帥晶

摘要：本文首先介紹了NB-IoT發(fā)展背景和關鍵特性，然后分析了虛擬化和云化新技術對在NB-IOT業(yè)務場景的影響， 提出了基于虛擬化和云化技術的NB-IOT核心網(wǎng)部署建議，最后基于NB-IoT的特點，闡述窄帶物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務場景，展望了NB-IoT的未來發(fā)展前景。

關鍵詞：NB-IOT 網(wǎng)絡虛擬化 物聯(lián)網(wǎng) 網(wǎng)絡部署

中圖分類號：TP393.01 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）11-0035-01

1 NB-IOT現(xiàn)狀和特點

2016年6月，NB-IOT（Narrow Band Internet of Thing）標準核心協(xié)議凍結，標志著NB-IOT產(chǎn)業(yè)迎來重大進展，全球運營商能夠根據(jù)標準提供產(chǎn)品和解決方案，服務于廣闊的LPWA（Low Power Wide Area）市場，也標志著NB-IOT即將進入規(guī)模商用階段。

早在標準凍結之前的2016年巴薩羅拉世界移動通信大會上，NB-IOT廣受運營商青睞，VDF沃達豐、AT&T、Orange法國電信、DT德國電信等國家運營商巨頭都紛紛紛紛展出IOT的應用場景，NB-IOT技術不僅得到運營商的認可，主流電信設備提供商如愛立信、諾基亞、華為、中興也都表示支持NB-IOT技術。

由此可見，NB-IOT定位于運營商級別，基于授權頻譜的低速率物聯(lián)網(wǎng)，會逐步從標準化，到小規(guī)模商用，最后會開啟新的廣闊的應用前景。

基于3GPP工作組定義，NB-IoT具備五大特點：一是廣覆蓋，NB-IoT可以獲得20dB的增益，覆蓋面積擴大100倍；二是具備支撐海量連接能力，據(jù)估計可以比普通網(wǎng)絡增加千倍級的連接，支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗的網(wǎng)絡架構；三是更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機時間可長達10年，極大的延長了終端的電池使用壽命；四是無線的帶寬只需要200K；五是降低了終端模塊的成本[1]。

2 基于虛擬化和云化的NB-IOT網(wǎng)絡架構分析

基于3GPP協(xié)議，邏輯上NB-IOT的組網(wǎng)包括芯終端、基站、NB-IOT核心網(wǎng)以及IOT管理平臺幾部分組成[2]，如圖1所示。

2.1 NB-IOT網(wǎng)絡的部署接口和協(xié)議

終端部分需要支持NB-IOT的芯片以及模組，組合成各種不同類型的終端形態(tài)，例如智能水表、智能停車傳感器、智能路燈等。協(xié)議方面，終端需要支持NB-IOT空口協(xié)議、PSM/eDRX模式以及簡化的NAS協(xié)議等，通過和NB-IOT核心網(wǎng)配合，簡化尋呼和信令流程，實現(xiàn)廣覆蓋低功耗的特性。

無線接入的基站部分，作為傳輸通道需要支持S1接口，基于NB-IOT的特點，數(shù)據(jù)流量較小，所以可以優(yōu)化S1接口協(xié)議，使其滿足小包傳輸?shù)囊?，可以進一步降低信令開銷[3]。NB-IOT的核心網(wǎng)部分，主要是涉及MME（移動管理實體），SGW（服務網(wǎng)關），PGW（PDN網(wǎng)關），核心網(wǎng)部分不僅需要支持NB-IOT制式的接入，還需要支持PSM/eDRX等模式，控制終端的狀態(tài)，實現(xiàn)減少信令，降低功耗如圖1所示。

2.2 NB-IOT網(wǎng)絡的部署關鍵因素分析和部署建議

由于NB-IOT標準2016年6月才凍結，作為一種新的接入制式，所以從網(wǎng)絡部署上面需要考慮如下幾個關鍵因素，然后基于這些因素重點考慮部署建議。

首先需要考慮網(wǎng)絡兼容性。對大部分運營商來說，已經(jīng)建設了LTE無線接入網(wǎng)絡，所以從網(wǎng)絡兼容和節(jié)省投資的角度考慮，在已有站點覆蓋的地方，建議直接升級，盡量從軟件側來升級支持新的NB-IOT接入?yún)f(xié)議。

其次需要考慮業(yè)務敏捷性、網(wǎng)絡彈性以及面向未來長期演進，NB-IOT核心網(wǎng)和IOT管理平臺未來的發(fā)展趨勢是虛擬化和云化[4]，由于虛擬化和云化可以實現(xiàn)網(wǎng)絡能力的提升：首先軟硬件解耦，實現(xiàn)資源共享，其次通過軟件IT虛擬化和應用軟件化可以實現(xiàn)網(wǎng)絡新功能的快速引入，再者通過統(tǒng)一管理和運維自動化，降低長期維護成本[5]。

基于上面分析，此處重點分析基于虛擬化和云化的NB-IOT核心網(wǎng)部署建議，分如下兩種部署建議：（1）已經(jīng)建設核心網(wǎng)，但是未進行核心網(wǎng)虛擬化的運營商，建議開始通過NB-IOT的核心網(wǎng)和平臺虛擬化開始啟動虛擬化進程，并且和已有的EPC核心網(wǎng)形成混合pool資源池，可以實現(xiàn)在探索虛擬化中，實現(xiàn)NB-IOT新業(yè)務快速部署，同時混合POOL資源池增強了整個網(wǎng)絡的可靠性，部署圖如圖2所示。（2）已經(jīng)建設虛擬化EPC核心網(wǎng)的運營商，建議繼續(xù)疊加NB-IOT的新功能，即對現(xiàn)網(wǎng)的虛擬化的EPC進行軟件升級。同時也推薦建設獨立的NB-IOT專有虛擬化網(wǎng)絡，和已有的虛擬化EPC共部署在一朵云上，即實現(xiàn)業(yè)務上面的網(wǎng)元隔離，又可以動態(tài)共享資源，達到網(wǎng)絡資源按需分配資源，如圖3所示。

3 NB-IOT典型的應用場景

NB-IOT技術特性非常適合物聯(lián)網(wǎng)細分業(yè)務的發(fā)展場景，典型的場景是智慧城市、工業(yè)應用，公共事業(yè)等。在智慧城市里面，應用場景如：智能停車、智能井蓋、智能燈桿、智能垃圾桶等。在工業(yè)應用領域，例如：設備監(jiān)控、能源安全、工業(yè)控制等。在公共事業(yè)領域，例如：智能水表、智能氣表、供水監(jiān)控等。

4 結語

隨著NB-IOT標準的凍結，產(chǎn)業(yè)會逐步走向成熟并且走向規(guī)?；瘧?，隨著NB-IOT的發(fā)展，也勢必構建全球基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)系統(tǒng)，窄帶物聯(lián)網(wǎng)的巨大潛力將會激發(fā)巨大的新“藍?！?，并且在未來出現(xiàn)爆炸式增長。

參考文獻

[1]戴國華，余駿華.NB-IoT的產(chǎn)生背景、標準發(fā)展以及特性和業(yè)務研究[J].移動通信，2016（7）.

[2]陳博，甘志輝.NB-IoT網(wǎng)絡商業(yè)價值及組網(wǎng)方案研究[J].移動通信，2016（13）.

[3]3GPP TR 36.802. Narrowband Internet of Things （NB-IoT）；Technical Report for BS and UE radio transmission and reception （Release 13）[S].2016.

[4]薛淼，符剛，朱斌，李勇輝.基于SDN/NFV的核心網(wǎng)演進關鍵技術研究[J].郵電設計技術，2014.

[5]陳煒，韓小勇，尼凌飛.移動核心網(wǎng)應用 NFV 的關鍵問題探討及實踐[J].中興通訊技術，2014.