窄带物联网部署策略探讨

冯传奋

（中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，山东 济南 250101）

窄带物联网部署策略探讨

冯传奋

（中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，山东 济南 250101）

基于LPWA市场需求，分场景重点对窄带物联网无线网部署方案进行了分析并给出了部署策略，以期为窄带物联网的部署建设提供参考。

窄带物联网 部署策略 LPWA LTE FDD

1 引言

在连接规模方面，预计2020年全球将产生500亿的IoT连接，其中60%即300亿连接来自于LPWA（Low Power Wide Area）市场，远高于中高速率连接市场规模。LPWA将是运营商的掌控入口，是其争夺市场的主战场。物联网全球连接分布如图1所示。

目前支撑LPWA业务的物联网技术主要有Sigfox、LoRa、eMTC、NB-IoT等，具体对比情况如表1所示。

从表1可以看出，无论从标准定义、频谱还是从技术综合能力来看，NB-IoT（Narrowband Internet of Things）将是LPWA领域最具潜力的技术。

2 网络架构

NB-IoT网络包含从终端到业务平台端到端的网络，具体架构如图2所示。

在终端侧，主要是芯片、模组。在无线侧，主要考虑建设NB-IoT无线网络。在核心网侧，可以采用新建NB-IoT或升级现网核心网支持。在业务平台侧，可以通过自建平台或使用第三方平台实现对相关业务的支持。由于现网无线侧存在多张无线网络（包括GSM、LTE TDD等），部署方案就显得异常复杂。下面就重点针对NB-IoT无线网如何部署进行探讨。

3 部署策略

由于目前NB-IoT只有FDD一种制式，对于已经部署LTE FDD的中国电信和中国联通来说，可以基于LTEFDD网络进行部署。而中国移动目前只部署了LTE TDD网络，还未获得FDD牌照。故下文重点针对仅部署了LTE TDD网络的情况进行探讨。在探讨过程中，对于关键参数做如下假设：

图2 NB-IoT网络架构

表1 LPWA技术对比

基于相同覆盖下各类网络所需基站数以及各类方案的可利旧情况，以基于TDD建设FDD投资为10为基准，假定各种方案的投资如表2所示。

以上关键参数为假定值，在实际建设中，需根据现网具体情况对上述参数进行修正和调整。此外，各种部署方案对比期均从现有网络到GSM退网结束。

3.1 部署方案

（1）场景一：先考虑NB建设，再考虑FDD建设，最后考虑GSM退网

在此场景下，先考虑NB网络的建设，待FDD牌照发放后，再考虑FDD网络的建设，最后考虑GSM退网。基于现网情况，有3种部署方案，具体如图3所示。

表2 各种方案投资假定

图3 场景一的NB-IoT部署方案

1）方案1（基于GSM升级方案）

◆在NB网络建设时，采用的是基于现网GSM网络升级支持NB（即NB与GSM同厂家），现网GSM无法升级时，考虑通过建设GN（GSM/NB）替换现网GSM。

◆在FDD网络建设时，如FDD与NB同厂家，考虑NB升级支持FDD（如图3中方案1.1）；如FDD与TDD同厂家，则考虑基于TDD建设FDD（如图3中方案1.2）。

◆在GSM退网时，直接将GSM退网即可。

2）方案2（基于TDD建设NB方案）

◆在NB网络建设时，采用的是基于现网TDD网络站址资源建设NB（即NB与TDD同厂家）。

◆在FDD网络建设时，如FDD与NB同厂家，考虑NB升级支持FDD（如图3中方案2.1）；如FDD与GSM同厂家，则考虑基于GSM建设FDD（如图3中方案2.2）。

◆在GSM退网时，直接将GSM退网即可。

3）方案3（独立建设NB方案）

◆在NB网络建设时，独立建设NB。

◆在FDD网络建设时，如FDD与NB同厂家，考虑NB升级支持FDD（如图3中方案3.1）；如FDD与TDD同厂家，则考虑基于TDD建设FDD（如图3中方案3.2）；如FDD与GSM同厂家，则考虑基于GSM建设FDD（如图3中方案3.3）。

◆在GSM退网时，直接将GSM退网即可。

基于前述假定投资的情况，各细化方案的投资情况如表3所示：

表3 各种细化方案的投资情况

为了简化处理，假定每种方案出现的比例相同，则三种方案的投资情况如表4所示。

表4 场景一的三种方案的投资情况

从表4可以看出，总体来看，方案1（特别是方案1.1）投资最少，但不利于TDD与FDD的互操作。方案2（特别是方案2.1）投资虽然比方案1高些，但有利于TDD与FDD的互操作。而方案3投资最大，也不利于TDD与FDD的互操作。

（2）场景二：同步考虑NB及FDD建设，最后考虑GSM退网

在此场景下，在考虑NB建设的同时，同步考虑FDD网络的预留及建设，最后考虑GSM退网。基于现网情况，有3种部署方案，具体如图4所示。

图4 场景二的NB-IoT部署方案

1）方案1（基于GSM升级方案）

◆在NB/FDD网络建设时，采用的是基于现网GSM网络升级支持NB/FDD，现网GSM无法升级时，考虑通过建设GNF（GSM/NB/FDD）替换现网GSM。

◆在GSM退网时，直接将GSM退网即可。

2）方案2（基于TDD建设NB/FDD方案）

◆在NB/FDD网络建设时，采用的是基于现网TDD网络站址资源建设NB/FDD。

◆在GSM退网时，直接将GSM退网即可。

3）方案3（独立建设NB/FDD方案）

◆在NB/FDD网络建设时，独立建设NB/FDD。

◆在GSM退网时，直接将GSM退网即可。

根据上述方案建设情况，本场景的方案1的投资与场景一中的1.1一致；本场景的方案2的投资与场景一中的2.1一致；本场景的方案3的投资与场景一中的3.1一致。具体如表5所示。

表5 场景二的三种方案的投资情况

3.2 部署建议

基于上述各场景、各方案的分析，从投资节省角度建议采用场景二中的方案1，即基于GSM升级支持NB/FDD方案，但上述方案不利于TDD与FDD的互操作。而场景二中的方案2（基于TDD建设NB/FDD方案）虽然投资比场景二中的方案1高些，但有利于TDD与FDD的互操作。建议在后续NB网络建设中，需结合当地具体情况，在投资及用户体验两个维度做好权衡的情况下，选择最佳方案进行NB建设。

4 结束语

本文分场景重点针对NB-IoT无线网的六种部署方案进行了探讨。从投资节省的角度考虑，建议采用基于GSM升级支持NB/FDD的方案；从用户体验角度建议采用基于TDD建设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]赵静. 低速率物联网蜂窝通信技术现状及发展趋势[J].移动通信, 2016(7)： 27-30.

[4]戴国华,余骏华. NB-IoT的产生背景、标准发展以及特性和业务研究[J]. 移动通信, 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

冯传奋. 窄带物联网部署策略探讨[J]. 移动通信, 2017,41(20)： 64-68.

2017-06-21

责任编辑：刘妙 liumiao@mbcom.cn

冯传奋：高级工程师，博士毕业于北京邮电大学，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，主要从事通信网络规划咨询设计工作。