NB-IoT组网承载能力浅析

信息通信INFORMATION & COMMUNICATIONS2019(Sum. No 200)NB-IoT组网承载能力浅析杜云峰，刘勇男(内蒙古赤峰市电信分公司，内蒙古赤峰024000)摘要：NB-IoT是面向低速率、低时延、超低终端成本、低功耗、海量终端连接的窄带蜂窝物联网技术。本文分析并举例计

算NB-IoT应用场景中,NB-IoT相对于LTE20dB覆盖增强情况下网络覆盖能力，不同覆盖等级用户分布情况下NB-IoT

支持连接数,对NB-IoT实际组网规划中可参考。关键词：物联网；NB-IoT；规划中图分类号:TN915.5 文献标识码:A

文章编号：1673-1131(2019)08-0202-031 NB-IoT 简介NB-IoT (Narrowband Internet ofThings)是 3 GPP 针对低功 耗广覆盖(LPWA.Low Power Wide Area)类业务而定义的新 一代蜂窝物联网接入技术，主要面向低速率、低时延、超低成

本、低功耗、广深覆盖、大连接需求的物联网业务。为什么使用NB-IoT技术？同为物联网技术NB-IoT与

eMTC技术相比，在小带宽200KHz、覆盖性能增强20dB+、模

组使用寿命10年及成本<$5方面几方面做到了极致,具有一 定商用成本优势。鸚犷⑥自口 0伊瞬QeMTC <1Mbps 15dB* 5-10---------------年

100ms-1» <10$/Wg 50k/am小E

门1豹I________________ (1.4MHz)NB-lal <200Kbps 20dB. W :卜呻\"”輕膘腐 需*

图1 NB-IoT与eMTC关键性能对比2 NB-IoT部署方式NB-IoT组网单频点带宽仅需要200KHz,频谱选择应尽量选择运营商现有低频段,如移动、联通900M,电信850M。««iSW««=*WR : WM.

于MUW决右N■Muna 小/ ”MMBfVMA----->\\ 、n»riLTUMH^ aunrwr»OLT< 1OMU»IU1 |MM . AJAMMM.二a**band,选择 standalone 部署。standalone有效避免LTE同频率干扰，频率保护设置

lOOKHz 以上。2023 NB-IoT覆盖评估NB-IoT网络多使用运营商现有低频段standalone部署,

在频率传播特性上极为相近，覆盖增强在于高功率谱密度和 重传带来的20dB增益。NB-IoT ±行(15K)相比 LTE 上行(360K) PSD 提升 13.8dB,上行解调门限增益8dB,总共21.8dB；NB-IoT下行不同发射功率情况下,通过下行解调门限的 降低，都可达到1dB耦合损耗,但边缘速率要下降；以NB-IoT下行43dBm为例，相比LTE下行PSD提升

14dB,解调门限增益ldB,总共15dBo表1 NB-IoTstandalone场景下与LTE的覆盖增益LTE(2*2OW.IOMHz)「NB-loTParameterPDSCHPDSCHPDSCHPUSCH(DL)PUSCH(UL)standalonestandalone(20W)(6.7W)15kHzData ralc(kbps)2020\\20.670.16(l)Tx Power inOccupied Bandwidth3223433&223(dBm)(2) Thermal Noise Density (dBm)-174•174-174-174-174(3) Occupied Bandwidth

(kHz)36036018018015(4) Receiver NoiseFigure (dB)5(5) Interference Margin

(dB)000Q0(6) Effective NoisePower (dBm) ■-113.4•115.4•116.4・1I6.4-1292(2>+10logl0((3)>+(4H5)(7) Required SINR (dB)-4-4.3-5•9.7•12(8) Receiver Sensitivity

(dB) = (6H7)-117.4-119.7-121.4>126.1>1412(9) Rx processing gain

(dB)00000(10) Maximal Coupling Loss (dB) = (1X8)+ «9)149.4142.71.41.312根据NB-IoT协议规定系统不支持MR上报，实际NB-IoT

覆盖应用LTE现网映射NB-IoT覆盖。目前NB-IOT是部署在L800的保护带上，釆用1:1部署 的方式，因此网络结构相同，且由于频段相同，二者理论上具有相同的传播特

性。因此，可以通过建立L800和NB-IOT覆盖的映射关系，实现NB-IOT的近 似评估。RX=TX-L+G RX为收信功率,TX为发信功率,L为路损，信息通信G为增益在路损L与增益G完全相同的情况下，相同位置±,NB-

IOT 与L800的收信差值：ARX=(TXNB-TXL800)现网中,L800和NB-IOT的功率设置分别为21.2dBm和

29.2dBm,据此可以得到理论差值：ARX=29.2-21.2=8dB实际测试：好点 800M RSRP 均值-85dBm,NB-IoT RSRP -77.5dBm 中点 800MRSRP 均值-95dBm, NB-IoT RSRP 均值-87dBm 差点 800MRSRP 均值-105dBm,NB-IoT RSRP 均值-97dBm 商用优化测试需优先关注室内弱覆盖点。图4 LTE 800M映射NB-IoT仿真效果图4 NB-IoT容量评估NB-IOT理论最大连接达到10万，实际场景应用中NB- IoT支持的连接数与业务模型有关，下面假定一种情况NB-IoT 容量评估方法，可通过修改覆盖等级占比、终端上报数据频次

等用于估算实际场景。各佶逍容虽==各佶道总的时频资源”调度效率£機盖等级i用户比例*擾盖等级i单用户占用信逍时何图5 NB-IoT信道容量容量计算举例：假定覆盖等级0,1.2的用户分布比例分别为50%, 30%,

20%；每小时发送一次数据。溉2 NB-IoT业务楔療假设条件发包网期：s

360014故据丿、小：迅皿 100业务模勦卜仃数挹丿、小：B、2s

0f jj K 小：les

55Tirfcl头大小：Bytes ■

45

用户在族復盖等级分

復盖等级0 復盖彎级1

隈希等级2布比例50%

30% 20%RACH碰撞槪率 10%PUSCH我波敌 12上行调度效率

70%下行公共信道开销 30%下行调度效率 70%卜行发射功率(W)5杜云峰等:NB-IoT组网承载能力浅析按照上述的假定条件：NB-IoT小区容量=MIN (PRACH接入用户数,PUSCH接

入用户数，下行信道接入用户数)PRACH性接入用户数主要取决于碰撞概率要求，假定

RACH 小于 10%；对于上行PUSCH覆盖等级决定MCS.MCS与重复次数

决定了传输lOOByte的时长，覆盖等级2需重传32次,占用信

道时长较大，相比于下行NB-IoT网络业务支持用户数一般是

上行受限，并且多数场景下NB-IoT网络上传数据业务需求多

于下行；下行场景，用户覆盖等级越高RSRP、SINR越好，决定

MCS阶数越高,调制效率越髙，单用户传lOOByte占用信道时 长越小，覆盖等级0支持用户数多，反之亦然。对应表4场景，支持用户数受限于PUSCH,情况具体结果 见下表：表3现网用户接入指标情况单小区用户,-J'KIlir'tk 8620if fAWIW： s

3600I.<1 ««'；>.-1■: H>tesnIf

下什敷期人小， 100oPRACH接入用户数14225

復盖尊级0復盖粵级1覆盖零级2碰掩槪申10%PRACH周期0PRACH我波数12备復孟等级用户数711242682845PUSCH接入用户数8620覆盖零级0覆盖等级1用盖等级2PUSCH戦波占川比例87.3%PUSCH敎波数12调度效申70%PUSCH MCS900PUSCH収口次数1232PUSCH占用时长80813824下行侑逋接入用户数11984覆盖零级0覆盖等级1覆盖等级2公共信道开tn30%调度效华70%发射功率(W)5.0下行SINR9.4-0.6-10.6PDSCH MCS1020PDSCH匝复次数1116下行占用时长1026672按照电信集团要求NB-IoT与800M当前阶段1:1建网，

覆盖等级1门限-108dBm,覆盖等级2门限-118dBm,现网用

户分布覆盖等级0、1、2比例约75%： 23%： 2%优于50%：

30%： 20%,现网RRC连接成功率在98%以上,可容纳用户数

略大于上表，按照现网用户分布比例计算单小区最大用户数

9484 个。表4现网用户接入指标情况覆盖

11盖 等级等级等级RRC 9^RRCRRC七F1IRRC2RRCi*等级等级箒级RRC求ORRCIRRC2RRC连接连接建立指标ORRC请求 连接连接请求次数请求请求请求请求请求建立成功比例比例比例次数完成♦(%)次数次数113933317579%19%2%17517398.85213539117577%22%1%17517398.85313138016978%22%0%169169100413858119770%29%1%197195.93513140217376%23%1%17317299.426124417372%25%2%17317198.847124417372%26%2%17317299.422032019年第8期(总第200期)

信息通信INFORMATION & COMMUNICATIONS2019(Sum. No 200)基于端到端信令的大数据分析系统 在volte网络运维中的应用

晓英，姜忠正,朝鲁萌(中国移动通信集团内蒙古有限公司网络管理中心，内蒙古呼和浩特010000)摘要:volte相比于传统的语音业务，具有接续时间短、语音清晰、终端能耗低、平滑回落切换等众多优点，是lte网络

时代语音业务的发展趋势。内蒙移动自V6LTE商用以来，活跃用户已经超过400万，为了解决新业务的发展和运维分

析手段欠缺之间的矛盾，内蒙移动在全区部署了基于端到端信令的大数据分析系统，本文阐述了内蒙移动依托其对V6LTE 端到端信令的大数据聚合分析，实现了 V6LTE用户网络指标管理、投诉管理、专题分析、VIP用户管理等功能，该系统有

效的对V6LTE业务进行了集中管控、实时保障，实现了对投诉处理的快速定界和全流程端到端业务质量分析。该工具

在内蒙移动部署使用后，运维人员的KPI/KQI指标分析能力显著提升，各项指标均达到了集团考核要求，部分指标名列 全国前列，内蒙移动的volte网络运维效率得到了很好的提高，通过该系统对终端、用户数、用户画像的精准分析,为市

场制定提供了强有力的依据，有效支撑了市场发展。关键词:volte ；大数据分析；网络运维;端到端中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号：1673-1131(2019)08-0204-030引言截止2018年6月，内蒙移动V6LTE活跃用户数已经超

过400万，现网Volte业务涉及接口多、网元多、流程复杂, 网络问题往往需多领域配合才能得以解决。由于维护人员缺

乏有效的网络分析手段，无法快速准确的对从无线到核心网 的端到端业务质量进行分析管理。为提升用户感知，实现跨

无线基站、EPC及核心网多业务域的端到端分析及问题准确 定位，需要用专业化的网络运维工具，基于全网端到端信令的

大数据分析，通过KPI/KQI指标分析、专题分析、用户体验分

图1系统架构析、原始数据回溯等功能，进行全流程拉通，从而快速准确的

发现网络存在的质量问题。通过对海量信令数据智能化、专 业化的大数据聚类分析[a,呈现出最贴近客户感知的实际结

1.1.1采集层釆集层主要设备是探针，用于釆集原始流量，随EPC主设 备同步部署在地市对应的核心机楼，硬件探针设备釆用就近 原则从相关网元采集原始数据，流量压缩比约95%。釆集层

使用的探针型号为华为公司生产的具备单端口 10GEbit/s处 理能力的NetProbe3010、NetProbe9000。原始数据通过DPI分 光接口获取,探针设备进行流量釆集后再进行二次汇聚，然后

果，最终根据分析结果，提出切实有效解决手段，达到快速提

升网络质量，提高用户满意度的目的。为解决上述问题，内蒙

移动建设了一套集网络指标监控、KPI/KQI专题分析、用户投 诉管理、终端分析为一体的端到端信令大数据分析系统来支

撑网络运维。按照上层应用要求对釆集的核心网控制面数据进行提取及分

1系统架构及业务处理流程1.1系统架构端到端信令大数据分析系统基于分布式架构，采用三层 组网模型，分别为用于釆集原始数据的釆集层，用于存储、调

度、关联分析数据的共享层以及用于呈现相关数据的应用层,

析、生成xDR文件或者进行原始数据留存，并按需要传递到共

享层进行处理，采集层所釆集的主要逻辑接口如下图2所示。具体架构如下图1所示。图2采集的逻辑接口5结语本文通过理论分析结合实际NB-IoT网络指标、功率参数 配置等对NB-IoT现网组网场景覆盖能力和容量给予了有效

[2] LoRa and NB-IoT Gagan Gupta, Darshan Patil.[3] NB-IoT解决方案,华为.作者简介:杜云峰(1982-),内蒙古赤峰人，研究生在读，就职 于内蒙古电信赤峰分公司，中级通信工程师，主要研究领域

的评估。在NB-IoT后续商用过程中，可预警NB-IoT网络覆 盖点补充建设，通过监控现网KPI指标中用户数及覆盖等级

可提前对商用容量及接入感知进行评估。集中在无线网络优化、网络规划、设备维护方面；刘勇男

(1982-),内蒙古赤峰人，大学本科，工学学士,就职于内蒙古 电信赤峰分公司，中级通信工程师，主要研究领域集中在无

线网络优化。参考文献：[1] Table 7.1.3-4 (3GPP TR 45.820 ).204