蜂窩技術支持下的窄帶物聯網(NB

蜂窩技術支持下的窄帶物聯網(NB-IoT)

技術性能及應用

作者：李景楓 黃曉弟 趙永峰

來源：《中國新通信》 2018年第22期

窄帶物聯網（NB-IoT）技術是萬物連接的重要組成部分，它是以蜂窩技術為基礎構建的，

消耗寬帶僅需180KHz 左右，就可以在UMTS 網絡、GSM 網絡、LTE 網絡中進行直接的部署，能

夠有效的實現網絡平滑升級和降低網絡部署成本。目前中國移動某地市分公司在實際工作中正

在利用該技術實現萬物連接，以期滿足現代人們對通信方面的高要求和高標準。

一、蜂窩技術支持下的窄帶物聯網(NB-IoT) 技術性能

1、信號高覆蓋性能。在頻段相同的情況下，蜂窩技術支持下的NB-IoT 技術與目前應用的

網絡相比，大約增加了20dB，同時其信號覆蓋的范圍非常廣，幾乎達到目前信號覆蓋面積的

100 倍。在信號傳輸過程中，通過合并接收的方式和信號重復傳輸方式來提高信號的質量。如

中國移動某地市分公司在對試點4G 覆蓋測試過程中，其結果如下：PCI 為292MB/s，RSRP 為-

107.7dBm，RSRQ 為-8，SINR 為3；而同一試點NB-IoT 技術覆蓋測試結果為PCI 為189MB/s，

RSRP 為-100dBm，RSRQ 為-11，SINR 為12。同時還可以自動且靈活的調整信號重復傳輸的次

數，而且能夠使信號延伸至地下。2、多連接性能。NB-IoT 技術能夠支撐大量的連接活動，它

一個扇區支撐的連接可達十萬個。在基站相同的情況下，NB-IoT 技術與目前普遍使用的無線技

術相比，能夠提供50-100 倍的接入數量。NB-IoT 技術的應用對上行等效功率有顯著的提高效

果，并且大大降低了空口信令開銷，達到優化網絡設備的目的，促使頻譜效率的提高，從而增

加信號通道的容量，實現多連接功能。3、低功耗性能。低功耗性能是NB-IoT 技術的一項重要

性能指標，尤其適用于無法經常更換電池的設備或場合。窄帶物聯網技術還能夠有效降低終端

芯片的繁瑣度，使耗電量減少，并且將空口信令簡化，從而提高信號傳輸的效率，同時增加了

TAU/RAU 的周期，使發送位置更新的次數減少。NB-IoT 技術的應用能夠對不支持連接狀態的設

備進行實時監測，大大減少了測量次數。在R12 版本中，還增設了具有節點功能PSM，增加了

終端深睡眠狀態的時間，這樣更有利于耗電量的減少。在R13 版本中，引入了非連續性eDRX，

進一步延長了終端的睡眠周期，減少了接收單元的啟動次數，大幅度提升了下行的可達性。

二、蜂窩技術支持下的窄帶物聯網(NB-IoT) 技術的應用

1、架構窄帶物聯網技術網絡。窄帶物聯網技術網絡主要由4 部分構成，分別是無線側、

應用平臺、終端側和核心網。其中終端側是整個網絡最為重要的感知層，利用終端側將采集到

的所有數據利用核心網和接入網傳送到應用平臺。而無線側是重要的接入網絡，它具有非常強

大的覆蓋能力，以這個特點為依托作為接觸終端的基礎。在此期間，必須新建核心網中的MME

和SGW 網元。在構造NB-IoT 技術網絡過程中，還要改造PGW 和HSS 網元，進而為NB-IoT 網

絡技術的應用提供支持。同時還要對NB-IoT 技術應用試點進行測試，例如：中國移動某地市

分公司在構建完網絡之后，利用網絡質量探針設備和RCU 設備對NB-IoT 系統進行同步的測試，

在同一小區內同頻段情況下，測試的結果是一致。

2、頻點部署和頻段選擇。現階段，我國三大運營商（移動、電信、聯通）對NB-IoT 技術

網絡的部署都有著自己的考慮和設想，而中國移動某地市分公司在部署NB-IoT 技術網絡的頻

點過程中，提出了三種比較可行的部署方案：其一是In-band；其二是Stand-alone；其三是

Guard-band。其中In-band 的部署方式是帶內部署，需要考慮與LTE 系統共存的問題，如射頻

指標、干擾消除等。Stand-alone 的部署方式為獨立部署，獨占頻譜，這樣就不用考慮與現有

網絡系統共存的問題。Guard-band 的部署方式為保護帶部署，這種部署方式與In-band 情況

相差不多，同樣需要考慮與LTE 系統共存的問題。工作人員在測試結束之后得出的結果如下：

Inband頻點部署方式的容量可以達到每個小區3.1 萬；Standalone頻點部署方式的容量可以

達到每個小區5.3 萬；Guardband頻點部署方式的容量可以達到每個小區4.1 萬。因此，在選

擇頻點部署方案時，選擇Stand-alone 最為合適。

結論：經過上文分析可得，窄帶物聯網(NB-IoT) 技術具有信號高覆蓋性能、多連接性能和

低功耗性能，這些性能是NB-IoT 廣泛應用的基礎。而蜂窩技術支持下的窄帶物聯網(NB-IoT)

技術的應用，首先需要架構窄帶物聯網技術網絡，深入分析其組成部分；其次需要考慮頻點部

署和頻段選擇的方式。因此，深入探討蜂窩技術支持下的窄帶物聯網(NB-IoT)技術的性能及應

用非常重要。