基于GPRS、NB-IOT、LTE的自组网方案

一、概述

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成都亿佰特电子科技有限公司是一家致力于自主研发和客户定制需求的创新型公司,成都亿佰特针对GPRS、NB-IOT、LTE推出了RS232、R485接口的E840-DTU系列数传电台。

针对目前GPRS、NB-IOT、LTE三种不同的技术形式和市场需求,成都亿佰特已经建立了自己的基础云平台,在该云台中无需理会终端设备是GPRS、NB-IOT亦或者是LTE设备,均可以互相通信,同时在云平台中可以将两个或两个以上的设备随意进行编排组成自己方案需要的组网形式,轻松实现串口到网络的双向数据透明传输。同时E840-DTU设备使用行业标准AT指令,通过相关AT指令便可以进行相关参数更改。

二、GPRS自组网方案

1)中心站固定IP

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应用方案中GPRS通信是基于中国移动、联通运营商的互联网通信,使用GPRS通信用户只需要知道互联网通信基本概念就可以了,不需要考虑其他工作原理。一般应用方案的控制节点往往是点对点、中心站点对多分站、多中心站点对多分站点的关系,从互联网接入角度来看中心站点和分站都是互联网的终端。在互联网通信中分站负责通信管理和连接的部分用DTU(数据终端单元)。中心站点负责通信管理和连接的部分用DSC(数据终端单元)表示。

互联网通信必须要有地址,互联网地址由IP地址和端口号组成,简单理解IP地址就是快递上的地址,端口号就是收件人。IP地址是有限的,实际应用中采用固定IP和动态IP结合的方法来扩大IP地址的容量,因为固定IP的SIM卡都是比较昂贵的,所以一般DTU都采用动态IP的方式接入网络。当DTU入网后,网络会分配一个动态IP给DTU,当DCS的IP地址为固定时,DTU将分配的动态IP和端口号上传给DCS,DCS将信息建立成注册表完成DTU信息注册。因此便可以知道通信的是哪个DTU。

1)中心站动态IP

当DCS入网后获得一个动态IP地址,并向动态域名解析服务器发送一个注册信息,当DTU上网后向网络发送域名解析申请,网络将对应的DCS动态IP传给DTU,通过获取到的动态IP便可以和DCS进行互相通信。

2)数据中转

无论DCS还是DTU入网,都需要向数据中转服务器发送注册信息,数据中转服务器将发送来的IP地址和站点号建立一个注册表,当一个站点需要发送数据给其他站点,在数据中表明接收站点信息,数据中转服务器根据注册表中对应的站点信息将数据发送给目的站点。

三、NB-IOT自组网方案

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NB-IOT基于LPWAN技术,具有覆盖广、高速率、低成本、接入量多和功耗低等特点,其明显的优势是数据采集后可以直接传输到云平台,不需要通过网关,大大简化现场部署。

NB-IOT规划目标可以满足室内抄表的深度覆盖,考虑NB-IOT独立建网成本很高,因此其软硬件支持LTE,目前网络采用联合规划的思路:NB-IOT基于LTE目标网络进行规划建设,在现有LTE规划站址上分步部署NB-IOT,实现不同的覆盖能力,主要实验组网方案中NB-IOT与LTE站点数量比例分别为1:1、1:2、1:4、1:8和1:9。目前网中多采用1:1和1:4组网方案。

如果NB-IOT与LTE基站规模比为1:1建设,可以进一步增强NB-IOT的深度覆盖和容量提升,可以拥有高度37dBm的穿透损耗,有利于实现地下抄表和停车业务。

四、LTE自组网方案

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1)同频组网

LTE时代对于网络来说,主要追求高速率和大容量,因此LTE通常采用复用系数为1的同频组网方式,同频组网是指使用相同的频点进行组网,即:采用F1单频点或F1、F2等多频点捆绑,所在网络内频率都是相同的,网络中心频谱带宽大、主信号强但是边缘信号弱、干扰信号强。

2)异频组网

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采用异频组网,虽然会使网络中心频谱带宽变小,降低传输速率,但是会有效解决边缘化干扰,保持较高的性能。网络整体速率相对比较平均,聚合相邻网络的下行载波进行同时传输,将会是速率大大提高的同时降低边缘化干扰。

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