如何基于现有站址资源合理规划部署NB-IoT 900 MHz基站

摘 要：随着物联网产业链的蓬勃发展，以NB-IoT为代表的低功耗广覆盖技术越来越受 到业界的关注。首先对城区场景的NB-IoT 900 MHz基站进行网络仿真，分析站址部署方案。再对NB-IoT 900 MHz实验网基站进行单站覆盖测试和路测，分析单站覆盖范围。最后对NB-IoT 900 MHz基站进行连片覆盖测试，综合分 析在城区场景下，合理的NB-IoT 900 MHz基站部署方案。

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概述

近年来，物联网产业链进入高速发展阶段，全球运营商都在积极推进物联网基站的建设。2017 年 6月，工信部发布了《关于全面推进移动物联网（NBIoT）建设发展的通知》，提出基础电信企业要加大NBIoT网络部署力度，提供良好的网络覆盖和服务质量，全面增强 NB-IoT 接入支撑能力。到 2020 年，NB-IoT网络实现全国普遍覆盖，面向室内、交通路网、地下管网等应用场景实现深度覆盖，基站规模达到150万个。

NB-IoT网络通过提高功率谱密度、发送重复和上行Inter-site CoMP等方式实现覆盖能力的提高。通过路损模型可知，NB-IoT 900 MHz网络较 GSM 900 MHz网络能提升13~23 dB的无线信号覆盖能力，其与现有的 2G、3G、4G 无线网络覆盖能力都不同。目前，多家运营商都在进行 NB-IoT 基站部署建设工作，如何基于现有站址资源合理规划部署NB-IoT 900 MHz基站，对于NB-IoT 900 MHz基站的站址规划具有重要意义。

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NB-IoT 900 MHz基站仿真

2.1 NB-IoT 900 MHz部署频段

中国联通 900 MHz 频段的频谱资源为 909~915/954~960 MHz，去掉95号保护频点，可用频点为29个，本次研究的NB-IoT无线网络部署主要利用123和124号频点中间的0.2 MHz，部署NB-IoT 900 MHz基站。

2.2 NB-IoT 900 MHz链路预算

在 Standalone 部署方式下，采用 Okumura-Hata 模型，在典型穿透损耗基础上，考虑 NB-IoT 室内及地下室的覆盖需求，同时增加额外的 10 dB 深度损耗，对NB-IoT 900 MHz覆盖性能进行理论计算，得到密集城区、普通城区、郊区、农村场景的NB-IoT 900 MHz理论覆盖半径。详见表1。

表1 N900链路预算覆盖能力

根据链路计算结果，在密集城区场景，满足99%覆盖率情况下，NB-IoT 900 MHz频段覆盖半径为670 m；普通城区场景，满足99%覆盖率情况下，NB-IoT 900 MHz频段覆盖半径为 1 560 m；若降低覆盖率要求至 95%，NB-IoT在900 MHz频段覆盖半径显著增大。

2.3 NB-IoT 900 MHz站址规划

本文基于A市市区G900基站的站址，初步规划部署 N900 基站。基于 G900 全覆盖的站址，1∶1 组网就是 NB-IoT 站点与 G900 全覆盖的站点全部共站部署。

1∶N（N>1）组网就是从 N 个 G900的站点中选择 1个站点与 NB-IoT 站点共站部署。按照 1∶1、1∶2、1∶3 分别规划N900站点，详细的各方案规模对比如表2所示。

表2 各方案规模对比

2.4 仿真结果

利用 Atoll 仿真软件，对按照 1∶2 和 1∶3 方案初步规划的 N900 基站进行 RSRP 覆盖仿真，验证 N900 基站规划方案的覆盖效果。仿真采用 20 m 精度的数字地图，Okumura Model 传播模型，穿透 1 堵外墙考虑穿损为 20 dB，1 堵内墙考虑穿损为 10 dB，共考虑穿透 1堵外墙和 2 堵内墙，穿透损耗共 40 dB。RSRP 小于-121 dBm定义为弱覆盖。各区域仿真结果见表3。

表3 各方案RSRP仿真结果

根据仿真结果，按照 N900 与 G900 1∶3 方案，A 市市区主城区的 N900 网络 RSRP≥-121 dBm 的占比在95% 左右，基本可以满足深度覆盖的要求，平均站间距为647 m。

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NB-IoT 900 MHz实验网单站覆盖测试

3.1 楼宇室内测试

锁频 1 号实验网基站，对周边的高层住宅小区内的水表箱内外信号覆盖进行验证测试，该小区的水表箱位于每层公共走廊中。在距离基站 300、400、500 m的楼宇位置，分别在低、中、高层水表箱内外进行测试。

从测试结果情况分析，NB测试设备在水表箱内对信号大约衰减10 dB左右，N900信号整体覆盖较好，在距基站500 m的水表箱内，信号强度最低为-102.3 dBm，可满足业务要求。详细的测试数据如表4所示。

表4 N900单站覆盖测试结果

3.2 室外路测

锁频2号实验网基站，采用手持测试终端的方式，对该站点的 3 个小区，分别进行路测分析。第 1 小区的路测平均 RSRP 为-67.09 dBm，SINR 为 27.12 dB，在距离该小区最远610 m处，RSRP为-85 dBm；第2小区路测平均 RSRP 为-70.12 dBm，SINR 为 29.47 dB，在距离该小区最远580 m处，RSRP为-84 dBm；第3小区的路测平均 RSRP 为-77.37 dBm，SINR 为 29.37 dB，在距离该小区最远930 m处，RSRP为-104 dBm。

按照室内穿透 1 堵外墙（每堵 20 dB 穿透损耗）、2堵内墙（每堵 10 dB 穿透损耗）估算，只有在路测信号为-80 dBm的时候，室内信号为-120 dBm，才能够满足业务要求。从路测结果分析，在距离小区主瓣 380 m的位置，信号为-80 dBm左右。

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NB-IoT 900 MHz连片覆盖测试

在 N900 连片覆盖区域内选取 2 个 N900 基站，分别测试区域内距离 N900 基站远、中、近点覆盖情况。

由于L1800基站较密，且部分楼宇已进行室分覆盖，因此部分区域 L1800的信号强度高于 N900，当测试点接收到的N900信号和L1800不是同物理站址时，不进行信号强度对比分析。测试结果如表5~表6所示。

表5 A基站N900与L1800覆盖对比测试

表6 B基站N900与L1800覆盖对比测试

从测试结果可以看出，在近点处，N900 信号都能够覆盖到地下一层，在中点处N900信号能够覆盖到部分地下一层，无法覆盖到地下二层，在远点处 N900信号能够覆盖到地上建筑物内，无法覆盖到地下一层。详细的测试结论如表7所示。

表7 N900连片覆盖测试结果

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结论

综合 NB-IoT 900 MHz 网络仿真、单站测试、连片覆盖测试的结果，要完善密集市区NB-IoT 900 MHz网络的连续连片深度覆盖，使其能够覆盖到室内水表和地下一层停车场，NB-IoT 900 MHz基站的单站覆盖范围应在 340 m 左右，最大覆盖距离不建议超过 400 m，站间距建议在 550~650 m。在站点规划时，首要选择布局层的基站作为 N900 的备选站，同时结合 N900 的站间距，选择站高适中的补盲层基站进行补充。

由于在900 MHz频段普遍存在私装直放站干扰的情况，900 MHz频段的底躁干扰较大，一定程度上会影响N900网络性能，在部署N900网络时，需要对干扰较大的小区进行排查，并结合底躁干扰的大小，灵活调整N900的站间距。

NB-IoT 900 MHz网络与传统的2G、3G、4G蜂窝网络不同，是一张针对物联网业务的独立的网络，相关业务无法回落到 2G、3G、4G 网络上，需要新增独立的基站主设备，或对 U900 分布式基站设备进行升级改造。结合 N900实验网在前期工程部署实施方面的经验，在主设备选型方面，可结合 2G 的退网策略，在G1800 退网的区域，有 G900 的站点，选择 GN900 SDR设备对老旧 G900 设备进行替换，利旧原 900 MHz 天线；无G900的站点，新增GN900 SDR设备，可将WCDMA 天线替换为多端口高低频独立电调天线，G900、N900、U2100共用天线部署，补充2G的覆盖空洞，减少施工难度。在G900退网的区域，新增N900的设备，可将 WCDMA 天线替换为多端口高低频独立电调天线，N900 和 U2100 共用天线部署。有 U900 的站点，采用软件升级的方式，利旧原900 MHz天线部署。

由于部分小区 N900的覆盖方向和 3G、4G 的覆盖区域不同，无法和原 3G、4G 系统共天线部署，需要独立新增900 MHz天线部署。