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        物聯(lián)小站在閉塞環(huán)境下的方案可行性研究

        2020-04-06 09:25:36唐樂暉何毅剛
        數(shù)字通信世界 2020年3期
        關(guān)鍵詞:物聯(lián)小站發(fā)射功率

        盧 真,唐樂暉,何毅剛,曾 鳴

        (中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司湖南分公司,長沙 410000)

        0 引言

        近年來,在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的積極推動(dòng)下,物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展。各大運(yùn)營商為滿足市場發(fā)展需求、應(yīng)對(duì)市場競爭、把握未來發(fā)展機(jī)遇,助力“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國”、“互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略,均將物聯(lián)網(wǎng)作為重要切入點(diǎn)。

        NB-IoT作為一種典型的低功耗廣域(LPWA)物聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò),能夠較好的解決遠(yuǎn)程抄表、智能停車等時(shí)延、速率要求低的業(yè)務(wù),即使在5G時(shí)代,NB-IoT仍將作為LPWA業(yè)務(wù)的主要承載網(wǎng)絡(luò)。

        1 物聯(lián)小站的必要性分析

        隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建筑物的復(fù)雜性不斷增加,而運(yùn)營商的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)主要由宏站組成,覆蓋手段單一,無法全量解決NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問題,尤其是閉塞環(huán)境(如地下樓層),NBIoT網(wǎng)絡(luò)信號(hào)無法支撐業(yè)務(wù)開展。

        面對(duì)無處不在的LPWA業(yè)務(wù)發(fā)展要求,考慮NB-IoT業(yè)務(wù)單個(gè)接入終端收益低的特性,新建物聯(lián)網(wǎng)室內(nèi)分布系統(tǒng)已無法滿足運(yùn)營商投資效益化的要求。為兼顧投資效益、施工難度、覆蓋效果等多方面因素,物聯(lián)小站應(yīng)運(yùn)而生。

        2 物聯(lián)小站的覆蓋方案

        物聯(lián)小站組網(wǎng)拓?fù)淙缦拢?/p>

        圖1 物聯(lián)小站組網(wǎng)拓?fù)鋱D

        物聯(lián)小站采用無線回傳方式,回傳支持2/3/4G,降低物聯(lián)小站傳輸配套投資??紤]回傳通信系統(tǒng)為上行受限系統(tǒng),小站的回傳模塊在發(fā)射功率和天線增益方面作出一定幅度的提升,最大程度保障回傳可靠。

        按照回傳采用TD-LTED頻段,結(jié)合COST-231Hata傳播模型進(jìn)行分析,物聯(lián)小站回傳模塊發(fā)射功率23dBm,天線增益8dBi,發(fā)射和接收天饋損耗5dB,基站天線增益17dBi,基站接收靈敏度-93dBm,則最大傳播損耗值為136dB,最大回傳距離達(dá)0.51公里。鑒于城區(qū)4G站間距約為0.3公里,可認(rèn)定回傳將不會(huì)成為系統(tǒng)瓶頸。

        3 業(yè)務(wù)接入能力分析

        物聯(lián)小站的業(yè)務(wù)接入能力與建設(shè)成本緊密相關(guān),為準(zhǔn)確測算設(shè)備的接入半徑,考慮在極端工作狀態(tài)下,NB-IoT系統(tǒng)采用3.75kHz子載波帶寬,系統(tǒng)接收機(jī)靈敏度-130dBm,通信頻段900MHz,NB-IoT終端發(fā)射功率10dBm,天線增益3dBi,發(fā)射和接收天饋損耗3dB,采用奧村模型計(jì)算可知物聯(lián)小站覆蓋半徑如下:

        以下是與物聯(lián)小站不同距離的測試情況,結(jié)果與測算基本吻合。

        表1 物聯(lián)小站理論覆蓋半徑

        表2 物聯(lián)小站測試情況

        綜上,物聯(lián)小站既能滿足一定閉塞空間范圍的信號(hào)覆蓋要求,也能滿足NB-IoT業(yè)務(wù)接入指標(biāo)要求。

        4 投資效益分析

        根據(jù)設(shè)備采購情況和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)驗(yàn),對(duì)比分析傳統(tǒng)DAS室內(nèi)分布系統(tǒng)和物聯(lián)小站獨(dú)立組網(wǎng)方案的投資情況。DAS室分系統(tǒng)在主設(shè)備費(fèi)、其他費(fèi)、傳輸配套等方面投資均遠(yuǎn)超物聯(lián)小站方案,物聯(lián)小站在節(jié)省投資方面存在明顯優(yōu)勢(shì)。

        表3 室內(nèi)組網(wǎng)方案投資對(duì)比

        按照覆蓋面積20000平米,每物聯(lián)終端年度租費(fèi)30元,終端接入數(shù)量400進(jìn)行測算,物聯(lián)小站方案下0.83年即可收回建設(shè)成本并實(shí)現(xiàn)盈利,而傳統(tǒng)DAS方案則需要8.75年。

        以下是關(guān)于兩種室內(nèi)組網(wǎng)方案和用戶規(guī)模下,每線接入終端成本對(duì)比:

        圖2 室內(nèi)組網(wǎng)方式的戶均投資對(duì)比

        5 物聯(lián)小站規(guī)模建設(shè)中需關(guān)注的問題

        (1)為便于后期運(yùn)營維護(hù),要求物聯(lián)小站設(shè)備接入現(xiàn)有網(wǎng)管平臺(tái),實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)營狀況、流量分析等監(jiān)控。

        (2)為保證物聯(lián)小站的回傳質(zhì)量,回傳模塊的天線應(yīng)盡量部署于信號(hào)覆蓋良好的環(huán)境中。

        (3)對(duì)于部署在室外的小站器件,應(yīng)同步做好防雷接地工作。

        6 結(jié)束語

        在“降本增效”的行業(yè)壓力下,物聯(lián)小站為運(yùn)營商提供了一個(gè)NB-IoT業(yè)務(wù)低本高效的解決手段。經(jīng)實(shí)踐證明,物聯(lián)小站完全能承擔(dān)閉塞環(huán)境下的NB-IoT業(yè)務(wù)接入的重任。

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