广电LORA网络建设及运维探索

姚妙华

【摘要】随着智慧城市的发展和物联网市场的兴起，如何解决万物互联中“联”的问题已经成为关键之一。三大电信运营商依靠蜂窝网资源、政策支持等优势，迅速在全国大部分城市完成了NB-IOT网络覆盖，并逐步形成了NB-IOT产业。但是由于其在垄断性、安全性、信号稳定性、经济性等多方面存在一定不利因素，使得以中兴为代表的设备供应商和腾讯、阿里为代表的互联网巨头开始转向LORA技术，特别是LORA联盟等机构的成立促使国内LORA产业得到了飞速发展。因此，如何尽快的形成一张广覆盖的LORA网络是当务之急。对于广电运营商来说，这是不可多得的无线物联网网络发展机遇。本文就是以区级一个广电运营商为例，研究LORA技术的优缺点、探索LORA网络建设运维的方案，以促进广电运营商抢占无线物联网市场，并与三大电信运营商形成差异化竞争。

【关键词】LORA;NB-IOT;基站;物联网

2017-2019年三大通信运营商（移动、电信、联通）在低功耗广域物联网领域集中发力，大规模建设NB-IoT物聯网络，随之而来的是基于NB-IoT网络的物联网业务大规模兴起。而NB-IoT属于三大通信运营商垄断技术，广电运营商只能望洋兴叹。

但是低功耗广域物联网业务是一片蓝海，在面对整个广电行业业绩下滑压力的情况下，广电运营商对新兴产业绝不能轻言放弃。杭州华数传媒电视网络有限公司（以下简称“余杭华数”）正积极着手布局全区范围内的LORA物联网络，努力探索广电行业物联网领域新的业务增长点。

1. 广电选择

在NB-iot和LORA之间，我们认为广电选择LORA是毫无悬念的，主要存在被动和主动两方面原因：

1.1 被动选择

国内NB-iot是由三大电信运营商提供的服务，必须使用他们的网络，具有一定垄断性质。广电运营商如果要租用NB-iot网络来发展物联网业务，一定意义上等于将自己的发展依附在竞争对手身上，这显然是不可取的。因此，LORA对广电运营商来说，是一种退一步海阔天空的选择。

1.2 主动选择

相对于NB-loT来说，LoRa具有非常多的优势。一个是自由度方面，因为NB-loT是依赖于运营商的基础网络建设，在很多环境不好的情况下，运营商的基础设施并没有覆盖到，而LoRa则是一个自主的网络，可以自己进行部署;还有就是安全性方面，有些客户并不喜欢把自己的数据传输到别人（哪怕是运营商）手里，所以有些客户会需要部署自己单独使用的LoRa网络。

国内LORA技术比较普遍采用的频段是433、868、915 MHz等，很多人担心LORA目前是非授权频谱，会不会出现被封杀的情况？其实，这种顾虑是多余的，早在2016年国内就已经由中兴通讯发起成立了LoRa联盟，在联盟的推进下，LoRa的产业链已经十分成熟了，从基础的芯片、模块到设备的制造都有相关的厂商。特别是进入2018年后，阿里和腾讯等互联网巨头纷纷投向LORA，开始大力打造自己基于LORA的物联网业务。而国际上，LoRa同样十分火爆，全球有52个运营商正在部署LoRa网络，超过100个国家在进行试点。

因此，我们认为全国广电运营商应该在此时积极主动的站出来，利用自己的网络资源，建设一张全国性LORA网络，为各个行业提供物联网服务。（见表一）

2. 网络规划

2.1 布点原则

本次网络建设布点采用统一规划、分步实施的原则，最大程度的减少项目建设可能带来的投资风险。考虑到目前LORA网络的大面积覆盖没有典型的案例，本次布点的所有测试工作都需自行实测完成，并借助测试所得有效数据，在全区范围内业务潜力较大的城镇密集区域先行规划，后期根据业务推进逐步实施。

同时，我们认为在规划时既要做到科学合理，又要方便实际设计和施工，故需对基站的布址原则进行分布测试：

2.1.1 基站安装位置选址

通过将基站架设在6米高位置（道路监控杆高度）和60米高位置（小区高层楼顶）分别进行基站覆盖能力的测试对比，实测出基站架设在高层楼顶的覆盖能力远大于监控杆高度。同时又考虑到基站的重要性和安全性，明确后期建设的基站选址为覆盖范围内的建筑物高层位置。

2.1.2 基站覆盖半径测试

需在基站安装位置确认后进行单个基站点位覆盖半径的现场测试。本次测试中采用华三IG4500-L网关，通过手持测试终端在多个位置打点的方式，从平台上获取终端灵敏度，最终得出终端可接收传输信号的室内最大范围在450米左右，室外的接收范围在800米左右（考虑到大量的物联网终端分布在室内，因此后续规划的半径采用450米）。（见图1）

2.1.3 多基站覆盖效果测试

在某街道密集区域论证多基站覆盖效果。采用单基站测试所得数据覆盖半径450米进行区域基站安装位置规划并安装建设，同样通过终端打点寻找盲区的方式测得覆盖效果良好，且部分点位的灵敏度较为接近极限值-120db，从而论证以450米的覆盖半径在城镇密集区域搭建LORA网络是可行且合理的。（见图2）

2.1.4 大范围规划实施

当所有的测试完成并论证后，在全区城镇密集区域统一规划基站位置，并在业务推进的同时根据规划位置逐一建设。经过3个月的建设，在余杭区密集区域完成规划基站位置297个，业务带动建设基站72个，实现物联网终端上线超5000个。

2.2 成本分析

LORA物联网的搭建成本主要分为三个部分。第一、基站成本，目前宏基站的设备单价约7000元;第二、链路成本，目前单链路的成本费用约2200元;第三、施工成本，单基站的施工成本约800元。因此建设单个宏基站的费用成本约1万元。

单个基站承载1万的终端数测算，单个终端的网络成本约为1元。可见大量业务终端上线后的回报率还是非常可观的，网络运行成本也远低于NB-IOT技术。（见表二）

3. 基站建设

3.1 楼顶具体安装位置选择

基站安装的楼顶位置需满足以下几个条件：（1）选择楼顶位置安装，但不超过建筑物的最高点，在楼顶边缘安装为宜。（2）基站天线安装的位置需离其它基站（3G/4G）5米以上。（3）靠墙安装时距离墙面0.5米以上。（4）为避免因长期太阳直射导致的设备温度过高，基站（非天线）应尽量安装在无太阳直射或直射时间较短的位置。

3.2 基站安装施工标准

基站安裝的标准施工顺序为：安装开始→连接线缆→连接保护地线→连接电源→上电→配置测试→安装结束。

在安装施工过程中，首先需按标准做好接地及防雷工作，设备接地包括基站接地、天馈防雷器接地以及对端连接其他设备的接地。其次基站和天线的安装需采用配套支架安装，确保基站安全稳固。同时安装建设过程中需做好防水处理，包括已启用线缆口和未启用线缆口。

3.3 基站链路建设

考虑到大量终端上线后基站高稳定性的要求，基站的链路采用单独楼道箱、单独电源、单独ONU的建设方式，减少因链路混用造成的不稳定因素。

4. 运维保障

4.1 平台网管

目前，余杭华数已建成了数字化物联网平台，对已建的LORA基站和物联网终端进行统一有效的管理和展示。当基站和终端出现异常掉线，平台会第一时间告知掉线情况，为运维工作的快速实施提供有力保障。（见图3）

4.2 一线维修

由网管人员将故障做初步的后台分析，如果判断为一线设备或网络故障，则通过故障派单，系统派发故障单给网络化维修人员。属地网络化维修人员可快速上门进行故障排查并修复。

5. 小结

万物互联的时代已经到来，低功耗广域网领域的应用也在快速的发展，一张完整稳定的广电物联网络是争夺物联网领域大量业务的基础条件。面对未来，余杭华数在成功试点之后将继续深入探索LORA网络的建设工作，并不断丰富终端种类，真正走出一条属于广电行业的物联网发展道路，为公司的新业务转型拓展渠道，为城市的智慧化发展添砖加瓦。

参考文献：

【1】唐山. 基于LoRaWan的广域物联网技术研究及实现[D]. 电子科技大学，2018.

【2】赵静，苏光添. LoRa无线网络技术分析[J]. 移动通信，2016，（21）：50-57.doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.21.010.

【3】郑宁，杨曦，吴双力. 低功耗广域网络技术综述[J]. 信息通信技术，2017，（1）：47-54.

【4】郭宝，刘毅，张阳. NB-IoT组网规划分析[J]. 移动通信，2018，（3）.doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2018.03.009.