鹰潭NB-IoT窄带物联网的无线网规划设计

发布时间：2020-10-10 02:36

　　目前通信运营商有覆盖良好的4G网络,但在承载物联网方面存在功耗大、成本高、容量小等劣势;而NB-IoT窄带物联网因具有低功耗、广覆盖、大连接、低成本特性而受到全球各国一致推崇。我国政府要求加快推进无线网络部署,构建NB-IoT网络基础设施。到2020年实现全国普遍覆盖,面向室内表类、地下管网、交通路网等应用实现深度覆盖。本论文以鹰潭项目为依托,研究了NB-IoT无线网规划设计。首先,介绍了NB-IoT网络架构和三大关键技术。运用MCL链路预算方法评估20dB覆盖增强,分析了PSM、eDRX等低功耗技术,采用3GPP容量估算模型分析了5万连接/小区的能力。其次,分析鹰潭NB-IoT对通信的新需求,明确NB-IoT网络应定位为低速物联网,并预测了鹰潭四种NB-IoT业务的话务模型和用户需求。然后,完成鹰潭NB-IoT无线网络规划设计。运用链路预算、基于时频资源的容量估算等方法对NB-IoT的频率部署、覆盖规划、容量规划进行了全面研究分析。并研究了基站部署、设备选型、功率设置等工程设计方案。最后,评估与分析鹰潭NB-IoT无线网络。通过DT/CQT测试,评估得出鹰潭NB-IoT无线网络覆盖优、质量稳,建设效果好。并从优化、建设、网络、业务多维度提出解决覆盖、容量典型问题的诸多办法。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP391.44;TN929.5
【部分图文】：

架构图,系统组网,架构

第 2 章 NB-IoT 网络架构及关键技术NB-IoT 具备广覆盖、低功耗、大连接、低成本、低速率的特点，与 NB-IoT的关键技术密切相关。在进行 NB 网络规划设计之前，对其组网结构、覆盖增强、低功耗省电、大连接容量等关键技术进行必要的分析研究，是非常有必要的。2.1 NB-IoT 系统组网架构物联网的网络架构由感知层、网络层和应用层组成。感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层[33]。网络层主要实现信息的传递、路由和控制，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专用通信网络[9]。应用层包括应用基础设施/中间件和各种物联网应用。NB-IoT 网络的系统组网架构，则由物联网终端、无线接入网、核心网、物联网管理平台、业务应用平台五个部分组成。如图 2.1：

耦合损耗,评估方法

第 2 章 NB-IoT 网络架构及关键技术.2.2 覆盖增强技术NB-IoT 为支持物联网的广覆盖或深度覆盖，按 3GPP 在 TS 45.820 技术规书中规定要求比 GPRS 或 LTE 网络有 20dB 的覆盖增强。下面通过计算不同统间的最大耦合损耗 MCL（MaximumCouplingLoss）方法[35]来进行分析比较最大耦合损耗 MCL 是指发射端到接收端所充许的最大损耗，用以表征系统大覆盖能力。其比较的原理如图 2.2：

示意图,重传,数据,示意图

) 接收机灵敏度= (6) + (7) (dBm) -141.3 -129 -106 (9) 接收处理增益 (dB) 0 0 5 耦合损耗 MCL= (1) (8) + (9) (dB) 164.3 164 144 表 2.2 看出，GPRS 的 MCL 为 144dB，NB-IoT 的 MCL 为 164d上要好 20dB。细究一下，覆盖增强的真正原因是因为在相同发射，NB 的信道带宽从 LTE 的 180kHz 下降到 15kHz，下降了 12 倍，，终端的发射功耗都为 200mW，而无线信号的功率谱密度则相应所以覆盖能力更强，可覆盖更广或达到更好的室内深度覆盖，以电表等终端安装在室内角落，甚至在地下室内等需要深度覆盖的外 NB 还引入重复发送数据的编码方式，通过增加重传次数来提升内深度覆盖不足区域的传输可靠性，相当于提升覆盖能力，协议低阶的 BPSQ、QPSQ 等编码，与 LTE 的 64QAM 相比，可以降低性能要求；同时 NB 支持最多 16 次重传，相当于有 10 log10(16)=]，如图 2.3 所示。

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