NB-Iot网络规划研究

张红福

摘要：在当今移动通信网络迅猛发展的背景下，为应对用户日益增长的业务需求和数据传输速率要求，窄带物联网以其自身具有的低成本和低功耗优势受到了人们的关注。本文首先分析了窄带物联网的优势和特点，随后分析了NB-Iot窄带物联网在做网络规划时应该重点注意的几个关键点。

关键词：窄带物联网;优势;网络规划

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）02-0017-02

0 引言

移动通信网络和互联网经过了近二十年的发展，时至今日，已经有了庞大的用户群。为满足用户不断增长的速率要求和带宽要求，以及一些新领域的业务需求，采取物联网对移动通信网络和互联网进行补充。现在正处于4G向5G的关键时期，5G商用也已经被提上章程，而5G网络中的一个关键指标是万物互联，为了更好的实现这一目标，在5G网络部署初期，完美的实现物联网整个体系的网络规划，会对5G时代以及后5G时代实现真正的万物互联打下坚实的基础。

1 窄带物联网的特点及优势

窄带物联网与传统物联网相比，占用带宽仅仅为180KHz，与现网的应用的大部分网络都匹配，并且相对于传统物联网来看具有穿透性强、成本低、功耗低以及覆盖能力强等特点，因此在国内物联网行业站住了脚，成为物联网行业的主要通信技术。

1.1 NB-Iot的强穿透能力

窄带物联网相对于现网中的蓝牙技术和WIFI技术有着更强的穿透能力和更远的传输距离。现网中的蓝牙技术，广泛用于近距离的数据传输，诸如蓝牙耳机、蓝牙键盘等外接设备，可以近距离实时的传输大量数据。但其传输距离往往在二十米左右，由于传输距离这个限制条件，蓝牙的商业用途严重受限。WIFI技术随着第四代移动通信网络的发展，已经被广泛推广开来，现阶段家庭、公司等单位对WIFI的需求都很大，WIFI因此也取得了良好的商业效果。但是WIFI穿透性由于其协议规定，穿透性极差，往往隔着一堵墙WIFI信号就会下降好几格，因此WIFI只能受限于某个小面积单元内使用，用途也严重受限。

1.2 NB-Iot的强覆盖能力

强覆盖能力是由于窄带物联网采用了专属的传输频段，通过特殊的频段可以大大加强NB-IOT网络传输中信号的强度，进而达到更远的距离。为了达到更高的传输质量，NB-IOT采用了多次重复传输的技术，通过设备传向服务器终端的信号进行大数据分析，设置窄带物联网重复传输的次数，通过重复的传输，窄带物联网能大大提升信号强度和传输可靠性，进而提升了窄带物联网的传输距离。同时窄带物联网在与设备互联时，采用了把发射端和接收端的数据合并在一起进行收发的操作，通过把收发数据合并在一起，大大提升了收发信号的质量，进而提升了NB-IOT网络的覆盖能力。

1.3 NB-Iot的低成本特性

NB-Iot的标准规定了窄带物联网的工作带宽为180KHz，这么窄的带宽跟现网及其匹配，对设备的要求比较低，因此大大降低了实现复杂度。物联网链接的设备上具有传输数据和控制设备功能的芯片由于带宽较窄，因此设计复杂度也很低，采用4G网络中的频分复用技术的传输标准，因其低复杂度基带传输系统的成本大大降低。

1.4 NB-Iot的低功耗特性

低功耗是窄带物联网的一大优势。首先窄带物联网互联的设备芯片简单，只需要实现数据传输功能和控制功能，在芯片工作过程中，本身的运行功耗极低。其次，窄带物联网互联的设备芯片并不是每时每刻都在开启的，根据不同的需求，服务器会定期的从设备芯片采集数据，同样也会定期的决定芯片的控制模块实现什么样的功能。设备的芯片大部分时间都是处于关闭状态，因此电池损耗极慢。

2 NB-Iot的网络规划

2.1 现网对NB-Iot的干扰

在部署窄带物联网时，由于NB-Iot频段与移动通信网络相邻的原因，NB-Iot会与移动通信网络存在干扰。因此在部署窄带物联网之前，合理的规划NB-Iot的网络部署情况，让窄带物联网和移动通信网络的之间的互相干扰最小，使得两网之间达到一个性能折中的最优解，是NB-Iot网络规划的重中之重。

本文主要分析现网中占据主要地位的第四代移动通信4G网络与NB-Iot现存的网络规划方案。在NB-Iot部署时，围绕现行4G网络，有两种部署方案。第一种是窄带物联网单独部署，不与TD-LTE网络产生联系，;第二种是窄带物联网基于第四代移动通信网络部署的情况，又分为在4G网络的保护频带上进行部署和频带上直接部署的情况。

2.1.1 NB-Iot单独部署与4G网络存在的

由图1可以看出，在窄带物联网终端设备的邻信道干扰比达到35dBc的时候，窄带物联网对第四代无线通信网络的干扰达到共存的RAN4指标。这种情况下，图中两个指标损失不超过百分之五。

由图2可以看出，在窄带物联网的基站的相邻信道选择性满足40dBc的时候，窄带物联网的信号噪声比值损失不高于1dB，第四代移动通信网络对窄带物联网的干扰满足RAN4的共存指标。

由上文分析可知，在NB-Iot独立部署时，只有当窄带物联网的用户终端设备的邻信道干扰比達到35dBc的时候和窄带物联网的基站的相邻信道选择性满足40dBc的时候，才可以实现两网络的共存，实现两网络之间损失最小的情况，达到两网最优性能。

2.1.2 NB-Iot基于4G网络部署的干扰情况分析

窄带物联网基于4G网络部署分为4G网络保护带内部署和4G网络频带内直接部署两种情况，这两种情况干扰情况基本一致，所以放在一起分析。

共同部署的情况下，窄带物联网对4G网络的干扰如表1所示。刚开始时，损失量很大，随着PRB的增加，小区边缘吞吐量和平均吞吐量损失值呈10的倍数接近线性降低。

通過上述的分析，我们在基于4G网络建立NB-Iot窄带物联网时应该注意设置合理的PRB，同时满足4G网络的吞吐量要求和窄带物联网的信号噪声比值要求，达到两网损失最小、性能最优。

2.2 NB-Iot基站部署规划

窄带物联网在部署基站站点时要进行合理的规划，以此来避免资源的浪费和性能不能达到最优的情况。为了基站部署规划，一般都是采用特定环境选取试点运行的方式。

在NB-Iot基站部署时，通常要考虑的有基站的高度，协调过高站和过低站，提高窄带物联网的覆盖面积。

在部署基站时，也要注意FDD模式下的4G网络的干扰情况。采用不同的组网方式，通过对特定环境进行不同的试点和分析，取得一个最优秀的组网方式。

3 结语

窄带物联网优势十分明显，可以对现行网络进行很好的补充，值得不但推进和革新。本文首先介绍了窄带物联网的基本概念，给出了几个NB-Iot的用途，然后分析了NB-Iot的优势和特点。最后重点分析了NB-Iot网络规划中的两个关键点。

参考文献

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[2] 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，2016，40（7）：31-36.

Research on NB-Iot Network Planning

ZHANG Hong-fu

（Guangdong Southern Telecom Planning Consulting Design Institute Co.， Ltd.， Shenzhen Guangdong  518038）

Abstract：With the rapid development of mobile communication network， narrowband Internet of Things （Narrow-Band Internet of Things） attracts people's attention because of its low cost and low power consumption， in order to meet the growing business needs and data transmission rate requirements of users. This paper first analyses the advantages and characteristics of narrowband Internet of Things， and then analyses several key points that should be paid attention to in network planning of NB-Iot narrowband Internet of Things.

Key words：Narrow-band Internet of Things;advantages;network planning