電信運營商蜂窩物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)關鍵技術(shù)的研究

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1、電信運營商蜂窩物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)關鍵技術(shù)的研究索昂代吉青海省無線電管理辦公室玉樹管理處摘要：本文從經(jīng)典的物聯(lián)網(wǎng)3層系統(tǒng)架構(gòu)出發(fā)探討了蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的總體架構(gòu)。在此背景下，本文對蜂窩物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)關鍵技術(shù)及運營商蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)關鍵技術(shù)進行了深入淺出的探討。關鍵詞：蜂窩物聯(lián)網(wǎng);NB-IoT;網(wǎng)絡切片;收稿日期：2017-09-18ResearchonkeytechnologiesofcellularIoTnetworkingfortelecomoperatorsSUOAng-daijiOfficeofYushuRadioMonagement,WirelessAdministrationofQinghaiP

2、rovicial;Abstract：ThispaperdiscussestheoverallarchitectureofcellularInternetofthingsfromthethrcclayersystemarchitccturcoftheclassicInternetofthings.Inthiscontext,thispaperdiscussesthekeytechnologiesofcellularIoTnetworking.Keyword：Received：2017-09-18物聯(lián)網(wǎng)在各個行業(yè)的應用不斷深化，這顛覆性地改變著當今社會牛產(chǎn)和牛活的方式，為產(chǎn)業(yè)帶來突破式創(chuàng)新、

3、跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略機遇。目前物聯(lián)網(wǎng)已上升為我國國家新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。巨量的物聯(lián)網(wǎng)連接需求，對物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡接入能力提出了更高的要求。目前的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務以短距接入為主，占到市場一半以上的份額。隨著低功耗廣域（LPWA）技術(shù)的落地，將在部分場景中代替?zhèn)鹘y(tǒng)的短距接入技術(shù)。GSMA報告顯示，2020年蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將達到30億，以NB-ToT和eMTC等為代表的廣域蜂窩物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)由于采用授權(quán)頻譜，具有干擾小、可靠性高等優(yōu)勢，成為了主流的技術(shù)標準。隨著工信部第27號公告發(fā)布，中國移動止式獲得在900MHz頻段上部署蜂窩窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）技術(shù)的許可。中國移動將以先進的移動物聯(lián)網(wǎng)絡和優(yōu)質(zhì)的服務，助

4、力各行業(yè)數(shù)字信息化發(fā)展，攜手打造低成本、高品質(zhì)、融合創(chuàng)新的物聯(lián)網(wǎng)全新生態(tài)體系。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)是中國移動的重點發(fā)展方向和藍海市場，物聯(lián)網(wǎng)服務將成為運營商市場業(yè)績新增長點。在此背景下，本文對蜂窩物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)關鍵技術(shù)進行了深入淺出的探討。1物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)演進及頻譜要求LTE物聯(lián)網(wǎng)終端類型主要包括Cat4>CatkCat0>CatMl和NB-IoT。各種LTE物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對比情況如表1所示。物聯(lián)網(wǎng)無線接入技術(shù)種類眾多，包括ZigBee、WiFi、藍牙、Z-wave等短距和長距無線通信技術(shù)，如圖1所示。長距無線技術(shù)分為2類，包括工作于未授權(quán)頻譜的LoRa>SigFox等技術(shù)和工作于授權(quán)頻譜下傳統(tǒng)的2G/3

5、G/4G蜂窩技術(shù)及其3GPP支持的LTE演進技術(shù)，如LTEeMTC、NB-IoT等。受業(yè)界青睞的LPWA既包括廣域非授權(quán)頻譜技術(shù)LoRa和Sigfox,也包括授權(quán)頻譜的eMTC和NB-IoT等。目前NB-loT.eMTC等蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最受全球運營商的青睞，已經(jīng)成為運營商開展物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的最佳切入點。表1各種LTE物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對比下載原表傳統(tǒng)的2G/3G/4G物聯(lián)網(wǎng)頻率與當前網(wǎng)絡一致。由于新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)NB-IoT與eMTC等產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展還不成熟，當前運營商的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務均基于傳統(tǒng)的2G/3G/4G蜂窩網(wǎng)絡;并且在未來一-段時間內(nèi)，仍會有部分物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務承載在傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡,因此基于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡的物

6、聯(lián)網(wǎng)，其使用頻率需要與當前網(wǎng)絡保持一致。未來NB-IoT/cMTC等基于LTE演進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的頻率部署總體跟隨LTE頻譜。NB-loT與eMTC主要為了滿足低功率廣覆蓋的業(yè)務。由于低頻段在無線覆蓋質(zhì)量的優(yōu)勢，因此，這兩種網(wǎng)絡優(yōu)先考慮部署在低頻段?；陔娦胚\營商的頻譜資源現(xiàn)狀，在考慮部署NB-ToT和eMTC等基于LTE演進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)時需跟進LTE的頻譜使用情況。目前屮國移動考慮用于部署NB-IoT的頻段為2G的900MHz、1.8GHz和4G的高于2GHz頻段。2運營商蜂窩物聯(lián)網(wǎng)總體技術(shù)架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)模型是3層結(jié)構(gòu):從下往上依次是感知層、傳輸層和應用層。其中感知層以傳感器設備，控

7、制器設備為主;傳輸層包含負責數(shù)據(jù)通信的通信網(wǎng)絡,物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，路由和接入服務器等;應用層則包含了應用和云服。蜂窩網(wǎng)絡是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的重要選擇。蜂窩網(wǎng)絡的網(wǎng)絡覆蓋率高，連接簡單，服務質(zhì)量好，這些優(yōu)點推動了移動互聯(lián)網(wǎng)的大發(fā)展。以移動互聯(lián)網(wǎng)為原型，物通過兩種方式連接到網(wǎng)絡:物直接作為蜂窩移動終端連接到應用層，典型的如移動P0S機;或者把蜂窩終端作為一個接入點連接到互聯(lián)網(wǎng)，典型的如藍牙設備通過手機連接互聯(lián)網(wǎng)，或者傳感器網(wǎng)絡設備通過一個2G/3G