物聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)展對網(wǎng)絡部署的影響

劉冰婷 王浩年 武文學

【摘要】? ? 根據(jù)黨中央、國務院以及工業(yè)信息化產業(yè)部的重要指示，移動物聯(lián)網(wǎng)作為新基建的重要組成部分，將進一步加大建設及推廣力度?；诜涓C建設的物聯(lián)網(wǎng)需要緊跟技術發(fā)展，了解物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務增長趨勢以及終端技術發(fā)展方向，及時調整網(wǎng)絡部署策略，不僅為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的發(fā)展提供堅實的支撐，同時通過明確的建設思路引導行業(yè)更好的發(fā)展，構建高質量產業(yè)發(fā)展體系。

【關鍵詞】? ? 物聯(lián)網(wǎng)? ? NB-IoT? ? eMTC? ? LTE-Cat 1

一、移動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要意義

2020年經過全球經濟格局動蕩以及席卷全球的新冠肺炎病毒影響，我國對于傳統(tǒng)制造業(yè)的轉型需求愈加迫切，對核心科技的創(chuàng)新發(fā)展愈加重視。同時，隨著人口紅利的消失，在傳統(tǒng)制造業(yè)消退的基礎上，需要新的經濟增長點驅動GDP增長。在“十四五”規(guī)劃目標中也提出“堅持創(chuàng)新驅動發(fā)展，全面塑造發(fā)展新優(yōu)勢” [1]，并在十五年遠景規(guī)劃中提出“關鍵核心技術實現(xiàn)重大突破，進入創(chuàng)新型國家前列;基本實現(xiàn)新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農業(yè)現(xiàn)代化，建成現(xiàn)代化經濟體系” [1]。

2020年4月《工業(yè)和信息化部辦公廳關于深入推進移動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》（以下簡稱《通知》）的發(fā)布再次強調了移動物聯(lián)網(wǎng)建設在我國通信網(wǎng)絡建設中的重要地位。并在通知中明確了提出了5G、LTE-Cat 1 、NB-IoT協(xié)同發(fā)展的移動物聯(lián)網(wǎng)綜合生態(tài)體系，以及各個網(wǎng)絡模式下的建設目標、任務等要求。

同時根據(jù)市場預測，未來5年也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的快速增長時期，市場規(guī)模將增長為2020年的3.5倍，到達2030年，我國物聯(lián)網(wǎng)設備連接數(shù)預測將達到200億。成熟、全面的移動物聯(lián)網(wǎng)絡部署刻不容緩。

二、目前移動物聯(lián)網(wǎng)部署情況

2.1 NB-IoT

2.1.1 NB-IoT技術特點

NB-IoT是我國最早開始部署的移動物聯(lián)網(wǎng)技術標準，最早是由3GPP在R13中提出，目前主要應用的國家有西班牙、德國、荷蘭以及中國。NB-IoT標準在設立時參考的應用場景主要為低時延需求、低速率需求、低移動性需求、低功耗需求的大連接場景。其子載波間隔為15kHz ，有效帶寬為180kHz?？稍?G頻段中單獨部署，也可在LTE帶寬中通過保護帶寬進行帶外部署或直接進行帶內部署。NB-IoT的上下行子載波帶寬示意如圖1。

2.1.2 NB-IoT部署現(xiàn)狀

目前NB-IoT主要的業(yè)務還集中在智能抄表、環(huán)境監(jiān)控等比較有限的應用范圍，考慮到前期移動物聯(lián)著重市場推廣，其應收能力非常低。為了有效使用建設投資，運營商在部署NB-IoT時首選通過現(xiàn)網(wǎng)設備改造方式進行建設，基本沒有NB-IoT獨立組網(wǎng)的情況。尤其是通過2G頻段重耕，為物聯(lián)網(wǎng)提供固定的200kHz帶寬，已滿足現(xiàn)有的業(yè)務需求。但是隨著4G甚至5G網(wǎng)絡的建設，2G頻段逐漸退還給4G網(wǎng)絡，原有的2G頻段物聯(lián)網(wǎng)用戶將被遷移至4G或5G網(wǎng)絡上。這也是《通知》中明確提出的建設目標。

2.2 eMTC

2.2.1 eMTC技術特點

如果說NB-IoT的技術參數(shù)更貼近2G網(wǎng)絡，那么eMTC的技術參數(shù)則更貼近4G網(wǎng)絡。首先其空口就是基于LTE的OFDM技術，每12個15kHz帶寬的子載波占用1個RB，每6個RB作為1個調度單元。在對LTE技術進行了一系列的簡化和優(yōu)化后，保持了基本的LTE移動及定位性能。同時eMTC還具有NB-IoT不具備的通話功能。

NB-IoT、eMTC對移動網(wǎng)絡的技術要求對比見圖2。由于NB-IoT和eMTC均采取了覆蓋增強功能，其覆蓋范圍較LTE均有很大提升。

2.2.2 eMTC部署現(xiàn)狀

原本對eMTC的應用場景定位為中低速的機器間交互LTE網(wǎng)絡，故也被叫做LTE-Machine-to-Machine（M2M）。但由于中低速的市場業(yè)務尚在開發(fā)中，設備廠商開發(fā)及運營商推廣的進展均比較緩慢。

三、物聯(lián)網(wǎng)終端類型及對應的業(yè)務場景

在《通知》中提到的LTE Cat 1，實際就是指3GPP在R8版本時提出的LTE終端類型中的LTE UE-Category 1。當時提出的終端類型有Category 0到Category 15共16種，分別對應不同應用場景下的終端業(yè)務需求。而NB-IoT和eMTC則是在R13版中新增的Cat NB-1和Cat M1這兩種終端類型對應的網(wǎng)絡技術。同時針對物聯(lián)網(wǎng)場景的終端類型還有Category 4。這四種物聯(lián)網(wǎng)終端類型對應的網(wǎng)絡指標如表1。

根據(jù)各種終端類別對應的帶寬、時延、移動性、速率以及語音業(yè)務的支持情況，將業(yè)務場景分為低、中、高速業(yè)務。各種場景及其對應的終端類型如圖3。

四、網(wǎng)絡部署策略建議

低速場景：采用NB-IoT技術，重點關注縣級以上城市主城區(qū)的覆蓋需求，盡量采用較低頻段如900MHz、1800MHz，提高覆蓋范圍，降低單點投資。

中速場景：采用LTE Cat 1技術，重點關注業(yè)務發(fā)展方式，可通過試點、標桿或試驗區(qū)域等方式推進技術及行業(yè)發(fā)展，刺激市場需求。

高速場景：高速場景業(yè)務的技術發(fā)展成熟尚需時間，通過已經正在進行的5G網(wǎng)絡建設提供基本的業(yè)務環(huán)境，同時構建多樣化的業(yè)務平臺，注重邊緣計算能力以及安全保障等能力，為未來的高需求業(yè)務做好準備。

參? 考? 文? 獻

[1] 《中共中央關于制定國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》

[2] 《工業(yè)和信息化部辦公廳關于深入推進移動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》工信廳通信〔2020〕25號

[3]? 《移動物聯(lián)網(wǎng)技術（NB-IoT/eMTC）應用發(fā)展白皮書》