基于NB-IoT網絡智慧停車應用研究

劉道記 江西聯通九江市分公司 九江市 332000

1 概述

基于現有物聯網網絡技術，重點解決智慧停車場景，終端無法接入或接入等待時延長的問題，結合現有網絡實際情況制定了相應的優化解決方案。

1.1 物聯網智慧停車系統搭建需求

九江市區交通路段物聯網智慧停車項目，需運營商提供NB-IoT信號及業務保障，按項目進度及地磁合作單位山水光電科技公司地磁安裝進度要求，在完成市區主要路段NB信號的全覆蓋的基礎上，確保連接建立成功率及接入時延達標。面對時間緊、任務重，為高效響應客戶需求，運營商根據用戶需求提出技術支撐、協調設備資源、協同網建建設、備件保障等工作方案。

1.2 NB-IoT概述

NB－IoT是指窄帶物聯網（Narrow Band －Internet of Things）技術。是3GPP組織定義的國際標準，是一種專為物聯網設計的窄帶射頻技術，以廣連接、低功耗、低成本、低移動和深覆蓋為特點?？稍谌蚍秶鷥葟V泛部署，聚焦于低功耗廣域網，基于授權頻譜的運營，可直接部署于LTE網絡，具備較低的部署成本和平滑升級能力。

1.3 NB-IoT的部署

NB-IoT定位于運營商，基于授權頻譜的低速率物聯網市場，通過研討，本次智慧停車，部署于LTE網絡，采用帶內（In-Band）模式。NB-IoT網絡總體架構如圖1所示：

圖1 NB-IoT網絡總體架構

相比較于LTE，NB-IoT的用戶面在核心網側的數據速率需求非常低，但是有幾點需要注意：

(1) 對于NB-IoT系統，控制面的效率非常重要，盡管數據速率較低，但是考慮到眾多的設備連接可能會導致大量的RRC連接和RRC釋放；

(2) 針對于NB-IoT的應用，一般都要求有一定的時延容忍度，對于有特定時延策略需求的應用，最大延時不少于10S的可以考慮；

(3) 不需要強制要求支持異系統切換或者系統內控制的切換；

(4) 不需要強制要求支持電路域業務。

2 NB-IoT網絡智慧停車應用優化前存在的問題

2.1 地磁設備在多設備的情況下無法接入分析及解決方案

2.1.1 地磁設備無法接入現象

九江環城北路地磁設備接入達到40個左右的時候，如再開地磁設備后，將會出現無法連接到網絡，出現無法附著網絡的情況，現場用NB終端進行測試，同樣會出現附著失敗的問題。如下圖2所示：

圖2 附著失敗信令

從后臺KPI指標分析覆蓋該路段的556376_203和557376_205小區，RRC連接建立成功率較低。如下表1所示：

表1 RRC連接建立成功率

首先從后臺收集該問題站點的log，從 log來分析，大量的RRC建立由于MSG5消息的丟失或SRB傳輸失敗導致了RRC建立的失敗。如下圖3所示：

圖3 RRC建立的失敗信令

2.1.2 地磁設備無法接入原因分析

第一種原因可能MSG5沒有調度：UE競爭勝出后，基站沒有給DCI N0調度，導致UE無法發送msg5，需要sys log或TTI trace確認，也可能是UE沒有在msg3中上報DPR（包括PHR+BSR），導致基站不知道UE有數據要發送，因此UE需要等待logicalChanSrProhibitTimerNB超時后，發起連接態的隨機接入申請上行調度，但由于NB不支持非競爭接入，此時已然需要競爭，假如此時RACH load高，可能會卡在msg4調度不下來，通過UE log和TTI trace或sys log是可以判斷的，此處需要注意連接態的RACH在msg2分配的T-CRNTI只是用于msg2的加擾，到了msg3依然是使用initial access中的msg2分配的T-CRNTI作為contention resolution ID，競爭勝出后，依然以該CRNTI加擾，即做UE關聯分析時，只需要找最開始空閑態發起隨機接入時分配的CRNTI即可。

第二種原因可能MSG5傳輸失?。和ㄟ^關聯UE log與sys log或TTI trace可以判斷出是否正確接收，在sys log里看到UL HARQ result結果如下，如果是HARQ反饋失敗，在嘗試增加初始MCS增加初始重復次數等方法，需要注意的是，如果重復次數為r1，則會有NPUSCH上行功控，需要注意看功控參數設置是否合理導致功率過低，可以適當提升p0NomPusch，如果是因為干擾引起的傳輸失敗，則不宜再提升功率避免干擾進一步惡化，而是應當降MCS加重復次數。

2.1.3 地磁設備無法接入優化方案及驗證

通過對以上分析，可以通過從后臺參數進行優化，如下表2所示：

表2 接入相關參數

經過參數優化后，RRC接入問題得到了解決，原來的10%提升到了99%以上，如下圖4所示：

2.2 地磁設備接入時延分析及解決方案

2.2.1 地磁設備接入時長長現象

RRC建立成功率低問題解決后，在和地磁廠家現場測試過程中，發現NB終端附著可以成功，但還存在接入平臺時間過長的問題，現場測試附著時延達4.8S、PING時延達2S，無法滿足業務正常使用需求。

2.2.2 地磁設備接入時間長問題分析驗證

接入時延長一般是由于隨機接入相關參數設置不合理導致，需針對隨機接入參數展開優化。通過對接入類三套優化參數進行驗證，并在測試過程中同步對每套參數微調，最終確定選取最優方案。如下表3所示：

表3 接入時長三套參數方案

(1) 第一套參數修改后：ping時延為1.52秒、attach時延為4.31秒；

(2) 第二套參數修改后：ping時延為1.08秒、attach時延為4.18秒；

(3) 第三套參數修改后：ping時延為0.77秒、attach時延為2.53秒；

經過多次現場測試及參數微調驗證，選用了第三套方案最優，通過站點的壓力測試，此時單小區同時接納用戶也達到200，容量明顯增加，NB網絡各項指標均已滿足用戶使用需求。

3 結束語

經過連續的參數測試及優化，實施了一系列參數創新性的優化手段，成功解決了NB-IoT網絡附著難以接入問題和接入時間過長的問題，客戶感知明顯得到改善。