NB-IoT和CAT 1覆蓋能力分析

陳博，甘志輝

NB-IoT和CAT 1覆蓋能力分析

陳博1，甘志輝2

（1.北京郵電大學經濟管理學院，北京 100010；
2.中國電信集團公司網絡運行維護事業部，北京 100010）

根據現有網絡的實測情況，對NB-IoT和CAT 1的覆蓋能力進行了有針對性的分析，分析表明其覆蓋能力符合業務需求。隨著終端、平臺等產業鏈的逐步成熟，未來NB-IoT和CAT 1網絡將在窄帶物聯網領域發揮重要的承載作用。

NB-IoT CAT 1 RSRP

1 引言

2017年，隨著物聯網業務的快速發展，NB-IoT和CAT 1網絡正在國內如火如荼地建設。國內電信運營商從卡、終端模組、無線網、核心網、平臺等方面正在對NB-IoT開展全面的端到端測試和驗證。下面重點從無線側性能入手，對NB-IoT和CAT 1的接入基本功能進行分析。

2 NB-IoT網絡性能

（1）NB-IoT覆蓋

基于對單站的不同位置定點測試，NB-IoT的單站室外廣覆蓋能力較強，室內覆蓋好，基本不需室分輔助，具體如表1所示。

基于對1:1組網的不同位置定點測試，NB-IoT的覆蓋能力較強，室內覆蓋好，基本不需室分輔助。局部弱覆蓋區域由于RSRP、SINR的裂化或干擾而出現下降。其測試數據如表2所示。

（2）NB-IoT速率

在所測試的基站覆蓋范圍內，平均速率接近峰值，與Singtone模式下的理論上行速率（60 kb/s）、下行速率（27 kb/s）吻合。在遠點由于終端的RSRP（參考信號接收功率）、SINR（信噪比）惡化，上下行速率降低較為明顯，如圖1所示。

壓力測試發現，單用戶下行峰值速率在不加擾情況下目前測得的最大值為20.7 kb/s，上行測得最大值

表4 NB-IoT鄰頻干擾

在終端側對速率路測追蹤發現，CAT 1終端在網絡覆蓋達到RSRP為-85 dBm時，上行速率平均可達到4.5 Mb/s，隨著網絡覆蓋變弱，速率也隨之下降，在RSRP為-85 dBm時會發現測試速率降低至2.1 Mb/s。

（2）CAT 1移動性

CAT 1在不同無線網和核心網組合的條件下，顯示其移動性指標有所差異。進一步驗證了異廠家設備對CAT 1切換成功率、RRC重建成功率和掉線率的影響。測試數據如表5所示：

表5 CAT 1在不同設備組合下的移動性

4 覆蓋能力對比

同區域室外信號強度對比發現，按照15 kHz頻譜范圍折算，NB-IoT覆蓋范圍的信號比C網800M平均約高出21 dBm，NB-IoT覆蓋率約為C網800M的2倍。C網800M比L網1800M高出約32 dBm，NB-IoT覆蓋率約為L網1800M的4倍。

從同區域室內覆蓋有效距離對比：遠點、中點、近點樓宇NB-IoT網基本全覆蓋，中點、遠點L網1800M基本無覆蓋，遠點C網800M基本無覆蓋。測試數據如圖11所示。

具體到業務體驗上，加載業務時處于極近點、近點、中點的上下行速率相對穩定，以高層寫字樓、居民樓為典型場景。在NB-IoT覆蓋的極好點且不受其它大型建筑遮擋的情況下，各樓層中的典型弱覆蓋區域，如電井、樓梯間、樓道口等地方，上下行業務均可正常開展。水電表近點、中點信號基本良好，遠點信號不佳，有效覆蓋范圍內因水電表一般位于樓道或一樓窨井蓋中，所以信號最好，其次是電梯場景，地下室場景業務體驗最差。在地下室負一層仍可進行正常的上下行業務交互，地下負二層覆蓋極差，水電表業務測試基本不可用。

圖11 覆蓋能力對比

同區域室內外信號強度對比發現，CAT 1與L網1800M的覆蓋率幾乎一致，基本可以認定CAT 1網絡覆蓋能力等同于LTE網絡覆蓋能力，基于CAT 1+EVDO雙模和CAT 1單模的物聯網對講模塊在極近點、近點、中點、遠點的信號均能接收，業務覆蓋體驗良好。

5 意義

NB-IoT和CAT 1網絡的覆蓋能力測試證明了其優越的性能，對不同場景、各行業及應用需求具有深遠的意義，將對其產生深刻的影響。

（1）帶動產業鏈發展提速。NB-IoT和CAT 1測試的結果進一步增強了產業鏈信心，給行業帶來了深遠影響。芯片、模組、終端、網絡、平臺和應用等產業鏈各環節多個領域都在發力并參與合作和測試。

（2）對細分行業的革命。隨著運營商進一步加大NB-IoT和CAT 1網絡建設和投入，網絡覆蓋能力將助力產業爆發。越來越多的行業為提高效率，降低運營成本并提升客戶滿意度，開始使用NB-IoT和CAT 1技術。多種垂直行業，例如，公共事業、智慧城市、農業與環境、工業應用、消費與醫療健康、智能樓宇/家居、資產跟蹤等諸多領域。隨著技術創新的推動，有望涌現大量的創新方案，推動商業模式創新和跨行業協作。

（3）促進物聯網和云計算的進一步融合。物聯網的實質是通過NB-IoT和CAT 1等網絡，實現對“物”的互“聯”，而云計算是對聯接的“物”的信息進行匯總、歸類、分析和處理的統稱。各個垂直行業都會思考如何立足于物聯網，放眼云計算，擺脫低價競爭，提供整體服務，并實現設備、數據、應用的統一管理，提高服務能力。

6 結束語

NB-IoT業務主要特點包括：海量連接、深度覆蓋、低功耗、低成本。中國電信對800M頻段進行了重耕，并在全國范圍內實測了NB-IoT在800M頻段真實的覆蓋差異和穿透能力。通過對現網測試數據的分析，重點探討了NB-IoT和CAT 1的覆蓋能力，為后續業務發展奠定了基礎。下一步針對不同垂直行業應用需求場景，對NB網絡特定的節點，如eDRX（擴展型非連續接收）、PSM（節能模式）等網絡參數，移動性管理、傳輸性能優化等技術，需要在實踐中不斷積累經驗，確保網絡對不同應用提供服務的有效性和可靠性。

隨著電信運營商的進一步投入，預計到2017年末，我國NB-IoT網絡將實現主要城市的覆蓋，到2020年，我國NB-IoT網絡將實現全國的深度覆蓋，并全面實現在公共服務、個人生活、工業制造等細分領域的應用，產業將迎來發展良機。

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Analysis on the Coverage Capability of NB-IoT and CAT 1

CHEN Bo1, GAN Zhihui2
(1. Beijing University of Posts and Telecommunications, Economic Management Institute of Management Science and Engineering, Beijing
100010, China;2. Network Operation and Maintenance Department, China Telecommunications Corporation, Beijing 100010, China)

According to the actual test of the existing network, the coverage capability of NB-IoT and CAT was analyzed in this paper. The analysis demonstrated that the capability accords with the service’s requirements. With the maturity of industrial chains of the terminal and platform, the NB-IoT and CAT 1 networks will play an important role in the fi eld of narrow-band IoT in the future.

NB-IoT CAT 1 RSRP

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.22.012

TN929.5

A

1006-1010(2017)22-0057-05

陳博,甘志輝. NB-IoT和CAT 1覆蓋能力分析[J]. 移動通信, 2017,41(22): 57-61.

2017-06-27

劉妙 liumiao@mbcom.cn

陳博：博士就讀于北京郵電大學經濟管理學院管理科學與工程專業，研究方向為管理科學與工程。

甘志輝：碩士畢業于南京郵電大學通信與信息系統專業，現任職于中國電信集團公司網絡運行維護事業部，主要從事物聯網運營等相關工作。