窄带物联网NB-IoT的发展现状及网络部署方案

近年来,随着人人通话的饱和以及物物连接在各个行业的渗透,物联网已经成为时代发展下的产物,物联网业务也将呈现大规模的增长。根据IDC公司的预测,到2020年,全球物联网总连接数将达到300亿,市场规模达到1.7万亿美金。

窄带物联网NB-IoT的发展现状及网络部署方案

NB-IoT技术作为众多LPWA技术中的一员,其低功耗、广覆盖、大连接等特点令其脱颖而出,特别在智能抄表、智能路灯、燃气抄表和智能井盖等领域,有着极大的发展空间,未来将会进一步推动推动了智能交通、智能家居、智慧医疗以及智慧物流等行业的快速发展。

作为物联网一个重要分支的NB-IoT已成为业界关注的焦点。本文首先分析了NB-IoT的发展情况及技术特点,然后从网络部署的角度,阐述了NB-IoT各种频率部署方式的具体应用方案再结合国内运营商2G/3G/4G网络的实际情况,提出了基于现网的NB-IoT网络部署方案和建议。

NB-IoT产业发展现状

为在物联网行业目前所处产业爆发前的战略机遇期中获取先机,国内三大运营商积极发力NB-IoT网络建设,中国电信开启800M频段LTE重耕以支持NB-IoT网络;中国联通积极布局基于NB-IoT技术的物联网创新业务,以900Hz/1800MHz双频进行NB-IoT部署;中国移动目前虽于2018年4月获得FDD牌照,但限定只能在县级及县以下农村使用,其部署进度暂落后于其他两家运营商,目前NB-IoT网络一期建设已覆盖346个城市,到2018年年底NB-IoT网络将实现县一级的覆盖。基本策略将协同FDD-LTE及NB-IoT部署进度,积极布局eMTC网络。

NB-IoT部署场景及组网

根据NB-IoT立项中RP-151621的规定,NB-IoT支持三种部署场景,即:独立部署(stand-alone模式)、保护带部署(Guard-band模式)、带内部署(In-band模式)。

1)独立部署:主要是利用现网空闲频谱或是新的频谱部署NB-IoT,频带宽度200kHz。适合GSM和CDMA频段重耕。这种方式具有相对灵活的容量扩展性,同时具有独立的高发射功率,下行速率也比较高。

2)保护带部署:主要体现在NB-IoT工作在LTE系统中边缘的保护带。这种方式容量扩展比较困难,同时还降低了LTE的信噪比。

3)带内部署:主要的优点是容量扩展非常灵活,发射功率较高,但是影响LTE的网络容量,而且还使网络覆盖受限。因为这种方式可占用LTE带内一个Rb的带宽部署NB-IoT。在这种方式下,2个系统的频带相邻就会存在频率干扰。为了避免这种干扰现象,NB-IoT技术的发射功率应该低于LTE功率谱密度的6dB。

NB-IoT组网主要分成五个部分:NB-IoT终端、NB-IoT基站、NB-IoT核心网、物联云平台和应用服务中心。

窄带物联网NB-IoT的发展现状及网络部署方案

1)NB-IoT终端:支持各行业的IoT设备接入;

2)NB-IoT基站:主要是指LTE基站;

3)NB-IoT核心网:NB-IoT基站和NB-IoT云的连接枢纽;

4)物联云平台:各类业务的处理及反馈的中心;

5)应用服务中心:既可以获取到本中心的NB-IoT业务数据,也可以完成对NB-IoT终端的控制。

NB-IoT典型应用场景

目前,NB-IoT已日趋广泛地应用在公共事业、智慧城市和工业应用等众多领域。物联网在应用上将涵盖七大类,具体内容如下。

1)公共事业:表类,主要包括智能水表和智能气表。

2)智慧城市:智能停车、智能垃圾桶、智能灯杆。

3)智慧建筑:报警系统、采暖通风空调系统、接入系统。

4)农业与环境:包括农林牧渔、家畜监控、环境监控。

5)消费与医疗:家用电器、宠物/小孩追踪、共享单车、远程临床跟踪。

6)工业应用:工业设备状态监控、进程与安全监控、能源基础设施。

7)后勤保障:工业资产、货柜跟踪、位置与状态更新。

随着NB-IoT技术在各行各业中不断渗透,生态体系也逐渐完善,其对社会发展的影响将越来越明显。

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