蜂窝技术支持下的窄带物联网(NB

蜂窝技术支持下的窄带物联网(NB-IoT)

技术性能及应用

作者：李景枫 黄晓弟 赵永峰

来源：《中国新通信》 2018年第22期

窄带物联网（NB-IoT）技术是万物连接的重要组成部分，它是以蜂窝技术为基础构建的，

消耗宽带仅需180KHz 左右，就可以在UMTS 网络、GSM 网络、LTE 网络中进行直接的部署，能

够有效的实现网络平滑升级和降低网络部署成本。目前中国移动某地市分公司在实际工作中正

在利用该技术实现万物连接，以期满足现代人们对通信方面的高要求和高标准。

一、蜂窝技术支持下的窄带物联网(NB-IoT) 技术性能

1、信号高覆盖性能。在频段相同的情况下，蜂窝技术支持下的NB-IoT 技术与目前应用的

网络相比，大约增加了20dB，同时其信号覆盖的范围非常广，几乎达到目前信号覆盖面积的

100 倍。在信号传输过程中，通过合并接收的方式和信号重复传输方式来提高信号的质量。如

中国移动某地市分公司在对试点4G 覆盖测试过程中，其结果如下：PCI 为292MB/s，RSRP 为-

107.7dBm，RSRQ 为-8，SINR 为3；而同一试点NB-IoT 技术覆盖测试结果为PCI 为189MB/s，

RSRP 为-100dBm，RSRQ 为-11，SINR 为12。同时还可以自动且灵活的调整信号重复传输的次

数，而且能够使信号延伸至地下。2、多连接性能。NB-IoT 技术能够支撑大量的连接活动，它

一个扇区支撑的连接可达十万个。在基站相同的情况下，NB-IoT 技术与目前普遍使用的无线技

术相比，能够提供50-100 倍的接入数量。NB-IoT 技术的应用对上行等效功率有显著的提高效

果，并且大大降低了空口信令开销，达到优化网络设备的目的，促使频谱效率的提高，从而增

加信号通道的容量，实现多连接功能。3、低功耗性能。低功耗性能是NB-IoT 技术的一项重要

性能指标，尤其适用于无法经常更换电池的设备或场合。窄带物联网技术还能够有效降低终端

芯片的繁琐度，使耗电量减少，并且将空口信令简化，从而提高信号传输的效率，同时增加了

TAU/RAU 的周期，使发送位置更新的次数减少。NB-IoT 技术的应用能够对不支持连接状态的设

备进行实时监测，大大减少了测量次数。在R12 版本中，还增设了具有节点功能PSM，增加了

终端深睡眠状态的时间，这样更有利于耗电量的减少。在R13 版本中，引入了非连续性eDRX，

进一步延长了终端的睡眠周期，减少了接收单元的启动次数，大幅度提升了下行的可达性。

二、蜂窝技术支持下的窄带物联网(NB-IoT) 技术的应用

1、架构窄带物联网技术网络。窄带物联网技术网络主要由4 部分构成，分别是无线侧、

应用平台、终端侧和核心网。其中终端侧是整个网络最为重要的感知层，利用终端侧将采集到

的所有数据利用核心网和接入网传送到应用平台。而无线侧是重要的接入网络，它具有非常强

大的覆盖能力，以这个特点为依托作为接触终端的基础。在此期间，必须新建核心网中的MME

和SGW 网元。在构造NB-IoT 技术网络过程中，还要改造PGW 和HSS 网元，进而为NB-IoT 网

络技术的应用提供支持。同时还要对NB-IoT 技术应用试点进行测试，例如：中国移动某地市

分公司在构建完网络之后，利用网络质量探针设备和RCU 设备对NB-IoT 系统进行同步的测试，

在同一小区内同频段情况下，测试的结果是一致。

2、频点部署和频段选择。现阶段，我国三大运营商（移动、电信、联通）对NB-IoT 技术

网络的部署都有着自己的考虑和设想，而中国移动某地市分公司在部署NB-IoT 技术网络的频

点过程中，提出了三种比较可行的部署方案：其一是In-band；其二是Stand-alone；其三是

Guard-band。其中In-band 的部署方式是带内部署，需要考虑与LTE 系统共存的问题，如射频

指标、干扰消除等。Stand-alone 的部署方式为独立部署，独占频谱，这样就不用考虑与现有

网络系统共存的问题。Guard-band 的部署方式为保护带部署，这种部署方式与In-band 情况

相差不多，同样需要考虑与LTE 系统共存的问题。工作人员在测试结束之后得出的结果如下：

Inband频点部署方式的容量可以达到每个小区3.1 万；Standalone频点部署方式的容量可以

达到每个小区5.3 万；Guardband频点部署方式的容量可以达到每个小区4.1 万。因此，在选

择频点部署方案时，选择Stand-alone 最为合适。

结论：经过上文分析可得，窄带物联网(NB-IoT) 技术具有信号高覆盖性能、多连接性能和

低功耗性能，这些性能是NB-IoT 广泛应用的基础。而蜂窝技术支持下的窄带物联网(NB-IoT)

技术的应用，首先需要架构窄带物联网技术网络，深入分析其组成部分；其次需要考虑频点部

署和频段选择的方式。因此，深入探讨蜂窝技术支持下的窄带物联网(NB-IoT)技术的性能及应

用非常重要。