.2）；如FDD與GSM同廠家，則考慮基于GSM建設(shè)FDD（如圖3中方案3.3）。

◆在GSM退網(wǎng)時(shí)，直接將GSM退網(wǎng)即可。

基于前述假定投資的情況，各細(xì)化方案的投資情況如表3所示：

表3 各種細(xì)化方案的投資情況

為了簡(jiǎn)化處理，假定每種方案出現(xiàn)的比例相同，則三種方案的投資情況如表4所示。

表4 場(chǎng)景一的三種方案的投資情況

從表4可以看出，總體來看，方案1（特別是方案1.1）投資最少，但不利于TDD與FDD的互操作。方案2（特別是方案2.1）投資雖然比方案1高些，但有利于TDD與FDD的互操作。而方案3投資最大，也不利于TDD與FDD的互操作。

（2）場(chǎng)景二：同步考慮NB及FDD建設(shè)，最后考慮GSM退網(wǎng)

在此場(chǎng)景下，在考慮NB建設(shè)的同時(shí)，同步考慮FDD網(wǎng)絡(luò)的預(yù)留及建設(shè)，最后考慮GSM退網(wǎng)?；诂F(xiàn)網(wǎng)情況，有3種部署方案，具體如圖4所示。

圖4 場(chǎng)景二的NB-IoT部署方案

1）方案1（基于GSM升級(jí)方案）

◆在NB/FDD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，采用的是基于現(xiàn)網(wǎng)GSM網(wǎng)絡(luò)升級(jí)支持NB/FDD，現(xiàn)網(wǎng)GSM無法升級(jí)時(shí)，考慮通過建設(shè)GNF（GSM/NB/FDD）替換現(xiàn)網(wǎng)GSM。

◆在GSM退網(wǎng)時(shí)，直接將GSM退網(wǎng)即可。

2）方案2（基于TDD建設(shè)NB/FDD方案）

◆在NB/FDD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，采用的是基于現(xiàn)網(wǎng)TDD網(wǎng)絡(luò)站址資源建設(shè)NB/FDD。

◆在GSM退網(wǎng)時(shí)，直接將GSM退網(wǎng)即可。

3）方案3（獨(dú)立建設(shè)NB/FDD方案）

◆在NB/FDD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，獨(dú)立建設(shè)NB/FDD。

◆在GSM退網(wǎng)時(shí)，直接將GSM退網(wǎng)即可。

根據(jù)上述方案建設(shè)情況，本場(chǎng)景的方案1的投資與場(chǎng)景一中的1.1一致；本場(chǎng)景的方案2的投資與場(chǎng)景一中的2.1一致；本場(chǎng)景的方案3的投資與場(chǎng)景一中的3.1一致。具體如表5所示。

表5 場(chǎng)景二的三種方案的投資情況

3.2 部署建議

基于上述各場(chǎng)景、各方案的分析，從投資節(jié)省角度建議采用場(chǎng)景二中的方案1，即基于GSM升級(jí)支持NB/FDD方案，但上述方案不利于TDD與FDD的互操作。而場(chǎng)景二中的方案2（基于TDD建設(shè)NB/FDD方案）雖然投資比場(chǎng)景二中的方案1高些，但有利于TDD與FDD的互操作。建議在后續(xù)NB網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，需結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況，在投資及用戶體驗(yàn)兩個(gè)維度做好權(quán)衡的情況下，選擇最佳方案進(jìn)行NB建設(shè)。

4 結(jié)束語

本文分場(chǎng)景重點(diǎn)針對(duì)NB-IoT無線網(wǎng)的六種部署方案進(jìn)行了探討。從投資節(jié)省的角度考慮，建議采用基于GSM升級(jí)支持NB/FDD的方案；從用戶體驗(yàn)角度建議采用基于TDD建設(shè)NB/FDD的方案。

[1]3GPP TR 23.720 V13.0.0. Study on architecture enhancements for Cellular Internet of Things[S]. 2016.

[2]3GPP TS 23.401 V14.0.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) Access[S]. 2016.

[3]趙靜. 低速率物聯(lián)網(wǎng)蜂窩通信技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].移動(dòng)通信, 2016(7)： 27-30.

[4]戴國華,余駿華. NB-IoT的產(chǎn)生背景、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展以及特性和業(yè)務(wù)研究[J]. 移動(dòng)通信, 2016(7)： 31-36.

Discussion on NB-IoT Deployment Strategy

FENG Chuanfen
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Shandong Branch, Jinan 250101, China)

Based on the market demand of LPWA, the wireless network deployment solution of NB-IoT was expounded according to different scenarios, and the deployment strategy was given to provide reference to the deployment and construction of NB-IoT.

NB-IoT deployment strategy low power wide area LTE FDD

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.20.011

TN929.5

A

1006-1010(2017)20-0064-05

馮傳奮. 窄帶物聯(lián)網(wǎng)部署策略探討[J]. 移動(dòng)通信, 2017,41(20)： 64-68.

2017-06-21

責(zé)任編輯：劉妙 liumiao@mbcom.cn

馮傳奮：高級(jí)工程師，博士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，現(xiàn)任職于中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司山東分公司，主要從事通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃咨詢?cè)O(shè)計(jì)工作。