基于NB-IoT物联网业务运营支撑模型研究

杨晓琳

【摘要】随着NB物联网业务的发展，业务与网络的适配性引發的问题越来越多，通过对NB物联网实际支撑工作的研究，提出“五问四看三做”的NB物联网业务运营支撑模型，在业务落地实施前将业务与网络适配性问题在售前阶段得到优化和改善，降低售后投诉率、提升客户感知。

【关键词】NB-IoT;业务模型;支撑模型

中图分类号：TN911                文献标识码：A               文章编号：1673-0348（2020）010-010-04

[Abstract] With the development of Nb Internet of things business， there are more and more problems caused by the adaptability of business and network. Based on the research on the actual support work of Nb Internet of things， this paper puts forward the operation support model of Nb Internet of things business of "five questions， four views and three actions"， optimizes and improves the adaptability of business and network in the pre-sale stage before the implementation of business， reduces the after-sale complaint rate and raises Improve customer perception.

[Key words] NB IOT; business model; support model

随着NB物联网业务的发展，业务与网络的适配性引发的问题越来越多，如何根据NB业务模型做好业务落地实施前的运营支撑是本文研究的重点。本文通过对NB物联网售前、售中、售后实际支撑工作的总结，提出“五问四做三看”的NB物联网业务运营支撑模型，在业务落地实施前将业务与网络适配性问题在售前阶段得到优化和改善，降低售后投诉率、提升客户感知。

1. NB-IoT节电技术

NB-IoT的节电技术包括：

PSM（Power Saving Mode，节电模式）：PSM态下，终端大部分时间处于睡眠状态，因此终端可以保持极低的功耗，终端醒来后可以发起接入流程。

eDRX（extended Discontinuous Reception，扩展非连续接收）：eDRX态下，终端会周期性醒来，而且eDRX周期有长短之分，在这个时间窗口内，核心网可以通过基站下发寻呼消息，终端可以响应寻呼消息发起接入。

长周期TAU/RAU（跟踪区域更新/路由区域更新）：减少终端发送位置更新的次数。

2. NB-IoT业务模型

2.1 监控上报类

主要使用PSM技术，以数据上报为主，终端上报数据后进入休眠态，应用平台主动下发终端数据的场景非常少。

2.1.1 应用场景

监控上报类的应用场景可分为长周期、短周期等两类。

长周期监控上报类应用场景包括井盖、消防栓、烟感等。其场景特点是零星事件上报+每日签到;终端以上行通信为主，下行通信为辅。

短周期监控上报类应用场景包括抄表、动物监测、停车、环境监测等。其场景特点是周期或离散数据上报;终端以上行通信为主，下行通信为辅。

2.1.2 APN及TAU选择

监控上报类属于终端主动上报数据，数据传送结束后进入idle空闲态，ACTIVE-timer定时器到时后，终端直接进入PSM态。监控上报类常用的APN模板是ctnb（立即进入PSM态）。

若位置更新周期大于用户数据上报周期，则当用户数据上报后，可节省一次位置更新上报周期，从而可节省空口资源、增加网络容量。建议TAU的周期时长尽量大于终端上报数据周期时长，因此，TAU可选择=终端上报周期时长+10分钟。

2.2 下发控制类

主要使用eDRX或DRX技术，有较多下发控制需求。不同应用对控制指令下发和终端响应之间的时延有不同的容忍程度，下发控制频次和时延是下发控制类应用的关键指标。

2.2.1 应用场景

下发控制类的应用场景主要为：路灯开关、家电开关、共享单车开锁等。

应用行为：应用侧对终端实时发送指令，要求终端立即执行所需动作。

通信特点：终端不仅有周期性上报数据，还需相对快的接收到网络侧消息，即上下行通信并重模式。

例如：

路灯：应用侧可随时向路灯下发指令（开、关、亮度等），路灯在几十秒内执行该指令所要求的动作。路灯定时或按需上报路灯终端的数据（电流、电压等）。

空调：应用侧可随时向空调下发指令（状态查询、开、关、温度、风向等），空调几十秒内或立即执行该指令所要求的动作。空调定时上报终端的数据。

共享单车：应用侧可随时向自行车下发指令（开锁等），自行车立即执行该指令所要求的动作。

2.2.2 APN及TAU选择

下发控制类应用场景主要提出了下行控制的实时性，为了保障终端能够相对快的接收到网络侧消息，不启用PSM模式，确保上下行通信均可满足需求。

下行控制的实时性等级取决于寻呼周期的长短。寻呼周期主要有：空闲态DRX、IDLE态eDRX。对于时延特别敏感的场景，可以使用DRX 模式，使用最小的寻呼周期。对于控制实时性要求不高的场景，可以使用eDRX 模式，设置较大的寻呼周期，达到降低功耗的要求，寻呼周期越大，越有利于终端省电。NB的业务场景中下行控制实时性主要以eDRX寻呼周期的长短为主。

下发控制类应用场景的TAU同样建议选择周期时长尽量设置长一些。

3. 支撑模型

NB-IoT业务流程涉及业务模型、芯片、模组、卡、终端、无线网、核心网、NB-IoT网关、应用十大关键环节，需要做好业务端到端的运营支撑。

3.1 售前“五问”

NB-IoT业务场景复杂，不同场景对终端、网络及平台的能力要求有所不同，在业务部署实施前，需要根据客户业务模型做好入网评估。

3.1.1 一问业务模型

上行逻辑：

· 终端有几种不同的数据上报

· 数据上报的触发条件是什么

· 数据上报后是否需要NB网关响应

下行逻辑：

· 是否有命令下发需求

· 有几种不同类型的命令下发

· 命令下发的方式是缓存下发还是立即下发

3.1.2 二问芯片版本

海思芯片在SP5前的版本默认关闭异频重选功能，在异频组网场景下，若终端无法搜索到原始频点小区，且无法及时搜索并附着至新频点小区，会导致附着失败。

针对做了锁频或使用了SP5版本之前的终端，需要结合客户实际情况，为客户提供合理解决方案（无线回退单频点或模组升级至最新版本SP5以上），确保客户业务正常运营。

3.1.3 三问单次通信数据包大小

NB-IoT是一种低速率业务，不同的数据包大小对业务的时延和丢包有很大影响。

· 建议单次上传的數据包越小越好，最大不能超过512字节

· 在移动场景下，如果数据包太大，可能出现数据上报还没完成，终端已经从当前附着的基站去附着了，会导致上行数据不完整

3.1.4 四问终端断电和离散机制

如果终端在上报数据后直接断电，不进入PSM状态，会导致：

· 耗电大

· 并发接入难

· 无法重选更优频点

· 每次都需要到NB网关进行注册，浪费消息和资源

· NB网关缓存的下行命令无法正常下发

NB是窄带业务，单基站的瞬时并发只有12个，所以客户业务必须做离散：

· 同一基站下终端定时上报数据时需要离散

· 给同一基站下的终端下发命令时需要离散

· 终端首次附着入网时需要离散

建议客户规范终端，取消断电机制，终端上报数据后进入PSM模式;终端业务数据上报，遵循离散原则，提高上线成功率;签约适合业务模型的APN和TAU。

3.1.5 五问终端部署情况

了解、掌握客户终端部署情况，安装规模和密集程度：

· 安装数量、密度

安装数量、分散安装、集中安装

· 安装地址

终端安装的详细物理地址

· 部署情况

包括室内、室外、楼层信息（楼栋、楼层、高层、低层等）、安装位置（墙壁内、竖井、地下停车场等）等。

3.2 售中“四做”

NB-IoT业务部署实施包括具备网络资源核查、平台对接、终端测试、业务上线。

3.2.1 一做网络资勘查

由于NB存在同频干扰，高层、地下室、管井等局部区域深度覆盖不足。因此，必须根据售前“五问”收集的情况，确认无线网络资源满足业务场景的需要，如果不满足，需要进行网络覆盖或优化。

3.2.2 二做平台对接

NB卡默认开通指向NB网关（开放平台），终端及应用平台需要接入运营商的IOT平台才能正常使用。

3.2.3 三做终端测试

为了保证终端入网后与网络及平台的适配，提升客户业务使用感知，在终端部署实施前，需要进行终端验证性测试。

（1）终端基本能力

芯片固件版本、异频重选功能、终端锁频、固件远程升级、MCU远程升级、TAU周期、APN模式。

（2）终端基本功能

终端与卡的兼容性、终端与NB网关的互通性、终端与客户平台的互通性。

（3）终端业务模型

业务数据频次、业务数据大小、数据重发机制、并发机制、心跳机制、信号质量上报机制。

（4）终端灵敏度对比

终端接收能力对比、终端业务性能对比。

3.2.4 四做APN和TAU配置

（1）APN选择

APN用于区分业务类型与接入能力。为了适应不同的业务场景，NB卡提供九种特殊定制的APN。不同的APN对应不同的定时器参数，需要根据客户业务模型选择合适的定时器参数。

（2）TAU选择

建议TAU选择“终端上报周期时长+10分钟”。

3.3 售后“三看”

3.3.1 一看故障现象

出现故障时，需要与客户进行故障现象确认，了解具体的细节内容，避免出现描述理解上的偏差。

需要与客户确认：

· 业务使用场景

固定场景、移动场景;

· 故障范围

单个终端、部分终端还是全部终端。

· 故障现象

新开无法使用还是使用一段时间后无法使用;在某个固定位置使用不了还是任何地方都无法使用;业务用不了具体有什么现象，终端上有什么显示、报错;终端是否支持机卡互换。

3.3.2 二看系统

通过物联网端到端系统查看故障号码状态、签约信息、在线状态、信令面和用户面DPI信息。

3.3.3 三看现场

现场操作主要包括无线测试、标准终端端到端连通性测试、机卡互换。

（1）无线测试

现场无线测试重点关注终端部署环境及故障点信号质量。

现场的无线信号指标以RSRP（信号接收质量）和SINR（信噪比）为主，覆盖率的标准：rsrp大于-97dbm，sinr大于-5db，根據标准，在NB信号测试中，远中近初步定义如下表。

（2）端到端连通性测试

在确定现场无线信号正常的情况下，通过标准终端NB测试仪在故障点进行NB网关ping测及端到端连通性测试，与故障终端进行比对，排除无线网络问题。

（3）机卡互换

通过机卡互换判断是终端还是卡的问题。

4. 结束语

根据对NB物联网实际支撑工作中的总结，得出“五问四做三看”NB物联网业务支撑模型：

4.1 售前“五问”

· 一问业务分类

· 二问芯片版本

· 三问单次通信数据包大小

· 四问终端断电和离散机制

· 五问终端部署情况

4.2 售中“四做”

· 一做网络资源勘查

· 二做平台对接

· 三做终端测试

· 四做业务受理

4.3 售后“三看”

· 一看故障现象

· 二看系统

· 三看现场

参考文献：

[1]刘克清，周俊，李世光，任晓华.NB-IoT低功耗技术及功率参数配置研究[J].移动通信，2018，42（12）

[2]李韶英，伍林伟，李文云，曹维华.NB-IoT定时器参数配置策略研究[J].广东通信技术，2019，39（04）

[3]戴明珠，李钟瑞.APN设置对NB-IoT业务应用影响研究[J].软件导刊，2019，18（03）