案例物联网业务调研与优化初探.docx
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案例物联网业务调研与优化初探
物联网业务调研与优化初探
1物联网概览
物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。
其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。
从网络连接层面来看，物联网可以分为蜂窝物联网（如EVDO、LTE和NB-IoT等）和非蜂窝物联网（如Wifi、Zigbee和LoRa等）。
这里我们只对蜂窝物联网技术进行研究。
2不同物联网网络的应用场景
2.1物联网应用范围迅速扩大
物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是各种应用及对应的业务。
因此，应用创新是物联网发展的核心。
目前物联网已经广泛应用于公共事业、智能家居以及交通车辆管理等与人们生活息息相关的各种领域。
2.2不同物联网网络的应用
由于物联网采用的网络制式不同，因此其对应用业务的速率支撑也有很大差异。
4G网络（如FDDLTE）速率最高，可以提供高于10Mbps的速率业务，能够很好地支撑车联网、智能后视镜和视频监控；2G或者3G网络（如EVDO）速率一般，可以支撑穿戴设备和金融POS等对速率有要求但要求不太高的应用；而NB-IoT速率最低，只能支撑智能抄表、智能消防、烟感和智能停车等对速率要求很低的应用。
3不同类型物联网对应的业务特性
3.1传统2、3、4G网络物联网的业务特性
传统2、3、4G网络物联网主要具备带宽高和时延低的特性，4G对比3G拥有更高的带宽和更低的系统时延。
以FDD为例，一般单频段带宽为15M或20M，就目前蜂窝网络制式来看，带宽是最高的；时延方面，用户面时延低于5ms控制面时延低于100ms。
3.2NB-IoT对比传统网络的优势
近年来，以抄表类为代表的物联网业务兴起，而这类业务对接入网络的速率要求很低，对时延也不那么敏感。
且据预测，未来60%的物联网业务都会是上述类型。
因此对于运营商而言，推广基于窄带技术的NB-IoT能够完全满足该类业务的需求，同时还能降低物联网终端的成本和功耗，加速物联产业的推进。
3.3NB-IoT物联网的业务特性
NB-IoT业务特性包括带宽需求低、场景多静止状态、终端功耗低和造价低等特性。
Ø需求带宽低
因NB-IoT类物联业务需求的速率都在200kbps以下，因此只需要较小的带宽即可满足要求。
目前NB-IoT制式使用的带宽为180KHz。
Ø应用场景多为静止状态
抄表类等NB-IoT常见的业务都是终端位置保持固定。
Ø需求功耗低
NB-IoT业务由于需求长时间提供稳定业务，因此对终端有长续航的要求。
要想达到长续航就必须有更小的功耗。
而NB-IoT通过降低芯片复杂度、简化信令、加入PSM&eDRX、基于覆盖等级控制接入、精简移动管理等手段大大降低了终端的功耗。
Ø终端造价低
NB-IoT业务一般为大范围广域覆盖，需求大量的终端投入，随时随地获取信息，因此终端的造价不能过高。
NB-IoT简化了协议栈，降低基带复杂度，芯片的成本大幅度降低，利于终端的大量投入使用，满足低速率物联网的需求。
4不同物联网网络的优化方法
4.1传统2、3、4G网络物联网的优化方法
传统2、3、4G物联网主要以覆盖优化和容量优化为主。
以4G网络为例：
Ø覆盖优化主要包含信号强度和信号质量的优化
信号强度优化一般通过RF优化调整、新增站点补盲覆盖来完成；信号质量优化则通过RF控制重叠覆盖、利用RF和参数调整等多种手段减小MOD3干扰来实现。
Ø容量优化主要应对高话务场景，以及对速率具有较高要求的场景
车联网、视频监控等物联网应用对速率有较高要求：
因此针对典型业务及热点区域场景，4G网络一般通过：
1）多载频同覆盖协同组网，提供更高的容量需求；
2）载波聚合提供更高的速率需求；
3）负载均衡使多个载频的负荷相当，均衡业务。
而对热点场景的忙小区，可以采用如下流程解决：
4.2NB-IoT网络优化方法
4.2.1NB-IoT在覆盖优化上继承4G网络优化方法
目前NB-IoT一般采用共址现网4G站点建设，共用天线、射频和传输等模块，因此NB-IoT的优化可以直接使用传统4G网络覆盖优化思路。
由于没有单独的射频天线，在日常优化中，可参照共站的4G站点进行RF优化（主要是弱覆盖、重叠覆盖和MOD3干扰），保证信号强度和信号质量。
4.2.2根据NB业务的特性在功率、重选、上报策略上的优化
Ø功率
根据现网实际情况，分别设置2*2.5w、2*5w、2*10w进行DT对比测试，分城区、郊区和农村三个纬度来评估最优功率配置。
根据验证对比结果，建议采用如下设置：
1）平均站间距660m的城区环境，功率建议配置2*5w。
2）平均站间距2010m的郊区环境，功率建议配置2*10w。
3）平均站间距2880m的农村环境，功率建议配置2*10w。
Ø重选
NB-IoT业务分为静止类（如抄表类）和低速移动类（如智能停车），这两种场景对NB移动性管理的要求不尽相同，低速类业务对比静止类业务拥有更强的移动性需求。
因此需要对不同场景下的重选参数进行分别配置。
选取固定区域，在三种不同重选配置下分别DT：
可以得出：
1）提高同频测量RSRP判决门限，终端可以更早的重选到信号更好的小区。
2）降低服务小区重选迟滞和频内小区重选判决定时器时长，终端可以更早的重选到信号更好的小区。
3）静态业务，例如抄表类业务，小区重选参数按照默认配置即可。
4）低速业务，例如智能停车、共享单车等，建议适当提高重选判决门限、降低重选判决定时器时长，建议按照“配置2”来设置。
Ø上报策略
针对部分难于通过优化和建设方式提升覆盖的区域进行终端上报策略优化，能快捷提升上报成功率。
1）在终端数据上报周期内适当增加数据上报次数，提升综合数据上报成功率。
2）制定循环数据上报策略，直到数据上报成功或循环次数达到预定值。
3）根据终端实际覆盖等级制定上报周期和上报次数，在提升上报成功率的同时尽可能兼顾节点性能。
默认配置为保证最小用户流量开销，配置2为保证最大上报成功率。
参数
参数配置
覆盖等级0
覆盖等级1
覆盖等级2
上报循环次数最大门限
默认
1
1
2
配置1
2
4
6
配置2
2
10
9999
4.2.3多频段和SFN降干扰优化方法
由于目前全网性部署NB-IoT网络，部分郊区以及物联业务需求薄弱区域没有太多的业务需求。
因此在容量不受限的情况下，可考虑SFN小区合并，提升NB信号质量。
同时，在NB质差严重区域，可考虑多频点插花组网方式，进一步降低NB信号同频干扰，提升网络质量。
当前NBIOTE网络部署频点为2506（中心频率879.6）,与CDMA283频点间隔395khz：
NBIOT_2频点组网方案如下：
2频点异频组网方案中，由于880M频率右边为部队使用频率，因此NB使用频点2506（中心频率879.6）、频点2508（中心频率879.8），与CDMA283频点保持395khz,与880M间隔100kHz。
现网选取站点验证，在实施多频段和SFN降干扰优化方法后，信号质量抬升明显。
4.2.4大连接场景下的优化方法
在某些突发性集体事件保障上，可以采用大连接优化方案：
Ø重新规划PRACHSUBCARRIEROFFSET
PRACHSUBCARRIEROFFSET当前按照SC36（204）,SC24（48）,SC12（48）三个值规划，重新按照SC12（12号子载波）,SC24（24号子载波）,SC36（36号子载波）,SC18（18号子载波）,SC34（34号子载波）五个值进行规划，避免PRACH信道相互干扰。
Ø执行大连接保障参数
大连接保障参数旨在禁止边缘用户接入（覆盖等级2禁止接入）、降低重传、增强接入稳定性和优化调度。
分类
参数ID
建议值
设置原则
接入
PRACH起始时间配置指示
CFG
Paging场景下，默认PRACH起始时间配置，存在paging和RAR资源冲突的情况，导致RACH成功率低
先关闭小区覆盖等级2
接入
PRACH起始时间
CoverageLevel=0,PrachStartTime=SF256
CoverageLevel=1,PrachStartTime=SF8
CoverageLevel=2,PrachStartTime=SF8
调度
PDCCH最大重复次数
CoverageLevel=0,PdcchMaxRepetitionCnt=REP_8
PDCCH最大重复次数*PDCCH周期因子=PDCCH周期。
每秒NPDCCH信道理论可用资源：
PdcchMaxRepetitionCnt*1000/（PdcchMaxRepetitionCnt*PdcchPeriodFactor）。
参数配置不合理会导致PDCCH容量下降，影响RRC建立成功率。
CoverageLevel=1,PdcchMaxRepetitionCnt=REP_16
CoverageLevel=2,PdcchMaxRepetitionCnt=REP_32
调度
ACK/NACK传输重复次数
CoverageLevel=0,AckNackTransRptCount=REP_2
普通数传UCI的上行传输下行调度的ACK/NACK反馈的重复次数。
协议规定上行重复次数大于2的时候，会以23dBm功率发射。
NB-IoT协议在上行功率控制存在缺陷，在下行同频干扰的情况下部分UE在CC1/CC2接入按照23dBm最大发射功率导致基站底噪抬升，CC1建议修改为2。
但是现网有干扰情况下，CC1修改为2次重复，会导致误码率抬升。
需要根据实际情况修改。
CoverageLevel=1,AckNackTransRptCount=REP_2
调度
Msg4的ACK/NACK传输重复次数
CoverageLevel=0,AckNackTransRptCountMsg4=REP_2
该参数表示上行传输MSG4的ACK/NACK反馈的重复次数。
协议规定上行重复次数大于2的时候，会以23dBm功率发射。
对于覆盖等级0的近点用户，以23dBm发射会造成本小区和同覆盖邻区的干扰，因此MSG4UCI和普通数传UCI重复次数拉齐，CC0修改为2次。
CoverageLevel=1,AckNackTransRptCountMsg4=REP_2
调度
下行初始MCS
CoverageLevel=0,DlInitialMcs=MCS_4
现网验证提升下行初始MCS，有助于降低误码率，提升业务KPI。
如果希望在现网测试下行峰值速率，需要改为10阶。
CoverageLevel=1,DlInitialMcs=MCS_1
CoverageLevel=2,DlInitialMcs=MCS_0
Cell
NB-IoTUE不活动定时器
10（s）
UE不活动定时器在发送完DCI调度就会启动，不会预估后面数据发送所需要时间，而且HARQ反馈要是ACK才会重启定时器。
对于覆盖等级2，若上行最大重复次数达到最大值128次，128*10*8=10240ms，上行接收最大延迟是64ms，即需要10304ms数据包MAC层才会收到TB块并重启定时器，再考虑HARQ重传，UE不活动定时器设置成20秒就不够。
若上行最大重复次数不会突破64次，64*80=5120ms，这个情况下设置成20s预估可以满足业务需要的，风险不大。
目前外场深度覆盖时，pusch重复次数多数在16和32，故UE不活动定时器推荐设置20s，若现网发现干扰较大，存在64和128重复次数的情况，则需要考虑调整该定时器。
Cell
冲突解决定时器
CoverageLevel=0，ContentionResolutionTimer=PP_64
UE在发送了Msg3后，启动竞争决议定时器。
如果竞争决议定时器超时，UE将认为此次竞争决议失败。
CoverageLevel=1，ContentionResolutionTimer=PP_64
CoverageLevel=2，ContentionResolutionTimer=PP_64
Cell
覆盖等级类型
COVERAGE_LEVEL_0:
开,
COVERAGE_LEVEL_1:
开,
COVERAGE_LEVEL_2:
关
大连接场景站点覆盖等级2关闭
CoverageLevelType=COVERAGE_LEVEL_0-1&COVERAGE_LEVEL_1-1&COVERAGE_LEVEL_2-0
Cell
随机接入控制算法开关
BackOffSwitch-1
业务拥塞场景下需要打开，芯片B656SP2版本以前，由于芯片不支持backoff索引最大值12，开关关闭。
B656SP2及以后，该开关推荐打开。
流控
上行接入用户调度优化开关
ON
在NB-IoT下，该开关用于控制小区空口资源拥塞下是否流控Preamble接入。
实验室大话务已经完成验证
定时器
辑信道服务请求禁止定时器
CoverageLevel=0，NbLogicChSrProhibitTimer=2PP
CoverageLevel=1，NbLogicChSrProhibitTimer=2PP
CoverageLevel=2，NbLogicChSrProhibitTimer=2PP
本功能实现了NB-IoT预调度功能的优化，解决了NB-IoT网络深度覆盖场景下由于预调度成功率不高，使得UE过多发起由SR请求触发的接入流程，导致深度覆盖场景的UE数传时延变大，掉话率增加的问题。
推荐NB-IoT在需要使用深度覆盖的场景下打开本功能。
NB-IoT定时器T300
MS25000_T300ForNb（25000ms）
UE在发送RRCConnectionRequest时启动此定时器。
定时器超时前，如果收到RRCConnectionSetup或者RRCConnectionReject，则停止该定时器。
Ø双频点同覆盖组网，提升NB容量；并与周边NB小区频点区分，进一步减少同频干扰
大连接保障范围内NB-IoT网络使用频点2505（中心频率879.5）、频点2508（中心频率879.8），与CDMA283频点保持295kHz，与880M间隔100kHz。
2个NB频点间隔100k。
与周边NB站点2506频点错开。
这种规划组网方式进一步减少了保障区域的同频干扰，且类似于4G网络的多频同覆盖组网，容量翻一番，可以连接更多的NB用户或设备。
5总结
通过对不同物联网网络基础和其对应的应用业务的调研，可以更好地了解现在物联网的现状，以及未来物联网的发展趋势。
而NB-IoT作为物联网的重要组成部分，其业务分布广泛，广域覆盖下受众终端极多，具有重要的地位。
其优化方法在继承传统3、4G物联网的优化基础上，更进一步根据其特有的性质，在功率、重选、终端上报、SFN、多频插花和多频同覆盖上探索优化思路和方法，改善NB基础网络质量，加速推进NB产业发展和升级。
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