移动蜂窝物联网无线网络规划的探讨

叶仕聪

（广州杰赛科技股份有限公司，广东广州，510310）

0 引言

移动通信业务表现出持续扩大的特点，给网络业务带来巨大的挑战，使人物、物物频繁衔接。目前，物联网发展促进了移动通信领域的持续创新。物联网要求无线通信技术不断优化功能，提高安全水平，升级覆盖范围。为此，物联网应用NB-IoT技术，提高蜂窝网络的建设效率。

1 蜂窝物联网无线网络规划的意义

蜂窝物联网来自蜂窝网络，是一种移动通信硬件结构，称为移动网络。它涉及模拟蜂窝网络与数字蜂窝网络。蜂窝物联网借蜂窝网络建立物理网发展的理念，基于社会产业发展过程，把蜂窝网络的物联网系统作为主要支撑。深化发展社会产业时更重视物联网，物联网事业呈现较好的发展机遇。同时，其发展要迎接严峻的考验，与新时期物联网的需求有效适应。

目前，人们开始关注蜂窝物联网无线网络规划，一定程度提高了物联网产业的发展水平，促进了智慧城市与智慧生活建设。蜂窝物联网无线网络规划基于无线网络的支撑，为人与物、物与物连提供网络覆盖，同步运行入网设备，支持网络连接，减少网络终端消耗，达到社会行业、公共事业、个人与家庭使用物联网的要求。蜂窝物联网无线网络规划节省了成本，且在LPWA业务中应用，联系不同的业务类型，建立与之对应的蜂窝物联网技术体系。

2 蜂窝物联网的分类

物联网包括非蜂窝物联网与蜂窝物联网两种类型。首先，组网通信将传感器作核心，把星型的简单网络机构看作通信载体，运行前提是获取非授权频谱支持。但其覆盖面相对狭窄，只选择两级组网方案，对应的配置发挥了辅助作用，提高了非蜂窝物联网的维护与使用要求，但无法抵抗外界干扰，降低了信号在通信过程中的传输能力，威胁了传输的稳定性。加之受限的产业规模，导致物联网市场难以形成一定规模，其中LoRa、Sigfox等短距离通信技术都代表了非蜂窝物联网。蜂窝物联网突出了较强的覆盖能力，降低了成本，且为超大连接的物联网系统提供支撑，包含了NB-IoT与eMTC等，简化了LTE。利用NB-IoT技术设计结构时选择200khz超级窄带，把FDD作为工作结构，提高了网络覆盖能力，节省了建造成本，支持超大模式链接使用，小区内部能重选，自身结构无法提供模式和语音切换，这一物联网的低速率业务方式与窄带模式有效适应。而eMTC是LTW宽带，以FDD与TDD方式应用，能转换语音，NB-IoT与eMTC技术差异较大，存在互补业务。NB-IoT表现出极强的覆盖能力，在电池续航方面优势明显，通常在用户低速率、无语音操作和低速移动场景内运用。而eMTC的优势为用户速率与移动性，在实时性与交互性的物联业务中运用。

3 移动蜂窝物联网（NB-loT）无线组网规划

3.1 NB-IoT频率规划

3.1.1 电信现有频段

目前电网现网运行网络包括2G/3G/4G，分别涉及四个授权频段。

（1）800MHz频段使用现状

在室外与室内实现覆盖。目前承载的网络业务涉及CDMAIX、Do数据、FDD-LTE数据等，该频段覆盖功能良好，业务很多。

由图1可知，NB-IoT在0.895MHz保护间隔的空闲状态应用。

图1 电信 800MHz 频段使用现状

（2）1.8GHz频段使用现状

在室外实现覆盖。主要承载FDD-LTE数据业务，对4G的覆盖与容量统一处理。

由图2可知，电信与联通无保护带间隔，联系移动产生了500MHz保护带。

在1.8GHz频段，NB-IoT缺少可用的空闲频段或保护带。

（3）2.1CHz频道使用现状

对FDD-LTE数据业务有效承载，之于4G发挥了容量层的作用。由图3可知，电信、联通和卫星通信间无保护带问题。

图3 电信 2.1GHz 频段使用现状

（4）2.6GHz频段使用现状

应用于室内外特点的覆盖。由TD-LTE数据业务构成承载核心内容，结合4G彰显了容量分流层的功能。

3.1.2 选择部署频段

原则一：强化覆盖，压缩成本，事先采取低频部署。

无线通讯严格遵守频率规划的“低频做覆盖、高频做容量”的原则，在提高无线频率过程中，减弱信号的绕射与穿透能力。800MHz与1.8GHz比较减少7dB，1.8GHz与2.1GHz比较减少1.4dB。联系相关的测试数据，800M与2.1G穿透损耗形成大概2dB的差异。

基于产业链发展情况分析，当前与NB对应的是800MHz、900MHz，明显比1.8G、2.1GHz产业链慢，即终端、芯片与模组具备了低频成本优势。

原则二：根据现有频段，降低干扰现网的程度。

分析现有频段时，根据各频段所有的NB部署方式。其中保护间隔为空闲状态的均利用单独部署方式；而缺少保护带的则仅用带内部署方式，影响了LTE网络的品质。

3.2 NB-IoT覆盖规划

（1）覆盖规划流程

具体涉及2个子流程，即链路预算和站点估算。

计算的对象为上行下，输入参数满足设计要求。计算发端EIRP，由收端无线入口接收的电平，两者相减了解该路径的最大损耗。根据传播模型计算上下行小区半径，对比中掌握小区半径最小值。

站点估算子流程：计算单站覆盖面积，为其提供站点数。

（2）选择传播模型

选择传播模型时要参考无线频段、蜂窝结构类型、架设基站高度。

（3）链路预算方法

链路预算是考察无线信号传播途径中的各个干扰因素，判断系统的覆盖能力，根据覆盖标准得到链路允许的最大传播损耗，再根据传播模型对小区半径实现计算。

3.3 NB-IoT选址规划

围绕GSM改造、GSM/TD-LTE共战建设，规划站址为NBIoT的站点备选库。在达到规划标准的基础上，最先选择GSM 900M，依次选择GSM 1800M、TD-LTE。在物联网发展的前提下部署室分系统，避免在业务场景中进行部署。

3.4 移动NB-IoT网络规划应用案例

（1）物联网室外站规划

地区GSM与LTE共有930个室外宏基站，其中GSM900 Mhz&1800Mhs室外宏基站为813个。根据网络结构、站区间，优化组合各项指标。在NB-IoT物联网建设时选择730个室外站指标，按GSM站址1:1实行建设。

（2）物联网室分覆盖补盲

大型楼盘、小区与商业广场内GSM利用室分系统全面覆盖，禁止采取有效覆盖的宏基站址。结合共建设原则，通过室分系统达到NB-IoT覆盖。按业务标准选择376个室分站，接近宏基站的一半数量。

4 结束语

综合分析，企业规划建设蜂窝网络物联网的过程中，容易被各种外部因素干扰，与事前规划的仿真操作对比，现实效果表现出巨大的差异，无形增加了网络建设运营方的工作难度。为此，在规划网络中，不断优化基站选址，仿真模拟现实操作，了解工作过程的各种难题，认真做好准备工作，从而提高网络规划建设的水平。