崔新凱

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

1 發(fā)展背景

2017年1月18日，工業(yè)和信息化部發(fā)布了《物聯(lián)網發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，明確提出要加快發(fā)展NB-IoT物聯(lián)網。作為中國制造2025的重要一環(huán)，中國政府將物聯(lián)網發(fā)展提上日程，除了大力支持各運營商積極開展NB-IoT窄帶物聯(lián)網的發(fā)展，推動工信部召集三大運營商以及中興、華為等主流設備廠家，要求加快NB-IoT等物聯(lián)網建設，支持各運營商和設備廠家聯(lián)合積極開展試驗，同時還明確表示NB-IoT建網無需另行頒發(fā)牌照，各運營商可在現(xiàn)有頻段資源上自行開展測試和商用部署。國內三大運營商均在2016年加快啟動了NB-IoT的物聯(lián)網建設。隨著未來幾年移動通信從4G向5G網絡的演進，工業(yè)革命開始向萬物互聯(lián)邁進，物聯(lián)網發(fā)展駛入快車道，市場空間廣闊，將成運營商新的藍海。

1.1 技術選擇

目前物聯(lián)網解決方案包括蜂窩和非蜂窩兩大類。

蜂窩類主要包括NB-IoT和eMTC，覆蓋距離較長，都是LTE系統(tǒng)的簡化版，NB-IoT采用200 kHz超窄帶設計，F(xiàn)DD工作模式，覆蓋能力強，成本較低，支持超大連接、小區(qū)重選，但不支持切換和語音，適合發(fā)展窄帶物聯(lián)網低速率業(yè)務；eMTC占LTE 1.4 MHz帶寬，支持FDD和TDD兩種模式，支持語音業(yè)務、切換，適合發(fā)展寬帶物聯(lián)網中速率業(yè)務。蜂窩類適合運營商全網部署。

非蜂窩類主要是短距與超短距的物聯(lián)網技術，Wi-Fi、ZigBee、NFC、藍牙及非授權頻段的Lora、Sigfox、室外干擾不可控，不適合運營商全網部署。

1.2 技術對比

NB-IoT和eMTC技術，兩者的技術定位、雙工模式、空口技術等各不相同，技術對比見表1。

1.3 性能對比

NB-IoT：在覆蓋、成本、連接數(shù)等方面性能最優(yōu)，但難以滿足中高速移動性、中高速率、語音等業(yè)務需求，如物流追蹤、視頻監(jiān)控、手環(huán)（帶語音）等應用場景。

表1 NB-IoT和eMTC技術對比

eMTC：覆蓋及初期模組成本弱于NB-IoT，優(yōu)勢是峰值速率、移動性，語音能力。

NB-IoT和eMTC性能對比見表2。

1.4 應用場景對比

NB-IoT有覆蓋、成本和容量優(yōu)勢；eMTC有吞吐量、移動性和時延優(yōu)勢。物聯(lián)網應用中低速率的應用連接數(shù)占據絕對的優(yōu)勢，eMTC和NB-IoT都是針對物聯(lián)網低功耗低速率應用的通信技術，技術參數(shù)（如應用速率、覆蓋增強能力、移動性、定位能力等）的不同，直接導致了eMTC和NB-IoT應用場景存在較大的差異。eMTC屬于LTE FDD的延續(xù)，是LTE FDD的一項子功能，可在現(xiàn)有LTE FDD網絡基礎上進行軟件升級或小成本的硬件升級。而對于NB-IoT，因和TD-LTE機制存在較大差異，需新增基帶板，硬件改動較大。

NB-IoT和eMTC具有覆蓋強、低功耗、大連接、低成本的特點，適合運營商大規(guī)模部署，是運營商普遍選用的蜂窩物聯(lián)網技術。NB-IoT生態(tài)正在以一種勢不可擋的態(tài)勢快速成型。

2 建網策略

2.1 業(yè)務網絡架構

蜂窩物聯(lián)網的業(yè)務網絡架構已非常清晰，如圖1所示。

表2 NB-IoT和eMTC性能對比

2.2 建網思路

聯(lián)通和電信都已經開展物聯(lián)網的建設，中國移動目前是堅持“以終為始、整體規(guī)劃、分步實施”的建設思路。主要從以下幾個方面考慮。

需求發(fā)現(xiàn)：梳理業(yè)務類型、業(yè)務來源，精確需求發(fā)現(xiàn)從而確立建網目標，是打造優(yōu)質網絡的重要第一步。

需求分析：物聯(lián)網業(yè)務終端的分布可能與個人移動網的用戶分布差別較大，網絡建設應注重與業(yè)務的銜接，尤其要對業(yè)務類型和具體需求有深入分析。

頻段與制式選擇：需考慮相關技術（頻率、覆蓋能力）、產業(yè)發(fā)展程度、建設（新建和改造）、投資、政策等因素，并分析其優(yōu)劣勢。

網絡覆蓋需求：分析物聯(lián)網終端的分布區(qū)域，確定合理網絡規(guī)劃指標。

站址規(guī)劃：網絡規(guī)劃中最重要的內容，如何考慮基于中國移動已有的站址資源開展站址選擇規(guī)劃，保證良好的覆蓋質量，并協(xié)同好網絡建設與網絡發(fā)展的關系。

主設備建設問題：中國移動無線網絡已有GSM900/1800、TD-SCDMA、TD-LTE幾張網絡，如何考慮現(xiàn)網設備升級與新增設備建設。

天饋建設問題：天線在整個無線系統(tǒng)中起到了極為重要的作用。在天線選擇時應堅持性能優(yōu)先的原則，同時要考慮工程實施難度。

2.3 頻率規(guī)劃

蜂窩物聯(lián)網建設初期，中國移動NB-IoT（SA）采用同頻組網，頻率采用953.7-953.9 MHz，按Standalone的方式進行蜂窩物聯(lián)網建設。

為了便于頻點規(guī)劃組網，NB-IoT全網采用統(tǒng)一頻率部署方案。盡可能減少Refarming過程，盡可能降低系統(tǒng)間干擾風險，如低端與鐵路GSM-R及電信cdma800的干擾，高端的自身互調干擾。考慮到NB（SA）功率譜密度高，部署在左側對鐵路GSM-R干擾嚴重，因此使用最右側高端0.6 MHz。

2.4 建網方案

目前中國移動的NB-IoT無線網建設有兩種方式：基于GSM基站的建設方式和基于TDD站點的建設方式。其中基于GSM基站的建設方式包括現(xiàn)網升級、替換或新增設備，天饋需利舊或者替換；基于TDD站點的建設方式包括利舊現(xiàn)網BBU、新增BBU設備，天饋則必須替換或新建，同時必須新增支持NB/FDD的RRU。3種建設方式對比分析如表3所示。

2.5 典型應用場景

圖1 蜂窩物聯(lián)網業(yè)務網絡架構

表3 3種建設方式對比分析

應用主要聚焦在智能家居、智能樓宇、智能抄表、市政物聯(lián)和物流追蹤五大領域（約占LPWA總連接90%）。主要的覆蓋需求集中在住宅、商業(yè)樓宇、室外、地表下4種。例如，水電燃氣抄表、家庭安防、電梯監(jiān)控等應用主要集中在住宅內且有深度覆蓋需求；智能停車、移動POS等應用主要集中在商業(yè)樓宇且有深度覆蓋需求；共享單車、智能路燈、物流追蹤等應用主要是室外的覆蓋；供水漏損治理等管網監(jiān)控應用對地表下的覆蓋需求。

3 結束語

萬物互聯(lián)時代加速到來，為電信運營商實現(xiàn)新增長提供了重要機遇。萬物互聯(lián)的關鍵技術已日趨成熟，依托無處不在的網絡，推動實現(xiàn)人及所有物體的普遍連接，信息通信業(yè)特別是基礎電信企業(yè)將迎來實現(xiàn)網絡價值新增長的歷史機遇。根據有關預測，未來5年，中國市場的連接數(shù)有望突破100億，市場規(guī)模預計將達到萬億元量級?；谝陨闲袠I(yè)背景，中國移動聚焦物聯(lián)網重點行業(yè)，計劃在多個城市開展蜂窩物聯(lián)網建設，做大連接規(guī)模，保持行業(yè)領先地位。

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