NB-IoT关键技术与规划仿真方法

2019-11-30安丰波

电子技术与软件工程 2019年1期

文/安丰波

随着网络用户的逐渐增多，同时人们对网络的要求也在不断上升，相关人员逐渐提出了蜂窝物联网的新型发展方向，相关人员主要利用其的大数、可连接、可移动以及高覆盖特质，不断提升用户的满意度，同时也不断为新领域和新行业的出现奠定基础。

1 NB—IOT技术的主要特点

1.1 海量连接与深度覆盖

在NB—IOT的一个小区，相关人员可以建立五万个连接，并且一些低延时敏感度的设备可以进行连接，与此同时，NB—IOT还具有十分低廉的设备成本，并且每样设备的功耗都较小，而且在网络架构方面还不断优化和提升。相较于之前的LTE技术，NB—IOT在增益上能够明显提升20db，用通俗的话来讲就是发射功率和覆盖能力的迅速提升，主要优势就是可以将地下室、地下车库等纳入覆盖范围。

1.2 超低功耗与低成本

较低功耗也是该类技术不断追求的一个指标，相较于其他关键技术，NB—IOT在这方面将低功耗做到了极致，主要是由于小数据量的使用，在应用过程中也会呈现出小速率的特点，这样就会使得设备的功耗不断降低，与此同时，终端模块的待机时间也会不断延长。另外，正是由于NB—IOT的低功耗属性，它所带来的则是较低的成本优势，面对经济不断发展的现代社会，较低的成本已经成为其主要的竞争关键点。

2 NB—IOT的关键技术

2.1 网络架构与拥塞过载控制

NB—IOT在网络架构上采用独立组网的形式，SGW、MME、PGW成为C—SGN的主要构成内容，而且PGW还可以独立实现，相关人员采用了NB—IOT和EUTRAN联合组网的形式。拥塞过载控制主要是针对接入数量瞬间增多的情况而展开的一系列工作，其中相关人员主要通过接入等级限制和扩展型等级限制的使用，建立一个能够实现双层控制的机制，从而更好地对拥塞现象进行解决和控制。该方式的主要原理是终端可以从获取到的接入等级限制信息之后结合实际情况决定随机接入是否需要发起，同时根据当前的接入拥塞状况进行拒绝和同意的处理。

2.2 终端简化方案与省电模式

NB—IOT采用了一系列的简化方案来实现降低设备成本的目标，同时也是对设备复杂性的降低，该简化方案中主要涉及到了对协议栈、RF以及基带处理复杂度的简化，在一定程度上可以使得复杂度和射频大幅降低。近几年来，节约能源的问题被人们重视，在NB—IOT关键技术中也出现了节约电能的现象，新设计的PSM省电模式可以使得终端仍然是注册在网的状态，但是信令却不会到达，这样就会保证终端能够在深度睡眠的状态上停留更多时间，以此来实现升电、节约能源的目标。

2.3 不连续接收与增强覆盖

当处于空闲模式的时候，不连续接收具有一定的周期，NB—IOT就在这一周期上进行了扩展和提升，使其整体可以达到分钟或者三小时，并且在连接模式的不连续接收周期也得到了扩展，能够支持5.12秒和10.24秒，其可下行性得到了大幅提升。另外，在增强覆盖率方面，NB—IOT采用了高发射功率谱密度和支持重传的方式，支持重传可以使得HARO不断实现增益，这样相关人员就能够凭借更低的速率实现向覆盖率的增益的转换。

2.4 控制面与用户面优化

NB—IOT实现了对控制面的优化，其中相关人员可以通过NAS消息传送数据包，可以在很大程度上减少终端、网络信令以及无线的使用，两种转化机制的实现能够提高NB—IOT的控制效率和转换效率。另外，终端也不需要再支持IP协议栈，能够不断提升传输的效率，同时还对用户面进行了优化，引入一些新型流程能够减少空口信令的出现，相关人员在传输数据的时候可以直接实现RRC的建立和连接，在流程上不断简化，提升整体工作效率。

2.5 网络部署与主要应用场景

NB—IOT总共可以支持三种不同类型的网络部署方式，在低频阶段施行带内部署、保护带部署以及独立部署三种方式，三种方式分别存在不同的问题和特点，其中带内部署和保护带部署需要对与LTE共存的问题进行考虑，例如对射频指标和干扰回避等的分析。而独立部署可是实现频谱的独占，不需要考虑与现有的一些系统如何进行共存的问题，例如LTE等类型的系统。

随着相关技术的不断发展，NB—IOT的应用范围越来越大，逐渐突破了行业限制，被广泛应用于现代化建设的各行各业中，并发挥重要作用。其中在智能水表等公共事业方面、智能路灯等城市建设方面、可穿戴设备等电子消费方面以及监控等设备管理方面都有了深入地发展。