窄帶物聯網部署策略探討

馮傳奮

（中國移動通信集團設計院有限公司山東分公司，山東 濟南 250101）

窄帶物聯網部署策略探討

馮傳奮

（中國移動通信集團設計院有限公司山東分公司，山東 濟南 250101）

基于LPWA市場需求，分場景重點對窄帶物聯網無線網部署方案進行了分析并給出了部署策略，以期為窄帶物聯網的部署建設提供參考。

窄帶物聯網 部署策略 LPWA LTE FDD

1 引言

在連接規模方面，預計2020年全球將產生500億的IoT連接，其中60%即300億連接來自于LPWA（Low Power Wide Area）市場，遠高于中高速率連接市場規模。LPWA將是運營商的掌控入口，是其爭奪市場的主戰場。物聯網全球連接分布如圖1所示。

目前支撐LPWA業務的物聯網技術主要有Sigfox、LoRa、eMTC、NB-IoT等，具體對比情況如表1所示。

從表1可以看出，無論從標準定義、頻譜還是從技術綜合能力來看，NB-IoT（Narrowband Internet of Things）將是LPWA領域最具潛力的技術。

2 網絡架構

NB-IoT網絡包含從終端到業務平臺端到端的網絡，具體架構如圖2所示。

在終端側，主要是芯片、模組。在無線側，主要考慮建設NB-IoT無線網絡。在核心網側，可以采用新建NB-IoT或升級現網核心網支持。在業務平臺側，可以通過自建平臺或使用第三方平臺實現對相關業務的支持。由于現網無線側存在多張無線網絡（包括GSM、LTE TDD等），部署方案就顯得異常復雜。下面就重點針對NB-IoT無線網如何部署進行探討。

3 部署策略

由于目前NB-IoT只有FDD一種制式，對于已經部署LTE FDD的中國電信和中國聯通來說，可以基于LTEFDD網絡進行部署。而中國移動目前只部署了LTE TDD網絡，還未獲得FDD牌照。故下文重點針對僅部署了LTE TDD網絡的情況進行探討。在探討過程中，對于關鍵參數做如下假設：

圖2 NB-IoT網絡架構

表1 LPWA技術對比

基于相同覆蓋下各類網絡所需基站數以及各類方案的可利舊情況，以基于TDD建設FDD投資為10為基準，假定各種方案的投資如表2所示。

以上關鍵參數為假定值，在實際建設中，需根據現網具體情況對上述參數進行修正和調整。此外，各種部署方案對比期均從現有網絡到GSM退網結束。

3.1 部署方案

（1）場景一：先考慮NB建設，再考慮FDD建設，最后考慮GSM退網

在此場景下，先考慮NB網絡的建設，待FDD牌照發放后，再考慮FDD網絡的建設，最后考慮GSM退網。基于現網情況，有3種部署方案，具體如圖3所示。

表2 各種方案投資假定

圖3 場景一的NB-IoT部署方案

1）方案1（基于GSM升級方案）

◆在NB網絡建設時，采用的是基于現網GSM網絡升級支持NB（即NB與GSM同廠家），現網GSM無法升級時，考慮通過建設GN（GSM/NB）替換現網GSM。

◆在FDD網絡建設時，如FDD與NB同廠家，考慮NB升級支持FDD（如圖3中方案1.1）；如FDD與TDD同廠家，則考慮基于TDD建設FDD（如圖3中方案1.2）。

◆在GSM退網時，直接將GSM退網即可。

2）方案2（基于TDD建設NB方案）

◆在NB網絡建設時，采用的是基于現網TDD網絡站址資源建設NB（即NB與TDD同廠家）。

◆在FDD網絡建設時，如FDD與NB同廠家，考慮NB升級支持FDD（如圖3中方案2.1）；如FDD與GSM同廠家，則考慮基于GSM建設FDD（如圖3中方案2.2）。

◆在GSM退網時，直接將GSM退網即可。

3）方案3（獨立建設NB方案）

◆在NB網絡建設時，獨立建設NB。

◆在FDD網絡建設時，如FDD與NB同廠家，考慮NB升級支持FDD（如圖3中方案3.1）；如FDD與TDD同廠家，則考慮基于TDD建設FDD（如圖3中方案3.2）；如FDD與GSM同廠家，則考慮基于GSM建設FDD（如圖3中方案3.3）。

◆在GSM退網時，直接將GSM退網即可。

基于前述假定投資的情況，各細化方案的投資情況如表3所示：

表3 各種細化方案的投資情況

為了簡化處理，假定每種方案出現的比例相同，則三種方案的投資情況如表4所示。

表4 場景一的三種方案的投資情況

從表4可以看出，總體來看，方案1（特別是方案1.1）投資最少，但不利于TDD與FDD的互操作。方案2（特別是方案2.1）投資雖然比方案1高些，但有利于TDD與FDD的互操作。而方案3投資最大，也不利于TDD與FDD的互操作。

（2）場景二：同步考慮NB及FDD建設，最后考慮GSM退網

在此場景下，在考慮NB建設的同時，同步考慮FDD網絡的預留及建設，最后考慮GSM退網。基于現網情況，有3種部署方案，具體如圖4所示。

圖4 場景二的NB-IoT部署方案

1）方案1（基于GSM升級方案）

◆在NB/FDD網絡建設時，采用的是基于現網GSM網絡升級支持NB/FDD，現網GSM無法升級時，考慮通過建設GNF（GSM/NB/FDD）替換現網GSM。

◆在GSM退網時，直接將GSM退網即可。

2）方案2（基于TDD建設NB/FDD方案）

◆在NB/FDD網絡建設時，采用的是基于現網TDD網絡站址資源建設NB/FDD。

◆在GSM退網時，直接將GSM退網即可。

3）方案3（獨立建設NB/FDD方案）

◆在NB/FDD網絡建設時，獨立建設NB/FDD。

◆在GSM退網時，直接將GSM退網即可。

根據上述方案建設情況，本場景的方案1的投資與場景一中的1.1一致；本場景的方案2的投資與場景一中的2.1一致；本場景的方案3的投資與場景一中的3.1一致。具體如表5所示。

表5 場景二的三種方案的投資情況

3.2 部署建議

基于上述各場景、各方案的分析，從投資節省角度建議采用場景二中的方案1，即基于GSM升級支持NB/FDD方案，但上述方案不利于TDD與FDD的互操作。而場景二中的方案2（基于TDD建設NB/FDD方案）雖然投資比場景二中的方案1高些，但有利于TDD與FDD的互操作。建議在后續NB網絡建設中，需結合當地具體情況，在投資及用戶體驗兩個維度做好權衡的情況下，選擇最佳方案進行NB建設。

4 結束語

本文分場景重點針對NB-IoT無線網的六種部署方案進行了探討。從投資節省的角度考慮，建議采用基于GSM升級支持NB/FDD的方案；從用戶體驗角度建議采用基于TDD建設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]趙靜. 低速率物聯網蜂窩通信技術現狀及發展趨勢[J].移動通信, 2016(7)： 27-30.

[4]戴國華,余駿華. NB-IoT的產生背景、標準發展以及特性和業務研究[J]. 移動通信, 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

馮傳奮. 窄帶物聯網部署策略探討[J]. 移動通信, 2017,41(20)： 64-68.

2017-06-21

責任編輯：劉妙 liumiao@mbcom.cn

馮傳奮：高級工程師，博士畢業于北京郵電大學，現任職于中國移動通信集團設計院有限公司山東分公司，主要從事通信網絡規劃咨詢設計工作。