NB—IoT試商用組網(wǎng)方案

許文強(qiáng)　祁昊穎

摘 要

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著廣闊的市場(chǎng)前景，越來(lái)越受到運(yùn)營(yíng)商的重視。NB-IoT作為物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的通信技術(shù)有著突出的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。本文介紹了NB-IoT技術(shù)發(fā)展和技術(shù)特點(diǎn)，探討運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行NB-IoT網(wǎng)絡(luò)試商用組網(wǎng)的方案。

【關(guān)鍵詞】NB-IoT 組網(wǎng)方案運(yùn)營(yíng)商

1 引言

根據(jù)最新的愛(ài)立信移動(dòng)市場(chǎng)報(bào)告，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）有著廣闊的市場(chǎng)前景，到2018年物聯(lián)網(wǎng)將超越手機(jī)，成為數(shù)量最多的互連終端。物聯(lián)網(wǎng)正受到來(lái)自移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的重點(diǎn)關(guān)注。2016年11月在無(wú)錫舉行的世界物聯(lián)網(wǎng)博覽會(huì)上，中國(guó)移動(dòng)推出首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化NB-IoT（Narrowband Internet of Things，窄帶物聯(lián)網(wǎng)）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，讓NB-IoT商業(yè)化進(jìn)程更進(jìn)一步。本文以此為契機(jī)，探討NB-IoT網(wǎng)絡(luò)試商用組網(wǎng)方案的部署。

2 NB-IoT技術(shù)特性

NB-IoT是LPWAN（Low-Power Wide-Area Network，低功耗廣域網(wǎng)）技術(shù)下的一種新的窄帶蜂窩通信，它是NB-CIoT和NB-LTE兩種標(biāo)準(zhǔn)的融合。在2015年9月的 RAN#69次全會(huì)上兩種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)商統(tǒng)一為NB-IoT。NB-IoT的3GPP標(biāo)準(zhǔn)核心部分已經(jīng)在2016年6月凍結(jié)。相比其他LPWAN技術(shù)而言，NB-IoT技術(shù)在覆蓋、功耗、成本、連接上具有優(yōu)勢(shì)：覆蓋功率達(dá)到164dB，終端待機(jī)時(shí)間達(dá)10年，平均模組成本小于5美元，扇區(qū)連接數(shù)多達(dá)5萬(wàn)個(gè)。

3 試商用組網(wǎng)方案

NB-IoT試商用網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)主要包括了以下幾部分：終端設(shè)備、無(wú)線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、IoT業(yè)務(wù)平臺(tái)及APP應(yīng)用。

3.1 終端設(shè)備部署策略

終端部署時(shí)，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)屬性，選擇具體的NB-IoT芯片模組與傳感器組合，提前開(kāi)展入網(wǎng)測(cè)試，獲取入網(wǎng)許可。

3.2 無(wú)線接入網(wǎng)部署策略

3.2.1 無(wú)線基站部署原則

宜將NB-IoT基站部署納入現(xiàn)有電信運(yùn)營(yíng)商的基站部署規(guī)劃中，通過(guò)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)無(wú)線站點(diǎn)資源和設(shè)備的復(fù)用、融合、升級(jí)，以達(dá)到快速部署NB-IoT、節(jié)省建網(wǎng)成本的目的。共建共享方式包括了以下特點(diǎn)：

（1）共站點(diǎn)：TDD/FDD/NB-IoT共BBU；

（2）共天線：用多頻天線替換現(xiàn)網(wǎng)天線；

（3）共射頻：NB-IoT與運(yùn)營(yíng)商FDD頻段共射頻；

（4）共CPRI（Common Public Radio Interface，公共無(wú)線電接口）：NB-IoT與運(yùn)營(yíng)商FDD頻段共CPRI；

（5）共傳輸；

（6）共O&M（Operation and Maintenance，運(yùn)行和維護(hù)管理）。

3.2.2 無(wú)線頻點(diǎn)規(guī)劃策略

3GPP定義了3種NB-IoT場(chǎng)景部署：Stand-alone、Guard-band和In-band。

Stand-alone：頻譜獨(dú)占，不存在與現(xiàn)有系統(tǒng)共存問(wèn)題；適合運(yùn)營(yíng)商快速部署試商用NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。部署時(shí)宜分階段實(shí)施：先采用stand alone方式來(lái)滿足覆蓋；等NB-IoT業(yè)務(wù)上量后，新增stand alone載波，多載波方案提升容量。

Guard-band：適合運(yùn)營(yíng)商利用現(xiàn)網(wǎng)LTE網(wǎng)絡(luò)頻段的帶寬，最大化頻譜資源利用率；但需解決與LTE系統(tǒng)干擾規(guī)避、射頻指標(biāo)等共存問(wèn)題。

In-band：若運(yùn)營(yíng)商優(yōu)先考慮利用現(xiàn)網(wǎng)LTE網(wǎng)絡(luò)頻段中的RB（Resource Block，資源塊）則可考慮In-band方式部署NB-IoT，但同樣面臨與現(xiàn)有LTE系統(tǒng)共存問(wèn)題。

3.2.3 無(wú)線站點(diǎn)選擇規(guī)劃策略

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)屬性選定NB-IoT試商用部署區(qū)域，基于現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)按照1：1的共站建設(shè)方案進(jìn)行選擇。

3.3 核心網(wǎng)部署策略

3.3.1 IoT Core（SAEGW/MME）建設(shè)方案

為保證對(duì)現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)影響最小，IoT Core（SAEGW/MME）宜采用全新建方式，并集中設(shè)置在省中心核心網(wǎng)機(jī)房。SAEGW和MME需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)改造的方式支持NB-IoT相關(guān)核心網(wǎng)特性。為后期正式商用，融合支持LTE業(yè)務(wù)與NB-IoT業(yè)務(wù)做準(zhǔn)備。

3.3.2 HSS建設(shè)方案

HSS建設(shè)方案可考慮新建和現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)兩種。兩種方式均需要按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議實(shí)施，實(shí)施后均不影響現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)。但初期新建方式硬件成本較高，而升級(jí)方式需要保證現(xiàn)網(wǎng)硬件平臺(tái)支持對(duì)NB-IoT的軟件升級(jí)。具體實(shí)施應(yīng)根據(jù)各個(gè)運(yùn)營(yíng)商具體網(wǎng)絡(luò)情況確定。HSS也應(yīng)該集中設(shè)置在省中心核心網(wǎng)機(jī)房。

3.4 IoT業(yè)務(wù)平臺(tái)部署策略

業(yè)務(wù)平臺(tái)優(yōu)選虛擬化方式部署，硬件支持NFV架構(gòu)，通過(guò)軟硬件解耦及功能抽象，使業(yè)務(wù)平臺(tái)功能不再依賴于專用硬件，資源可以充分靈活共享，實(shí)現(xiàn)后期各類NB-IoT新業(yè)務(wù)的快速開(kāi)發(fā)和部署，從而降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本。業(yè)務(wù)平臺(tái)宜集中設(shè)置在省中心數(shù)據(jù)網(wǎng)機(jī)房。

4 結(jié)束與展望

中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)率先展示了標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議下的NB-IoT試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，標(biāo)志著標(biāo)準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)從概念到落地實(shí)現(xiàn)。隨著NB-IoT 3GPP系列協(xié)議在今年的凍結(jié)，以及物聯(lián)網(wǎng)廣闊的市場(chǎng)前景，相信不久的將來(lái)運(yùn)營(yíng)商就會(huì)推出適合自身特點(diǎn)的商用NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。本文在此背景下提出對(duì)NB-IoT試商用網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案的探討，希望對(duì)未來(lái)NB-IoT商用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有所指引。

參考文獻(xiàn)

[1]3GPP TR 36.802.Narrowband Internet of Things （NB-IoT）；Technical Report for BS and UE radio transmission and reception （Release 13）[S].2016.

[2]陳勝.近距離無(wú)線通訊技術(shù)發(fā)展分析[J]. 電子技術(shù)與軟件工程，2015（03）：49.

[3]戴國(guó)華，余駿華. NB-IoT的產(chǎn)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，2016，40（07）：31-36.

[4]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，2016，40（07）：27-30.

作者單位

江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 江蘇省南京市 210019