NB-IoT网络定位技术的发展与应用

发布时间:2018-09-03  作者:张嵩(中兴通讯)  阅读量:

NB-IoT市场蓬勃兴起

移动通信正在从人与人的连接向人与物、物与物的连接迈进,万物互联是必然趋势。车联网、智慧医疗、智能家居等物联网应用将产生海量连接,远远超过人与人之间的通信需求。移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性,能够带来更加丰富的应用场景,成为2G时代物联网的主要连接技术。NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)作为LTE演进型技术,除了具有更高的峰值速率,还意味着更多的连接数,支持海量M2M连接以及更低时延,将助推物联网等应用快速普及。

NB-IoT成为万物互联网络的一个重要分支,具备四大特点:

● 广覆盖,相比现有GSM和LTE基站,一个NB-IoT基站可以提高20dB信号覆盖;
● 海量连接,NB-IoT一个扇区200kHz的带宽可以最多支持超5万连接;
● 更低功耗,NB-IoT终端模块待机时间可长达10年;
● 更低的模块成本,模组成本不超过5美元。

由于NB-IoT具有大连接、小数据、低功耗、低成本、深度覆盖等特点,可广泛应用于各种垂直行业,如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智能农业等。

据权威机构预测,2020年物联网将实现数百亿的连接量和万亿美元的产业规模。NB-IoT有广阔的应用市场。

NB-IoT定位服务需求遍布物联网高价值应用

物联网应用天然与位置强相关。物联网终端采集的各种信息中,位置信息是非常重要的一项。很多应用的实现都以终端的位置作为基础,甚至必须获取到终端位置信息才能开展服务,尤其是很多物联网高价值应用领域。例如,企业要精确知道贵重资产的位置,物流要追踪货物的运行轨迹,市政要知道井盖、公共设施是否安好位于预定的位置,畜牧场要知道放牧的马牛羊是否丢失……随着物联网行业的蓬勃发展,各种物联网应用场景对定位的需求也急剧提升。

然而传统定位方案难以满足NB-IoT场景的定位需求。传统GPS+GPRS定位方案存在终端续航能力差、定位精度受气候影响的问题;基站定位方法则定位精度不够。

以牧马为例,牧马一般散养在几十公里的牧场内,需要放养2年,牧民需要知道自己的马的活动情况。传统GPS+GPRS定位方案,终端续航能力差,难以达到2年使用寿命,而且受限于气候,在卫星可见度差的时候无法定位。NB-IoT终端的特性也不适合采用GPS+GPRS的定位方案。采用传统基站定位方案,终端续航能力一定程度上得到解决,但又存在精度误差大的问题,难以精确定位到马的位置。

再以市政智能井盖管理为例,采用传统基站定位方案,则同一基站下的井盖都被定位到基站位置,难以展示井盖真实分布,如果井盖被盗移尚未超出基站范围时也无法及时发现和定位;如果采用GPS+GPRS定位方案,存在终端续航能力问题,天气和环境(建筑)对卫星信号的遮挡也会严重影响到定位的精度。

而在物流追踪应用中,如采用传统基站定位方案,则会看到车队位置是在相邻基站之间跳跃;采用GPS+GPRS定位方案,则会因为路况环境(山林隧道)对卫星信号遮挡而影响到定位的精度。

此外,由于NB-IoT终端功耗低的特性,终端只有在空闲态才会执行某些定位测量,通常还会有大量的时间处于省电模式,不会立即响应网络发来的定位请求,甚至较长时间都不会跟网络进行信令交互。传统定位方式没有考虑到NB-IoT终端的这些特性,往往在经过短暂等待后就超时返回,导致定位失败。

综上所述,市场迫切需要适用于NB-IoT的定位解决方案。

中兴通讯NB-IoT定位解决方案

顺应物联网发展趋势,中兴通讯推出了NB-IoT定位解决方案中兴ZXIN10 LBS定位平台(见图1)。该定位平台已在国内外主流运营商中大规模应用,拥有成熟的解决方案和多年实施经验。
中兴ZXIN10 LBS定位平台支持人网和物网的定位功能,支持NB-IoT终端定位功能,具有以下特性:

● 遵循3GPP R14的NB-IoT定位规范;
● 针对NB-IoT终端特性进行专门优化;
● 支持CID、E-CID、OTDOA等多种NB-IoT定位方法;
● 支持NB-IoT终端省电模式下的延时定位流程;
● 对NB-IoT 终端提供位置缓存机制;
● 支持指纹定位,通过位置匹配学习和机器学习来提升NB-IoT 终端定位精度;
● 支持与MEC/NDS无缝集成提供更多定位方法选择;
● 支持海量NB-IoT终端定位。



ZXIN10 LBS NB-IoT解决方案采用控制面定位方式,无需GPRS数据传输,无需GPS搜星,改善了终端续航能力;支持E-CID、OTDOA等多种定位方法并针对NB-IoT进行优化,提供比传统基站定位高得多的精度;针对NB-IoT终端的空闲态测量、省电模式等作出改进;并支持无线指纹匹配等智能学习算法,提供更优位置精度。

牧场采用ZXIN10 LBS NB-IoT解决方案以后,再也不用担心马匹放养的2年内的终端续航能力,也不用担心气候能见度对马匹定位的影响,而相对传统基站定位方案而言,马匹位置精度提高到了几十米到几百米,再也不用担心找不到马匹。

同样,市政智能井盖管理、物流追踪、高质资产管理等采用ZXIN10 LBS NB-IoT解决方案以后,不用担心终端续航能力和天气、环境对定位精度的影响,不会出现目标被定位到同一基站的问题,可以看出目标真实分布,对室内目标也能准确定位。

同时,那些处于省电模式的NB-IoT终端也不会因此而定位失败,当终端结束省电模式重新连接到网路时,此前暂停的定位过程将继续,从而立即获得终端的位置。

随着物联网市场的纵深发展,定位解决方案的重要性日渐凸显。中兴ZXIN10 LBS NB-IoT解决方案终端续航能力强、定位精确、定位不受气候环境影响,适用于各种物联网定位场景,是NB-IoT物联网应用的最佳定位方案。

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