NB-IoT和CAT 1覆盖能力分析

陈博，甘志辉

NB-IoT和CAT 1覆盖能力分析

陈博1，甘志辉2

（1.北京邮电大学经济管理学院，北京 100010；
2.中国电信集团公司网络运行维护事业部，北京 100010）

根据现有网络的实测情况，对NB-IoT和CAT 1的覆盖能力进行了有针对性的分析，分析表明其覆盖能力符合业务需求。随着终端、平台等产业链的逐步成熟，未来NB-IoT和CAT 1网络将在窄带物联网领域发挥重要的承载作用。

NB-IoT CAT 1 RSRP

1 引言

2017年，随着物联网业务的快速发展，NB-IoT和CAT 1网络正在国内如火如荼地建设。国内电信运营商从卡、终端模组、无线网、核心网、平台等方面正在对NB-IoT开展全面的端到端测试和验证。下面重点从无线侧性能入手，对NB-IoT和CAT 1的接入基本功能进行分析。

2 NB-IoT网络性能

（1）NB-IoT覆盖

基于对单站的不同位置定点测试，NB-IoT的单站室外广覆盖能力较强，室内覆盖好，基本不需室分辅助，具体如表1所示。

基于对1:1组网的不同位置定点测试，NB-IoT的覆盖能力较强，室内覆盖好，基本不需室分辅助。局部弱覆盖区域由于RSRP、SINR的裂化或干扰而出现下降。其测试数据如表2所示。

（2）NB-IoT速率

在所测试的基站覆盖范围内，平均速率接近峰值，与Singtone模式下的理论上行速率（60 kb/s）、下行速率（27 kb/s）吻合。在远点由于终端的RSRP（参考信号接收功率）、SINR（信噪比）恶化，上下行速率降低较为明显，如图1所示。

压力测试发现，单用户下行峰值速率在不加扰情况下目前测得的最大值为20.7 kb/s，上行测得最大值

表4 NB-IoT邻频干扰

在终端侧对速率路测追踪发现，CAT 1终端在网络覆盖达到RSRP为-85 dBm时，上行速率平均可达到4.5 Mb/s，随着网络覆盖变弱，速率也随之下降，在RSRP为-85 dBm时会发现测试速率降低至2.1 Mb/s。

（2）CAT 1移动性

CAT 1在不同无线网和核心网组合的条件下，显示其移动性指标有所差异。进一步验证了异厂家设备对CAT 1切换成功率、RRC重建成功率和掉线率的影响。测试数据如表5所示：

表5 CAT 1在不同设备组合下的移动性

4 覆盖能力对比

同区域室外信号强度对比发现，按照15 kHz频谱范围折算，NB-IoT覆盖范围的信号比C网800M平均约高出21 dBm，NB-IoT覆盖率约为C网800M的2倍。C网800M比L网1800M高出约32 dBm，NB-IoT覆盖率约为L网1800M的4倍。

从同区域室内覆盖有效距离对比：远点、中点、近点楼宇NB-IoT网基本全覆盖，中点、远点L网1800M基本无覆盖，远点C网800M基本无覆盖。测试数据如图11所示。

具体到业务体验上，加载业务时处于极近点、近点、中点的上下行速率相对稳定，以高层写字楼、居民楼为典型场景。在NB-IoT覆盖的极好点且不受其它大型建筑遮挡的情况下，各楼层中的典型弱覆盖区域，如电井、楼梯间、楼道口等地方，上下行业务均可正常开展。水电表近点、中点信号基本良好，远点信号不佳，有效覆盖范围内因水电表一般位于楼道或一楼窨井盖中，所以信号最好，其次是电梯场景，地下室场景业务体验最差。在地下室负一层仍可进行正常的上下行业务交互，地下负二层覆盖极差，水电表业务测试基本不可用。

图11 覆盖能力对比

同区域室内外信号强度对比发现，CAT 1与L网1800M的覆盖率几乎一致，基本可以认定CAT 1网络覆盖能力等同于LTE网络覆盖能力，基于CAT 1+EVDO双模和CAT 1单模的物联网对讲模块在极近点、近点、中点、远点的信号均能接收，业务覆盖体验良好。

5 意义

NB-IoT和CAT 1网络的覆盖能力测试证明了其优越的性能，对不同场景、各行业及应用需求具有深远的意义，将对其产生深刻的影响。

（1）带动产业链发展提速。NB-IoT和CAT 1测试的结果进一步增强了产业链信心，给行业带来了深远影响。芯片、模组、终端、网络、平台和应用等产业链各环节多个领域都在发力并参与合作和测试。

（2）对细分行业的革命。随着运营商进一步加大NB-IoT和CAT 1网络建设和投入，网络覆盖能力将助力产业爆发。越来越多的行业为提高效率，降低运营成本并提升客户满意度，开始使用NB-IoT和CAT 1技术。多种垂直行业，例如，公共事业、智慧城市、农业与环境、工业应用、消费与医疗健康、智能楼宇/家居、资产跟踪等诸多领域。随着技术创新的推动，有望涌现大量的创新方案，推动商业模式创新和跨行业协作。

（3）促进物联网和云计算的进一步融合。物联网的实质是通过NB-IoT和CAT 1等网络，实现对“物”的互“联”，而云计算是对联接的“物”的信息进行汇总、归类、分析和处理的统称。各个垂直行业都会思考如何立足于物联网，放眼云计算，摆脱低价竞争，提供整体服务，并实现设备、数据、应用的统一管理，提高服务能力。

6 结束语

NB-IoT业务主要特点包括：海量连接、深度覆盖、低功耗、低成本。中国电信对800M频段进行了重耕，并在全国范围内实测了NB-IoT在800M频段真实的覆盖差异和穿透能力。通过对现网测试数据的分析，重点探讨了NB-IoT和CAT 1的覆盖能力，为后续业务发展奠定了基础。下一步针对不同垂直行业应用需求场景，对NB网络特定的节点，如eDRX（扩展型非连续接收）、PSM（节能模式）等网络参数，移动性管理、传输性能优化等技术，需要在实践中不断积累经验，确保网络对不同应用提供服务的有效性和可靠性。

随着电信运营商的进一步投入，预计到2017年末，我国NB-IoT网络将实现主要城市的覆盖，到2020年，我国NB-IoT网络将实现全国的深度覆盖，并全面实现在公共服务、个人生活、工业制造等细分领域的应用，产业将迎来发展良机。

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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

陈博,甘志辉. NB-IoT和CAT 1覆盖能力分析[J]. 移动通信, 2017,41(22): 57-61.

2017-06-27

刘妙 liumiao@mbcom.cn

陈博：博士就读于北京邮电大学经济管理学院管理科学与工程专业，研究方向为管理科学与工程。

甘志辉：硕士毕业于南京邮电大学通信与信息系统专业，现任职于中国电信集团公司网络运行维护事业部，主要从事物联网运营等相关工作。