NBIOT原理简介与网络规划

1、NB-IOT原理介绍与网络规划2月第1页NB-IoT 标准演进概况3GPP R13NB M2MNB OFDMANB LTENB-IoTWork ItemNB CIOTNB-IoT-6月Frozen-9月-5月-5月-7月-7月UL: FDMA 3.75KHzDL： FDMA 15KHzUL: 2.5KHz OFDMADL： 2.5KHz OFDMA UL: FDMA 3.75KHzDL： 3.75KHz OFDMAUL: 15KHz SC-FDMADL： 15KHz OFDMAUL: 15KHz SC-FDMA(E)+ 3.75KHz(HW)DL： 15KHz OFDMA(E)第2页NB-Io

2、T 总体处理方案架构支持接口优化，优化30%以上信令开销，支持终端节电和降成本。23基于CloudEdge平台优化IoT专用关键网，可与现网组pool，降低每连接成本重用站点基础设施，降低布署成本1Single RANG/U/L/NB IoTNB-IoT 模块M2M PlatformSingle EPCGU/LHLR/PCRFNB IoT新建行业终端应用层协议栈适配终端SIM OTA终端设备、事件订阅管理API能力开放（行业，开发者）OSS/BSS（自助开户，计费）大数据分析移动性/安全/连接管理无SIM卡终端安全接入终端节能特征时延不敏感终端适配拥塞控制和流量调度计费使能低成本站点处理方案新

3、空口支持Massive IoT连接无线连接软SIM传感器接口应用驻留传感器接口应用驻留MIGb/IuPS/S1/MI123IoT EPC基 站核 心 网IOT 平台3rd 应用服务器第3页NB-IoT 组网四大优势20dB 增益5$ 模组成本 10 年电池寿命100K连接数每小区广覆盖窄带功率谱密度提升 重传次数编码增益简化射频硬件简化协议降低成本减小基带复杂度简化协议 , 芯片功耗低功放效率高发射/接收时间短频谱效率高小包数据发送特征终端极低激活比低功耗大连接低成本第4页NB-IoT技术概述下行传送体系是基于OFDM，下行OFDM和上行SC-FDMA技术采取共享信道传输，在共享信道中time

4、-frequency资源在各用户间实现动态分配主要布署在Sub 1G频段，允许频段：bands 1, 2, 3, 5, 8, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 26, 28, 66支持灵活频谱分配，双工技术支持FDD，TDD方式待协议规划带宽分配范围为n * 200kHz，n * 180kHz不支持切换功效，经过小区选择和重选来提供移动性功效CommentsRF Baseline Implementation CapabilitiesFDD Band 1Frequency band: 1920-1980, 2110-2170 MHzFDD Band 2Frequency band

5、: 1850-1910, 1930-1990 MHzFDD Band 3Frequency band: 1710-1785, 1805-1880 MHzFDD Band 4Frequency band: 1710-1755, 2110-2155 MHzFDD Band 5Frequency band: 824-849, 869-894 MHzFDD Band 6Frequency band: 830-840, 875-885 MHzFDD Band 7Frequency band: 2500-2570, 2620-2690 MHzFDD Band 8Frequency band: 880-91

6、5, 925-960 MHzFDD Band 9Frequency band: 1749.9-1784.9, 1844.9-1879.9 MHzFDD Band 10Frequency band: 1710-1770, 2110-2170 MHz第5页物理层结构: 频域SCFDMA，2种带宽3.75KHz （功率谱更大，覆盖更加好， PRACH）15KHz（速率高，时延小，PUSCH）2种模式Single Tone （1个用户使用1个子载波，低速应用）Multi-Tone （1个用户使用多个子载波，高速应用,只支持15KHz）OFDMA占用200KHz带宽（两边各留10KHz保护带，实际占用1

7、80KHz，在LTE Inband布署时占用180KHz，即一个RB）子载波带宽： 15KHz子载波数量： 12上 行下 行第6页物理层结构: 时域上 行下 行subframe1mssubframesubframeslotslot0.5 msDataDMRSCPsignalDataDataDataDataDataOFDM symbol duration The last data symbol allocation of every 1ms is based on the configuration of LTE sounding for inband scenario15KHz1无线帧 =

8、10ms = 10子帧1子帧 = 1ms = 2 时隙1时隙 = 7符号3.75KHz1无线帧 = 40ms = 10子帧1子帧 = 4ms = 2 时隙1时隙 = 7符号与LTE相同1超帧 = 1024无线帧1无线帧 = 10ms = 10子帧1子帧 = 1ms = 2 时隙1时隙 = 7符号0/7符号CP： 5.2us16/ 8 13 CP： 4.7us第7页NB-IoT频谱规划: 三种频谱布署方式GSMGSMNB-IOTStandaloneGSM+NB-IoTUMTS5M=2.6MNB-IOT100kUMTS+NB-IoTLTE+NB-IoTNB-IOTLTE Guard Band (L

9、TE 带宽 =10MHz)LTEIn BandNB-IOTNB-IoTPSD（功率谱密度）不高于LTE 6dB。Standalone：同GSM最小边界间隔100K，同UMTS中心频点最小2.6M，同LTE边界可相邻，NB-IoT发射功率较高，覆盖相对很好。Guard Band：LTE 空口带宽小于10M不支持Guard Band模式， 不占用额外频谱资源，覆盖相对standalone场景要差一些； In Band：LTE 空口带宽小于5M不支持In Band模式，覆盖相对standalone场景要差一些。NB-IoTPSD（功率谱密度）不高于LTE 6dB。第8页异制式邻频干扰共存保护带要求汇

10、总场景保护带（1:1组网）保护带（1:3/1:4组网）备注StandaloneGM共存100K200K（需确保和NB频率间隔200KGSM频点小区和NB共站）与GSM主B频点间隔300K（需确保和NB频率间隔300KGSM频点小区和NB共站）UM共存0 K (中心频点间隔2.6M)中心频点间隔2.6M（极端场景M对U性能有一定影响）5M UMTS保护带 0 K；其它非标带宽UMTS，与中心频点间隔2.6M。LM共存LTE内置保护带（标准带宽）LTE 5M以上带宽内置保护带；5M以下带宽需要200K以上保护带。LTE guardband频谱边缘（模板要求）：100KRB边缘（干扰要求）：100K

11、频谱边缘（模板要求）：100KRB边缘（干扰要求）：200K1、LTE 10M带宽，且采取9.6M严格滤波；2、NB-IoTPSD（功率谱密度）不高于LTE 6dB。LTE in-band(LTE带宽要求3M)下行：预估不需要保护RB上行：配置NB-IoT内置保护带下行：预估不需要保护RB上行：预留一个RB保护带1、NB-IoTPSD（功率谱密度）不高于LTE 6dB。注：1、这里参考NB-M2M测试结果预估值，后续需要依据NB-IoT测试结果进行刷新；2、对于邻频远近效应干扰，假如和NB-IoT邻频原制式存在室分DAS系统，则NB-IoT信号必须一起合入室分DAS系统，不然会有严重邻频干扰。

12、1、不一样布署场景下，保护带要求不一样；2、相同布署场景不一样组网方式下，保护带要求也不一样，1:1组网保护带要求低于M和G按照1：N 。第9页NB-IoT功率规划: 射频模块配置提议，优先推荐2TNB-IoT参考信号和天线端口数不一样频谱布署模式MIMO配置提议Standalone1T/2T都支持，从性能角度推荐2T配置（存在功率和分集增益），但实际需要综合考虑射频模块功率配置，是否存在功率余量。Guardband1T/2T都支持，从性能角度推荐2T配置（存在功率和分集增益），但实际需要综合考虑射频模块功率配置，是否存在功率余量。Intraband1T/2T都支持，当前12.01版本必须和L

13、TE保持一致。经典射频模块功率配置：3.2W，5W，10W，15W, 20W经典射频模块功率配置:2*1.6W， 2*2.5W，2*5W，2*7.5W ，2*10W从NB-IoT性能考虑，推荐采取2T，实际项目配置需要综合考虑射频模块能力和详细网络诉求，提议功率5W10W。第10页NB-IoT覆盖能力估算覆盖半径NB-IoT 终端考虑额外10dB损耗，99%覆盖率要求可到达与原网相当覆盖半径，95%覆盖率要求可到达原网2倍覆盖半径。参数名配置场景密集城区城区农村郊区业务类型NB-IoT/GSM/LTE频段900M传输模型 Okumura-Hata(Huawei) 基站天线增益（dBi）15馈线

14、损耗（dB）1基站功率配置GSM：43 dBm LTE：46dBm/10MNB-IoT：43 dBm终端功率配置GSM：33 dBmLTE/NB-IoT：23 dBm噪声系数（dB）基站：3 终端：5穿透损耗（dB）1814107额外深度损耗（仅NB-IoT考虑）10101010阴影衰落标准差（dB） 11.79.47.26.2覆盖概率99%/95%干扰余量（dB）GSM：1dB NB/LTE：3dB站高（m）25303540场景室内覆盖（km）密集城区普通城区郊区农村GSM 900M（95%覆盖概率）0.58 1.21 3.52 9.71 LTE 900M（95%覆盖概率）0.561.193

15、.459.51NB-IoT 900M（95%覆盖概率）1.132.407.0319.54NB-IoT 900M（99%覆盖概率）0.651.534.9112.14 20dB增强主要用于深度覆盖，与传统网络相比，NB-IoT覆盖终端含有更深覆盖需求额外深度损耗：终端在深度覆盖，以水电表为例，高度降低，同时表外面会增加盖子，额外增加约10dB左右损耗；更高覆盖率要求：终端非移动且位置更深（角落），要求从传统网络95%覆盖率增加到99%覆盖率，需额外增加8dB左右损耗。覆盖半径估算假定条件覆盖半径估算结果第11页NB-IoT站点规划-1:1/1:N组网对比及提议推荐按照1:1站点百分比进行组网，加强

16、深度覆盖、降低保护带要求和邻频干扰影响。1:1组网1:3/1:4组网 优点1、能够取得20dB覆盖增益，用于加强深度覆盖和覆盖概率需求；2、不存在远近效应干扰，需要更少频谱保护带完成布署；3、能够提供更高容量。需要更少站点数进行广覆盖，投资成本低。缺点需要与原网一样站点数，投资成本高。1、覆盖损失810dB，无法抵达深度覆盖要求。2、存在远近效应干扰影响，需要更多频谱保护带来躲避；3、因为远点用户增加，单小区容量相比1:1下降约50%。适用场景存在深度覆盖需求场景1、对覆盖深度要求不高场景；2、能够提供更大频谱保护带。参考Usecase智能水表、电表、智能停车智能灯杆、智能手环GSM & NB

17、-IoT共站GSM onlyGSM onlyGSM & NB-IoT共站GSM & NB-IoT共站GSM & NB-IoT共站1:1组网示例1:3组网示例第12页异制式同频缓冲区规划GM Refarming对于GSM，在Refarming区域内NB-IoT占用了原GSM网络使用部分频点，而这部分频点在Refarming区域外依然被GSM所使用。这么在Refarming区域边缘NB-IoT和GSM因为使用相同频点会产生GM同频干扰。GM同频缓冲区（Bufferzone）处理方案就是用于处理同频干扰问题。被干扰方向GSM终端干扰NB-IoT上行GSM基站干扰NB-IoT下行NB-IoT终端干扰G

18、SM上行NB-IoT基站干扰GSM下行公式噪声系数（dB）3535A带宽（KHz底噪（dBm）-129.2 -116.4 -118.4 -116.4 C=-174+10*log（B）+A允许底噪抬升（dB）1313D允许干扰（dBm）-135.1 -116.5 -124.3 -116.5 E=10*log（10（C+D）/10）-10（C）/10）干扰源发射功率（dBm）33/180KHz43/180KHz23/15KHz43/180KHzF干扰源发射功率（dBm）折算到被干扰系统带宽22.2 43.0 33.8 43.0 G=F-10*log(干扰系统带宽/被干扰系

19、统带宽)空间隔离耦合损耗（dB）157.3 159.5 158.1 159.5 H=G-E小结：参考左表GM上下行四个方向同频干扰对比，空间隔离耦合损耗要求为159.5dB；GM Bufferzone区域通常需要隔35层站点，即城区5km以上，郊区农村10km以上。详细数据需要现网仿真规划。GM同频缓冲区空间隔离耦合损耗要求计算表依据空间隔离耦合损耗（159.5dB）要求仿真推算同频缓冲区大小。第13页异制式同频缓冲区规划LM Refarming对于LTE，在Refarming区域内NB-IoT占用了原LTE网络使用部分RB资源，而这部分RB在Refarming区域外依然被LTE所调度。这么在

20、Refarming区域边缘NB-IoT和LTE因为使用相同RB会产生LM同频干扰。LM同频缓冲区（Bufferzone）处理方案就是用于处理同频干扰问题。小结：参考左表LM上下行四个方向同频干扰对比，最大MCL要求为159.5dB；LM Bufferzone区域通常需要隔35层站点，即城区5km以上，郊区农村10km以上。详细数据需要现网仿真规划。被干扰方向LTE终端干扰NB-IoT上行LTE基站干扰NB-IoT下行NB-IoT终端干扰LTE上行NB-IoT基站干扰LTE下行公式被干扰系统噪声系数（dB）3535A被干扰系统带宽（KHz被干扰系统底噪（dBm）-129

21、.2 -116.4 -118.4 -116.4 C=-174+10*log（B）+A允许底噪抬升（dB）1313D允许干扰（dBm）-135.1 -116.5 -124.3 -116.5 E=10*log（10（C+D）/10）-10（C）/10）干扰源发射功率（dBm）23/540KHz46/50个RB23/15KHz43/180KHzF干扰源发射功率（dBm）折算到被干扰系统带宽17.4 29.0 33.8 43.0 G=F-10*log(干扰系统带宽/被干扰系统带宽)耦合损耗（dB）152.5 145.5 158.1 159.5 H=G-E依据空间隔离耦合损耗（159.5dB）要求仿真推

22、算同频缓冲区大小。LM同频缓冲区空间隔离耦合损耗要求计算表第14页GLN900设备选型提议RRU选型 为提升基站覆盖能力，降低基站数量，提议采取2T4R RRU2T4R RRU优势（1）相对于4T4R RRU相同覆盖能力，功耗小较小；（2）相对于2T2R RRU相同功耗，覆盖能力大。天线选型 因为GLN900站点数远少于L1800U2100，所以提议采取900MHz单频段天线，方便保障网络覆盖性能最正确。第15页NB-IoT站点规划信息NB-IoT900采取Standalone方案，为防止与GSM干扰，GN载波之间保留100KHz保护带。NB-IoT1800采取Guardband方案，布署在L

23、TE保护带中，不单独分配频率资源。N900频点为独立布署，N1800小区频点布署在LTE保护带中。站点TACeNodeB ID频点布署模式频点带宽PCI小区功率N90013617493516Standalone3797200KHz32*10WN180013617491688Guardband1748200KHz306/307/3082*10W9596979899118119120121122. GSM载波 .959.8959.6NB-IoT载波200K123124954MHz960MHz保护带保护带1840MHz184118591860MHz. LTE业务信道 1859.71859.9LTE载

24、波20M18MNB-IoT载波200K第16页NB-IoT智能停车试验 11月30日完成智能停车试验。因为停车厂家没有N1800模组，此次试验使用是N900网络。第17页中国联通NB-IOT处理方案场景分类NB-IOT建设场景场景1： NB-IOT新建场景_分布式（ 900M/1800M）场景4： LM900或LM1800新建场景_分布式场景2：GLM900新建场景_分布式场景5：基于现网U900建设UM900_分布式场景6：基于现网L1800建设LM1800 _分布式场景3： UM900新建场景_分布式新建扩容场景7：基于现网L1800演进L1800+M900 _分布式场景8：基于现网L18

25、00演进L1800+GM900 _分布式第18页场景1：NB-IOT新建场景_分布式（分布式 900M/1800M）分类处理方案说明版本配套SRAN12.0及以上版本BBUBBU3910主控板UMPTb9，优先放置slot7时钟GPS传输支持FE/GE电口、FE/GE光口传输基带板UBBPe2/UBBPe4基带板槽位优先级：slot3slot2slot1slot0 slot4 slot5 射频模块900M和1800M新建，都选取 RRU3959，每个NB-IOT扇区配置1pcs。天馈新建天面，依据频段、演进规划选择适当天馈类型。CPRI组网方案星型连接。光模块1、配置9.8G光模块。FANeU

26、PEUdUMPTb9RRURRURRU天线天线天线UBBPe第19页场景2：GLM900新建场景_分布式（分布式）分类处理方案说明版本配套SRAN12.0及以上版本BBUBBU3910主控板GSM：GTMUc；LTE：UMPTb9，优先放置slot7时钟GPS传输支持FE/GE电口、FE/GE光口传输，IP共传输基带板LTE基带板：UBBPe2/UBBPe4基带板槽位优先级：slot3slot2slot1slot0 slot4 slot5 射频模块900M新建，选取 RRU3959，每个NB-IOT扇区配置1pcs。天馈新建天面，依据频段、演进规划选择适当天馈类型。CPRI组网方案CPRIMU

27、X组网，需要从NB基带板出CPRI纤光模块1、配置9.8G光模块。FANeGTMUcUPEUdUMPTb9RRURRURRU天线天线天线UBBPeUBBPd第20页场景3：UM900新建场景_分布式（分布式）分类处理方案说明版本配套SRAN12.0及以上版本BBUBBU3910主控板U主控板UMPTb1，M主控板：UMPTb9时钟GPS传输支持FE/GE电口、FE/GE光口传输，IP共传输基带板M基带板：UBBPe2/UBBPe4 UMTS基带板：UBBPd1基带板槽位优先级：slot3slot2slot1slot0 slot4 slot5 射频模块900M新建，选取 RRU3959，每个NB

28、-IOT扇区配置1pcs。天馈新建天面，依据频段、演进规划选择适当天馈类型。CPRI组网方案CPRIMUX组网，需要从NB基带板出CPRI纤光模块1、配置9.8G光模块。FANeUBBPdUMPTb1UPEUdUMPTb9RRURRURRU天线天线天线UBBPe第21页场景4：LM900或LM1800新建场景_分布式（分布式）分类处理方案说明版本配套SRAN12.0及以上版本BBUBBU3910主控板LM共主控板：UMPTb9，优先放置slot7时钟GPS传输支持FE/GE电口、FE/GE光口传输基带板LTE、NB-IOT共基带板：UBBPe2/UBBPe4射频模块900M或1800M新建，选

29、取对应 RRU3959，每个LM扇区配置1pcs。天馈新建天面，依据频段、演进规划选择适当天馈类型。CPRI组网方案星型连接光模块1、提议配置9.8G光模块。FANeUPEUdUMPTb9RRURRURRU天线天线天线UBBPdUBBPe第22页场景5：基于现网U900建设UM900_分布式支持NB分类处理方案说明版本配套SRAN12.0及以上BBU利旧现网BBU3900或BBU3910BBU风扇、电源若现网为FANa、需要更换为FANc；电源板UPEUc利旧。主控板1、新增LTE主控板UMPTb9；传输NB-IOT 需要新建传输，可支持FE/GE电口、FE/GE光口传输基带板1、新增基带板U

30、BBPe2/UBBPe4；2、当使用BBU3900时，基带板只能放在Slot2 或者 Slot3射频模块1、现网仅RRU3936/RRU3938/RRU3959支持演进；2、假如现网模块非RRU3936/RRU3938/RRU3959，则提议新发RRU3959；天馈利旧现网天面CPRI组网方案CPRIMUX组网，需要从NB基带板出CPRI纤光模块/光纤1、替换9.8G光模块电源线、机顶跳线1、利旧模块时，光纤、电源线、机顶跳线全部利旧；2、新增RRU3959时，新增机顶跳线；新增电源线。FANeUPEUdUBBPdUMPTb1RRURRURRU天线天线天线FANeUBBPeUMPTb9UPEU

31、dUBBPdUMPTb1RRURRURRU天线天线天线第23页场景6：基于现网L1800建设LM1800 _分布式分类处理方案说明版本配套SRAN12.0及以上BBU利旧现网BBU3900或BBU3910BBU风扇、电源若现网为FANa、需要更换为FANc；电源板UPEUc利旧。主控板1、现网LTE主控板UMPTb9、UMPTb2可利旧；不然需要增加主控板UMPTb9传输NB-IOT 需要新建传输，可支持FE/GE电口、FE/GE光口传输基带板1、新增基带板UBBPe2/UBBPe4；2、当使用BBU3900时，基带板只能放在Slot2 或者 Slot3射频模块1、现网仅RRU3929/RRU

32、3939/RRU3935/RRU3959支持演进；2、假如现网模块非RRU3929/RRU3939/RRU3935/RRU3959，则提议新发RRU3959；天馈利旧现网天面CPRI组网方案CPRIMUX组网，需要从NB基带板出CPRI纤光模块/光纤1、射频模块利旧场景，直接利旧现网光纤、光模块。电源线、机顶跳线1、利旧模块时，光纤、电源线、机顶跳线全部利旧；2、新增RRU3959时，新增机顶跳线；新增电源线。FANeUPEUdUBBPdUMPTb9RRURRURRU天线天线天线FANeUBBPeUPEUdUBBPdUMPTb9RRURRURRU天线天线天线支持NB第24页场景7：基于现网L1800演进L1800+M900分布式分类处理方案说明版本配套