《窄带物联网(NB-IoT)原理与技术》课件第7章.pptx
《《窄带物联网(NB-IoT)原理与技术》课件第7章.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《窄带物联网(NB-IoT)原理与技术》课件第7章.pptx(97页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、第7章无线网络规划第7章无线网络规划7.1无线覆盖规划无线覆盖规划7.2无线容量规划无线容量规划第7章无线网络规划7.1无线覆盖规划无线覆盖规划NB-IoT凭借其海量连接、低功耗等特点,逐渐战胜其他多种物联网技术,例如:SigFox、LoRa等。第7章无线网络规划作为衡量网络质量的标准之一,覆盖特性是保证用户体验的基础,是高质量、高性能的移动通信网络的根基与命脉。与LTE及GSM网络相比,NB-IoT不仅自身基础覆盖性能得到了明显提升,同时一系列特色创新技术更是为建设无死角、高标准网络提供了得天独厚的性能优势。第7章无线网络规划我们知道NB-IoT设备的无线环境多为各类覆盖死角,例如智能水表可
2、能安装在地下室或者下水道这些环境中。这些环境不仅无法部署移动天线,而且对无线电信号的传播具有极大的衰减作用。因此在终端分布既定的前提下,需足够的覆盖性能才能满足NB-IoT的各类场景下终端的覆盖需求。第7章无线网络规划7.1.1覆盖基础特性分析覆盖基础特性分析1.MCL衡量覆盖能力的指标衡量覆盖能力的指标在移动通信系统中,由于电波传输损耗随其距离的延伸而增大,并随地形、地物的变化而不同,用户与基站天线之间的距离是有限的,故能正常通信的范围称为覆盖区域。当前移动通信网络采用最大耦合路损(Maximum Coupling Loss)即MCL来表示覆盖性能,最大耦合路损即为发射机到接收机的最大能量损
3、耗。第7章无线网络规划第7章无线网络规划基站接收灵敏度可理解为基站所能接收到的最小手机发射功率(即上行功率);接收机灵敏度指的是终端所能接收到的最小基站发射功率(即下行功率)。在NB-IoT及多数其他网络系统中,用路损来表示信号在空间传播所产生的损耗。基站发射功率确定后,用RS发射功率来控制实际覆盖距离,UE接收功率用RSRP表示,那么可得到路损如下:路损路损=RS发射功率发射功率(eNodeB)-RSRP(UE)(7-3)第7章无线网络规划NB-IoT与GSM覆盖性能对比,详见表7-1。第7章无线网络规划2.覆盖等级覆盖等级3GPP R13协议中NB-IoT定义了3个覆盖等级,用于表征路损大
4、小及覆盖深度或广度,也称为CElevel 0、CElevel 1、CElevel 2。在43dBm发射功率下,分别对应MCL=144dB、MCL=154dB、MCL=164dB,针对不同覆盖等级,系统可以配置不同的随机接入参数,覆盖等级见表7-2。第7章无线网络规划第7章无线网络规划最多可以定义两个RSRP门限,第一个门限被当做RSRPthreshold1,第二个门限被当做RSRPthreshold2。若只定义一个值,则RSRP大于该阈值对应CEL0,小于该阈值对应CEL1。若定义两个RSRP阈值M,N(MN),则RSRP小于N对应CEL2,NRSRPM对应CEL0。相关信令内容如图7-1所示
5、。图7-1覆盖等级取值范围第7章无线网络规划在NB-IoT中,不同的覆盖等级对应不同的接入参数以及门限,针对不同的CEL等级,小区会广播一个所接收的参考信号的功率阈值表,相关参数在网管侧可根据实际情况选择。此外,不同的CEL对应不同的重传次数,CEL为0时,信道质量条件最好,要达到MCL的要求所需要的重传次数最少;相反CEL为2时,信道质量条件最差,所需要的重传次数也就最多。终端根据接收到的下行参考信号强度,对比覆盖等级门限,由终端判断当前是处在哪个覆盖等级内,然后再以该覆盖等级的接入参数来发起随机接入流程。相关流程如图7-2所示。第7章无线网络规划图7-2覆盖等级判决流程第7章无线网络规划3
6、.NB-IoT业务需求业务需求根据实验室仿真及运营商外场测试结果,各业务要适配速率及覆盖需求,如表7-3所示。第7章无线网络规划第7章无线网络规划4.覆盖规划覆盖规划为满足不同物联网业务的覆盖要求,NB-IoT网络边缘覆盖目标建议按照CEL=1覆盖等级规划,如果只考虑较低的业务速率和覆盖要求,则NB-IoT网络边缘覆盖目标可以按照CEL=2覆盖等级规划,如图7-3所示。第7章无线网络规划图7-3覆盖等级CEL示意图第7章无线网络规划7.1.2链路预算链路预算链路预算是对系统的覆盖能力进行评估,简单地说就是计算能覆盖多远,计算的思路是在保证最低接收灵敏度的前提下,无线传播的路径上所能容忍的最大传
7、播损耗,这个传播损耗也叫做最大允许路损。得到最大允许路损值后,结合传播模型公式,就可以计算得到单小区的覆盖半径R。第7章无线网络规划链路预算又分为下行链路预算和上行链路预算,实际中,由于手机功率是定值,因此上行受限情况较多,我们优先考虑上行链路预算,然后再计算下行的链路预算,下文中都以业务信道链路预算为例。链路预算模型如图7-4所示。第7章无线网络规划图7-4链路预算模型第7章无线网络规划1.传播模型概述传播模型概述传播模型是移动通信网小区规划的基础,传播模型的准确与否关系到小区规划是否合理,运营商是否以比较经济合理的投资满足了用户的需求。在规划和建设一个移动通信网时,从频段的确定、频率分配、
8、无线电波的覆盖范围、计算通信概率及系统间的电磁干扰,到最终确定无线设备的参数,都必须依靠对电波传播特性的研究、了解并据此进行的场强预测。而无线传播模型是一种通过理论研究与实际测试的方法归纳出的无线传播损耗与频率、距离、环境、天线高度等变量的数学公式。第7章无线网络规划地球表面无线传播环境千差万别,不同的传播环境的传播模型也会存在较大差异。所以传播环境对无线传播模型的建立起关键作用。确定某一特定地区的传播环境的主要因素有:自然地形(高山、丘陵、平原、水域等);人工建筑的数量、高度、分布和材料特性;该地区的植被特征和天气状况;自然和人为的电磁噪声状况;系统工作频率和移动台运动状况。常见的经典传播模
9、型:自由空间传播模型、Okumura-Hata模型、Cost231-Hata模型。第7章无线网络规划2.自由空间传播模型自由空间传播模型无线电波在自由空间传播时没有损耗,此时采用的传播模型公式如下:FreeLoss=32.44+20 lgd+20 lgf (7-4)式中,d是传播距离,f是频率MHz。第7章无线网络规划3.Okumura-Hata模型模型Okumura-Hata模型适用情景:第7章无线网络规划4.Cost231-Hata模型模型Cost231-Hata模型适用情景:第7章无线网络规划7.1.3上行链路预算上行链路预算上行链路预算图如图7-5所示。图7-5上行链路预算图第7章无线
10、网络规划1.上行室内最大允许路损计算上行室内最大允许路损计算以Hata模型为例计算上行随机接入信道NPRACH和上行业务信道NPUSCH的覆盖距离,计算表格如表7-4所示。第7章无线网络规划第7章无线网络规划在以15kHz子载波为单位进行调度的前提下,NPUSCH的室内最大允许路损计算如下:第7章无线网络规划第7章无线网络规划第7章无线网络规划2.小区覆盖距离小区覆盖距离从路损到计算小区覆盖距离,这里就用到前面我们介绍的传播模型公式,由于国内NB-IoT是工作在900MHz的频率范围内,所以适用的传播模型是Okumura-Hata,采用的计算公式如下:第7章无线网络规划如何能快速计算以上影响条
11、件和修正因子呢?为方便计算,协议中通过仿真计算,得出频率和路损的关系值(引自45.820的D1表,见表7-5)。第7章无线网络规划第7章无线网络规划第7章无线网络规划7.1.4下行链路预算下行链路预算下行链路预算示意图如图7-6所示。图7-6下行链路预算示意图第7章无线网络规划1.下行室内最大路损计算下行室内最大路损计算同样以Hata模型来计算NB-IoT的下行信道的路损,NB-IoT下行信道NPBCH、NPDCCH、NPDSCH的链路预算总表如表7-6所示。第7章无线网络规划第7章无线网络规划第7章无线网络规划在以180kHz带宽单位进行调度的前提下,业务信道NPDSCH的室内最大允许路损计
12、算步骤如下:第7章无线网络规划第7章无线网络规划第7章无线网络规划第7章无线网络规划2.基站间距及基站覆盖面积计算基站间距及基站覆盖面积计算NB-IoT系统的覆盖模型与其他蜂窝无线系统类似,可理解为正六边形的蜂窝形状。其中常用的蜂窝组网有以下两种类型,如图7-7所示。第7章无线网络规划图7-7基站覆盖模型示意图第7章无线网络规划两种模型下的站间距D和覆盖半径R的关系如表7-7所示。根据覆盖半径R,可推算出单小区的覆盖面积。第7章无线网络规划第7章无线网络规划7.2无线容量规划无线容量规划7.2.1用户密度估算用户密度估算此处用户密度基于两个假设:假设模型城市为伦敦,假设每个家庭拥有40个NB-
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 窄带物联网NB-IoT原理与技术 窄带 联网 NB IoT 原理 技术 课件