NB-IoT网络定位技术的发展与应用

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。