NB-IOT技術及建設策略分析研究

李瑋

【摘要】 本文就窄帶物聯網NB-IOT特性做了介紹，并結合業務發展需求從頻率選擇、建設方式、覆蓋策略、融合演進幾個方面進行了分析，提出了建議和策略，為后期運營商的網絡建設提供了一些思路。

【關鍵詞】 NB-IOT LTE-FDD 低功耗廣域網

一、NB-IOT技術概述

物聯網業務從傳輸距離上區分，可以分為兩類：一類是短距離通信技術，代表技術有Bluetooth、WiFi等，典型的應用場景如智能家居；另一類是廣域網通信技術，一般定為LPWAN。其中工作在非授權頻段的技術，如LoRa、Sigfox等；而工作在授權頻段的，如基于蜂窩網GSM、CDMA、LTE網絡。2015年9月3GPP正式將一種利用窄帶LTE技術來承載物聯網的技術命名為NB-IOT（NarrowBand-Internet of Things，窄帶物聯網）。

二、NB-IOT的關鍵特性

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

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；此外，加上上行接收分集的3dB，理論上比GPRS覆蓋增強20dB。

2）低功耗：借助PSM和eDRX技術可實現更長待機。NB-IOT對于典型的低速率、低頻次業務，等容量電池壽命可達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。通過這樣的方式達到模組成本小于5美元的低價。

4）大連接：物聯網的話務模型是終端很多，但是每個終端發送的包小，發送包對時延的要求不敏感。有更多的用戶接入，每小區連接用戶數可達5萬。

三、NB-IOT建設策略分析

3.1 NB-IOT頻率策略

2015年11月 3GPP關于NB-IOT提出了三種頻率組網方式，如三種方式對比如下：

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

3.2 NB-IOT建設策略

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

綜合分析，建議采用新建方式，一步到位，避免后期多次投資。且新建站點更有利于后期向FDD平滑演進，提升FDD網絡建設效率。

3.3 NB-IOT覆蓋策略

目前可行的建網覆蓋方式主要有以下三種方案：

方案1：建一張普遍的薄網，重點覆蓋城市，農村按需確定覆蓋區域；

方案2：分區域建設，如智慧城市建設、大型企業廠區覆蓋；

方案3：分小區按需建設。

結合目前某省移動物聯網發展現狀，在智能抄表業務方面已經普及到農村地區。建議方案1和方案2相結合的方式進行覆蓋建設，在重點園區試驗網采用方案2覆蓋建設，逐步采用方案1實現規模商用，最終建造一張和2G覆蓋規模相當的NB-IOT網絡。

3.4 NB-IOT/FDD融合演進策略

考慮NB-IOT與現網TDD-LTE是否同廠家關系，在后期演進過程中主要有以下幾種策略：

以NB/TDD/FDD同廠家建網策略，可以實現NB/TDD/ FDD融合組網，避免后期多次重復投資，并且方便根據需求自由調整分配相關頻譜資源，使得融合后的網絡性能趨于最優化。

總結：目前全球多家運營商已經完成了基于NB-IOT技術的智能抄表、智能泊車等業務的驗證。中國移動已將“物聯網”作為實現“2020戰略目標”的唯一“增長極”。隨著上下游產業鏈的逐步成熟，NB-IOT將被廣泛應用在各行各業，一個萬物互聯的新時代即將到來。