NB-IoT关键技术与规划部署分析

周余俊

（中国电信股份有限公司扬州分公司，扬州 225000）

近年来，随着NB-IoT技术的兴起，极大地提高了物联网终端接入的数量并大大降低了终端连接的功耗，为物联网大规模接入奠定了技术基础，同时也为未来5G发展提供一种可行的技术路径。由于其适应小流量、长连接、低功耗、广覆盖、高可靠、低时延等差异化场景，能够应用在智能系统、物流监控、农林牧鱼、智慧家庭及智慧社区等领域，因此具有非常高的应用价值，预计在2020年中国将实现百亿物联网连接。

1 NB-IoT关键技术

NB-IoT关键技术主要包括以下内容，第一，NB-IoT主要采用单子载波以及多子载波的传输方式，单子载波中载波间隔为3.75kHz和15kHz，针对15kHz的载波间隔，定义连续子载波的数量为48个。针对3.75kHz的载波间隔，定义连续子载波的数量为12个。第二，帧结构，NB-IoT关键技术在实际运行的过程中，可以使用E-Utran的帧结构。第三，MIMO技术，该技术在NBIoT关键技术中，可以使用两种模式展开，分别为单天线端口传输以及2天线端口开环发射，如果在上行，则只能使用单天线端口着一种MIMO技术模式。第四，半静态链路的自适应，技术在实际应用中的目标业务场景，多数都是小分钟传输，这种方式不能保持长时间连续的信道质量变化，因此该技术中并不存在动态链路自适应方案，在实际运行中确定了三种不同的覆盖等级，根据相应的覆盖等级，确定数据信息的传输和编码方式等，进而实现该技术的半静态链路自适应[1]。

2 NB-IoT规划、评估与部署

2.1 NB-IoT规划思路

为快速搭建一个高品质的NB-IoT网络，运营商需要提前做好网络的规划，主要思路原则如下：第一，托底承载NB-IoT的电信800M无线网络覆盖和传统无线网络一致（业务需求分析-链路预算-小区半径-单站覆盖面积-指定区域内所需站点数目）。第二，在建设中为避免重复建设，充分利用运营商现有的通信基础设施。第三，根据NB-IoT关键技术的特点以及组网能力，制定科学合理规划方案，保证最终容量以及成本之间的平衡关系。第四，功率规划：基于覆盖分析，满足最大MCL（164dB）要求，下行速率为670b/s，功率越大边缘速率越大，实际尽量按照大于3.2W功率配置；基于容量分析，不同的业务模型对功率需求不同，综合考虑建议最低功率为5W-10W。

2.2 NB-IoT覆盖评估

NB-IoT覆盖评估，主要指的是，在相应的区域中，根据不同的环境特征、室内外的覆盖程度、覆盖概率以及传输方式等，确定相应的参数，并采用链路预算的方式，获得相应的小区半径，最终确定该区域中需要的站点数。主要分为以下流程，第一，确定边缘速率，这一参数需要在运营商需求的基础上展开，如果需求量较大，则采用的报告模式为自主报告以及网络质量两种。第二，在边缘速率的基础上，确定TBS的大小。第三，利用链路仿真结果，确定TBS对应的SINR。第四，将重复次数与资源块数量相互组合，确定二者之间的最佳组合，这种方式能够满足目标SINR，同时将频谱的效率提升到最大。第五，叠加重复次数，这种方式能够获得相应的覆盖增益，以上步骤需要在链路预算的基础上展开。

2.3 NB-IoT容量评估

NB-IoT的容量评估：第一，需要确定用户数量的要求，根据系统中的资源以及业务模式，确定能够支持的最大用户数量。第二，确定激活用户数量，在一个观察周期之内，系统能够支持的RRC有效连接数量，在此过程中，确定RRC连接以及展开数据传输的用户。第三，确定NB-IoT关键技术的调度能力，目前该技术中的TTI能够调度两个用户，一个上行用户、一个下行用户，或者两个上行用户，但是目前不支持两个下行用户同时展开调度。第四，确定小区容量瓶预。通过一次业务全流程消耗、单用户24小时发起的业务数和单小区可用的总资源，可计算得到下行容量、随机接人容量和上行容量，取三者之间的最小值。

2.4 电信NB-IoT网络部署方案

由于制式不同，不同运营商的部署方案不尽相同。以电信为例，通过与CDMA基站1：1共址部署，实现800M网络快速、低成本广覆盖，既解决城市区域1.8G深度覆盖不足的问题，又为承载NB-IoT提供基础网络条件（利用LTE 800M边缘保护频带中未使用的180kHz带宽，共信源设备和天线）。网络初步搭建完成后，还需要开展各种性能测试，来确保NB-IoT网络开通后运行正常且不对电信既有的CDMA、FDD-LTE网络产生干扰影响，例如：NB-IOT网络对800M网络影响测试；NB-IoT网络容量与终端发包频率的测试；NB-IoT对1X语音业务的影响测试等。

3 结束语

综上所述，在NB-IoT网络规划建设中，必须要有科学完善的预评估、合理规划、可操作性强的部署方案，才能打造一张高品质NB-IoT网络。随着后续NB-IoT的持续商用运行，连接数量几何级增长，如何保证NB-IoT网络的覆盖水平和应用质量，如何建立物联网业务感知分析体系，实现物联网端到端业务保障，最终实现障碍快速发现、快速定界、快速解决，将成为各个运营商关注的重点。