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移动蜂窝物联网演进方案研究

2017/9/28    来源:公众号    作者:邢宇龙  张力方      
关键字:移动  物联网  
物联网应用中,低速率业务占比超过了50%。以NB-IoT和LTE-eMTC为代表的低功耗广域蜂窝技术在低功耗、广覆盖业务中扮演着重要角色。

    三 中国联通物联网演进策略
 
    1、中国联通物联网演进架构
 
    中国联通物联网总体策略聚焦“规模拓展物联网业务新空间”战略,将中国联通打造成为管道提供商、产业整合商和服务提供商。演进架构分为“云、管、端”模式,如图5所示。5G微信公众平台(ID:angmobile)了解到,作者进一步指出,“云”为物联网平台及各行业应用平台,包括垂直行业应用平台和物联网管理及使能平台。通过实施平台基础能力建设,打造以平台为核心的业务拓展样板工程,探索运营商物联网业务的商业闭环。“管”指管道化能力建设。通过引入LTEeMTC、NB-IoT等窄带物联网技术实现对网络规模覆盖。同时,通过推进虚拟化核心网建设,实现“人网”和“物网”分离。“端”为物联网终端。结合行业应用及业务需求,持续推进双频终端产业链成熟,开展定制化模组、芯片、产品的研制与商用。
 
   中国联通物联网演进总体架构
 
 图5 中国联通物联网演进总体架构
 
    2、中国联通网络演进方案
 
    物联网的总体演进方向将朝着软件化、标准化的方向发展,以适应网络快速迭代的要求。
 
    (1)近期:构建物联网专网
 
    如图6所示,本阶段以满足大连接物联网接入需求为目标,以NB-IoT、LTE-eMTC物联网接入技术引入为契机,推进物联网专网的构建,并尝试探索NFV技术的应用,实现2级结构部署。
 
    中国联通近期网络演进架构
  
图6 中国联通近期网络演进架构
 
    无线网:以当前LTE网络为基础,一方面持续推进LTE网络的演进,如CA、MIMO等,满足大带宽(如视频监控)物联网业务接入需求;另一方面基于当前UMTS/LTE网络,根据业务需求引入NB-IoT、LTE-eMTC技术,满足低功耗、大连接物联网接入需求。同时,在整体部署上,通过多模多频等技术,推进物联网与UMTS/LTE基站的共平台,满足未来网络演进需要。
 
    核心网:以NB-IoT等技术引入为契机,构建物联网专网,在原来独立接入(专用HSS、P-GW)基础上,进一步推进MME、S-GW等核心网网元的专用部署,同时,尝试NFV技术的引入。
 
    (2)中期:“人”、“物”分离专网
 
    如图7所示,本阶段以物联网专用核心网为基础,推进物联网接入与“人网”分离,并通过网元分布部署,满足物联网实时接入需求,实现多级结构部署
 
    中国联通中期网络演进架构
  
图7 中国联通中期网络演进架构
 
    无线网:以LTE网络为基础,在满足大连接物联网业务接入场景的基础上,尝试引入MEC等新的技术,推进实时物联网业务接入的需要。此外,在原来以接入技术为区分的基础上,推进以业务应用为区分,接入到物联网专网。
 
    核心网:以物联网专网为基础,一方面,推进整体专网H2H网上的物联网业务逐步减少,物联网专网承担起绝大部分的物联网业务,并推进整个物联网专网的虚拟化;另一方面,通过PGW下沉满足uMTC业务需求。
 
    (3)远期:按需融合物联网
 
    如图8所示,本阶段以虚拟化物联网专网为基础推进整个网络功能的重构,实现不同业务及行业应用的按需编排和接入。进一步地,在原来多级网络结构的基础上,实现多级DC的部署。
 
 中国联通远期网络演进架构
  
图8 中国联通远期网络演进架构
 
    四 中国联通蜂窝物联网部署方案
 
    1、频率迁移方案
 
    基于LTE演进的物联网技术NB-IoT、LTE-eMTC,其频率部署总体跟随LTE频谱使用情况进行选择。NB-IoT:根据现网实际部署情况,推进基于G900/U900/L1800网络演进部署。
 
    a)基于900 MHz演进部署建议。如图9所示,初期考虑现有G900/U900频率重耕,后续推进L900的演进部署,根据G/U业务发展情况,G/U退网,最终演进为N/L900。
 
  900 MHz演进部署方案
  
 图9 900 MHz演进部署方案
 
    b)基于1 800 MHz演进部署建议。如图10所示,1.8 GHz频段上NB-IoT的部署需兼顾GSM重耕以及LTE载波聚合部署。
 
    1 800 MHz演进部署方案
  
   图10 1 800 MHz演进部署方案
 
    LTE-eMTC:LTE-eMTC是基于LTE演进的低功耗广覆盖技术,其频率选择遵从现网LTE实际频率使用情况。
 
    2、无线设备升级方案
 
    NB-IoT:基于现网G900/U900/L1800设备升级支持N900,具体方案如表1所示。
 
    表1 NB-IoT无线设备升级方案
 
  NB-IoT无线设备升级方案
  
    a)G900网络升级策略:新建NB-IoT基站并满足L900软件开通要求,需要新增NB-IoT基带处理模块、主控模块及RRU硬件设备,且需要进行软件升级。
 
    b)U900网络升级策略:支持NB-IoT的UL多模设备,需要新增基带处理模块及主控模块,并软件升级支持NB-IoT部署;否则,需要新建NB-IoT基站,满足软件升级至L900的能力。
 
    c)G/L1800网络升级策略:新增或升级NB-IoT基带处理模块、主控模块,RRU软件升级支持NB-IoT。LTE-eMTC:LTE-eMTC是基于LTE演进的低功耗广域覆盖技术,其无线设备可在现网LTE设备上直接升级支持物联网业务(见表2)。
 
  表2 LTE-eMTC无线设备升级方案
 
    移动蜂窝物联网演进方案研究
  
    3、核心网部署方案
 
    物联网核心网向基于云化的NFV虚拟化架构演进已成为业界发展趋势。中国联通物联网核心网部署方案将采用共平台云化架构,集中部署NFV网元,可实现网络资源动态伸缩,统一调度,业务自动发放,实现网络平滑升级与扩容,最大利用硬件资源,降低投资成本。此外,在后续网络切片模式中,需要能够根据不同业务需求进行不同业务快速部署和灵活调度,甚至是跨运营商集成,都需要核心网具备云化架构。
 
    五 结束语
 
    业务需求和技术发展驱动着蜂窝物联网技术不断向前演进。一方面,蜂窝物联网技术继续向低功耗广覆盖技术演进;另一方面,向低时延高可靠业务特征的技术演进,如未来的LTE-V及5G物联网技术等。多条技术路线的演进促进物联网业务蓬勃发展,为未来人类提供更加便捷、高效的生活方式和服务。中国联通也将秉承开放的姿态,与各产业链伙伴积极合作,共同开拓物联网产业新空间,在创新中发展,共享万物互联的新时代。。无线网络利用了IT技术打造出基于通信系统的开放云架构平台,较传统的基于专有处理系统的架构平台,可以帮助运营商降低硬件成本、提高资源利用率,能更好地支持未来新标准、新业务,同时支持能力开放的要求。
 
责任编辑:李欢
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