NB-IoT關鍵技術與規劃部署分析

周余俊

（中國電信股份有限公司揚州分公司，揚州 225000）

近年來，隨著NB-IoT技術的興起，極大地提高了物聯網終端接入的數量并大大降低了終端連接的功耗，為物聯網大規模接入奠定了技術基礎，同時也為未來5G發展提供一種可行的技術路徑。由于其適應小流量、長連接、低功耗、廣覆蓋、高可靠、低時延等差異化場景，能夠應用在智能系統、物流監控、農林牧魚、智慧家庭及智慧社區等領域，因此具有非常高的應用價值，預計在2020年中國將實現百億物聯網連接。

1 NB-IoT關鍵技術

NB-IoT關鍵技術主要包括以下內容，第一，NB-IoT主要采用單子載波以及多子載波的傳輸方式，單子載波中載波間隔為3.75kHz和15kHz，針對15kHz的載波間隔，定義連續子載波的數量為48個。針對3.75kHz的載波間隔，定義連續子載波的數量為12個。第二，幀結構，NB-IoT關鍵技術在實際運行的過程中，可以使用E-Utran的幀結構。第三，MIMO技術，該技術在NBIoT關鍵技術中，可以使用兩種模式展開，分別為單天線端口傳輸以及2天線端口開環發射，如果在上行，則只能使用單天線端口著一種MIMO技術模式。第四，半靜態鏈路的自適應，技術在實際應用中的目標業務場景，多數都是小分鐘傳輸，這種方式不能保持長時間連續的信道質量變化，因此該技術中并不存在動態鏈路自適應方案，在實際運行中確定了三種不同的覆蓋等級，根據相應的覆蓋等級，確定數據信息的傳輸和編碼方式等，進而實現該技術的半靜態鏈路自適應[1]。

2 NB-IoT規劃、評估與部署

2.1 NB-IoT規劃思路

為快速搭建一個高品質的NB-IoT網絡，運營商需要提前做好網絡的規劃，主要思路原則如下：第一，托底承載NB-IoT的電信800M無線網絡覆蓋和傳統無線網絡一致（業務需求分析-鏈路預算-小區半徑-單站覆蓋面積-指定區域內所需站點數目）。第二，在建設中為避免重復建設，充分利用運營商現有的通信基礎設施。第三，根據NB-IoT關鍵技術的特點以及組網能力，制定科學合理規劃方案，保證最終容量以及成本之間的平衡關系。第四，功率規劃：基于覆蓋分析，滿足最大MCL（164dB）要求，下行速率為670b/s，功率越大邊緣速率越大，實際盡量按照大于3.2W功率配置；基于容量分析，不同的業務模型對功率需求不同，綜合考慮建議最低功率為5W-10W。

2.2 NB-IoT覆蓋評估

NB-IoT覆蓋評估，主要指的是，在相應的區域中，根據不同的環境特征、室內外的覆蓋程度、覆蓋概率以及傳輸方式等，確定相應的參數，并采用鏈路預算的方式，獲得相應的小區半徑，最終確定該區域中需要的站點數。主要分為以下流程，第一，確定邊緣速率，這一參數需要在運營商需求的基礎上展開，如果需求量較大，則采用的報告模式為自主報告以及網絡質量兩種。第二，在邊緣速率的基礎上，確定TBS的大小。第三，利用鏈路仿真結果，確定TBS對應的SINR。第四，將重復次數與資源塊數量相互組合，確定二者之間的最佳組合，這種方式能夠滿足目標SINR，同時將頻譜的效率提升到最大。第五，疊加重復次數，這種方式能夠獲得相應的覆蓋增益，以上步驟需要在鏈路預算的基礎上展開。

2.3 NB-IoT容量評估

NB-IoT的容量評估：第一，需要確定用戶數量的要求，根據系統中的資源以及業務模式，確定能夠支持的最大用戶數量。第二，確定激活用戶數量，在一個觀察周期之內，系統能夠支持的RRC有效連接數量，在此過程中，確定RRC連接以及展開數據傳輸的用戶。第三，確定NB-IoT關鍵技術的調度能力，目前該技術中的TTI能夠調度兩個用戶，一個上行用戶、一個下行用戶，或者兩個上行用戶，但是目前不支持兩個下行用戶同時展開調度。第四，確定小區容量瓶預。通過一次業務全流程消耗、單用戶24小時發起的業務數和單小區可用的總資源，可計算得到下行容量、隨機接人容量和上行容量，取三者之間的最小值。

2.4 電信NB-IoT網絡部署方案

由于制式不同，不同運營商的部署方案不盡相同。以電信為例，通過與CDMA基站1：1共址部署，實現800M網絡快速、低成本廣覆蓋，既解決城市區域1.8G深度覆蓋不足的問題，又為承載NB-IoT提供基礎網絡條件（利用LTE 800M邊緣保護頻帶中未使用的180kHz帶寬，共信源設備和天線）。網絡初步搭建完成后，還需要開展各種性能測試，來確保NB-IoT網絡開通后運行正常且不對電信既有的CDMA、FDD-LTE網絡產生干擾影響，例如：NB-IOT網絡對800M網絡影響測試；NB-IoT網絡容量與終端發包頻率的測試；NB-IoT對1X語音業務的影響測試等。

3 結束語

綜上所述，在NB-IoT網絡規劃建設中，必須要有科學完善的預評估、合理規劃、可操作性強的部署方案，才能打造一張高品質NB-IoT網絡。隨著后續NB-IoT的持續商用運行，連接數量幾何級增長，如何保證NB-IoT網絡的覆蓋水平和應用質量，如何建立物聯網業務感知分析體系，實現物聯網端到端業務保障，最終實現障礙快速發現、快速定界、快速解決，將成為各個運營商關注的重點。