NBIOT关键技术及应用PPT课件

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NB-IoT关键技术与特点
控制面优化
✓ 通过NAS消息传送数据包，减少终端、无线和网络信令； ✓ 两种转发机制：1) UE—MME—SCEF—CIoT Services ;
2) UE—MME—SGW/PGW —CIoT Services
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NB-IoT关键技术与特点
NB IOT技术特点
✓ 海量连接 NB-IoT一个小区能够支持5万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功
耗和优化的网络架构； ✓ 深度覆盖
NB-IoT比LTE提升20dB增益，相当于发射功率提升了100倍，即覆盖能力提升了100倍， 就算在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到； ✓ 超低功耗
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NB-IoT关键技术与特点
PSM省电模式（续）
如果周期性TAU为10分钟，设备每周上传一次数据，这样，两节5号电池可以用 132月（11年）之久。
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NB-IoT关键技术与特点
扩展的不连续接收(DRX)
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NB-IoT关键技术与特点
终端简化方案
为了降低设备复杂性和减小设备成本，NB-IoT定义了一系列的简化方案，主要包括
：
✓ 简化协议栈、简化RF；
✓ 简化基带处理复杂度，Re相lea对se 8于普通ReLleTaEse，8 基带R复ele杂ase度12降低R1e0le%ase，13射频降R低ele约ase6153%。
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NB-IoT关键技术与特点
多载波操作
支持In-band＋In-band/In-band＋Guard band/Stand alone+Stand alone载波组合；不支持Stand alone+In-band，Stand alone+Guard band载波组合。NPSS/NSSS/NPBCH/SIB-NB只在Anchor carrier 发送，No-anchor carrier仅在连接状态会被配置，空闲状态下UE会返回到Anchor carrier；NBIOT UE可以在Anchor carrier和No-anchor carrier上传输，但不支持同时在Anchor carrier和Noanchor carrier收发数据。
200 kHz
UE transmit power
23 dBm
23 dBm
23 dBm
20 dBm
23 dBm
Modem complexity
100%
80%
40%
20%
15%
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NB-IoT关键技术与特点
PSM省电模式
新增的“节电”状态 。在此模式下，终端仍旧注册在网但信令不可达，从而使终端更 长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的 。
DÉCOR/eDECOR Redirect
S1*
CIOT UE
CIoT-Uu
CIoT RAN
8
S1*
C-SGN C-SGN
SGi
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EPC services CIoT services
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NB-IoT关键技术与特点
拥塞和过载控制
在Rel11采用ACB（Access Class Barring，接入等级限制）与EAB（Extended Access Barring，扩展型接入限制）相结合的双层控制机制来应对突发海量接入拥塞问题， 终端从系统广播信息之中获取接入等级限制信息，并结合自身的接入等级来决定是否发起随 机接入，同时网络可以根据当前的拥塞状况拒绝或允许终端接入。
间隔
NL共站无需保护 间隔，但需要避 开PDCCH，PRS等
小区峰值速 率
DL 130kbps UL 240kbps
DL 130kbps UL 240kbps
DL 95kbps UL 240kbps
覆盖
MCL>164dB重发 次数少，速率高
MCL>164dB重发 次数多，速率高
MCL>164dB重发 次数多，速率低
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目录
NB-IoT演进史 NB-IoT关键技术与特点 NB-IoT网络部署 NB-IoT典型应用场景
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NB-IoT网络部署
NB-IoT支持3种不同部署方式，分别是独立部署、保护带部署、带内部署。主要部署在 低频频段。
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NB-IoT关键技术与特点
用户面优化
✓ RRC挂起流程（Suspend Connection procedure）
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NB-IoT关键技术与特点
用户面优化
✓ RRC恢复流程（Resume Connection procedure）
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容量
119234/小区 随机接入容量
受限
34447/小区 寻呼容量受限
18201/小区 下行业务信道
受限
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NB-IoT网络部署
中移组 网方案
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NB-IoT网络部署
联通组 网方案
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SGi
CIoT services
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NB-IoT关键技术与特点
网络架构
✓ EUTRAN与NB-IoT融合组网 1）CIoT RAN仅支持NB-IoT功能 2） eNodeB 既支持EUTRAN又支持NB-IoT
UE LTE-Uu
eNodeB
CIoT-Uu
S1 EPC
(MME, SGW/PGW)
PDN type shall be used. The Non-IP data delivery to SCS/AS is accomplished by one of two mechanisms: - Delivery using SCEF; - Delivery using a Point-to-Point (PtP) SGi tunnel.
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NB-IoT关键技术与特点
控制面优化(续）
✓ 终端不需要支持IP协议栈，数据无IP头封装，传输效率更高 A PDN Type “Non-IP” is used for Non-IP data, the UE indicates in the Attach procedure that Non-IP
增强16.8dB。
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NB-IoT关键技术与特点
增强覆盖
✓ 支持重传(Repetition) - 更多重传次数带来HARQ增益，以更低速率换取覆盖增益； -下行最大重传次数为2048、上行最大重传次数为128。
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CDMA
NB-IoT
Guard-band for NB-IoT
LTE Bandwidth
LTE Bandwidth
1 PRB for NB-IoT
242 283
879.106
独立部署 Stand-alone
880 MHz
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保护带部署 Guard-zone
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✓ 空闲模式不连续接收周期由秒级扩展到分钟级或高达3小时，连接模式不连续接收周期支 持5.12秒和10.24秒； ✓ 相对于节电模式，大幅度提升下行可达性。
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NB-IoT关键技术与特点
增强覆盖
✓ 高发射功率谱密度 - 载波频宽：200KHz，除去保护带后有效频宽180KHz，相当于LTE系统的1个RB - 下行子载波间隔15KHz，与现有LTE系统兼容 - 上行支持两种子载波间隔：15KHz和3.75KHz 上行15KHz间隔子载波支持多个捆绑在一起工作， 称为Multi-tone，也可以按单个子载波工作， 即Single tone；上行3.75KHz间隔子载波不支 持多个捆绑，只支持Single tone.
Category
Category 4 Category 1 Category 0 Cat-M1 (eMTC) Cat-M2 (NB-IoT)
Downlink peak rate
150Mbps
10 Mbps
1 Mbps
1 Mbps
200 kbps
Uplink peak rate
50 Mbps
5 Mbps
S6a
HSS
S1-MME
CIoT-Uu UE
CIoT RAN
S1-U
MME
S11 SGW/ PGW C-SGN
SGi
2）PGW可以独立实现
S1-MME
CIoT-Uu UE
CIoT RAN
7
S1-U
MME
S11 SGW
C-SGN
S6a S5
CIoT services HSS
PGW
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NB-IoT关键技术与特点
控制面优化(续）
✓ UE PGW用户面协议栈 - IP/Non-IP traffic is encapsulated in SRB/NAS PDU;
- SRB1 for data, no DRB; - IP header compression is performed in UE/C-SGN(MME);
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NB-IoT关键技术与特点
增强覆盖
✓ 高发射功率谱密度 －下行 Stand alone 模式：43dBm/180KHz，功率谱密度比LTE(10MHz频宽)增强17dB; In band 模式：
35dBm/180KHz，功率谱密度比LTE(10MHz频宽)增强9dB。 －上行 23dBm/15KHz Single tone，功率谱密度比LTE增强10.8dB;23dBm/3.75KHz，功率谱密度比LTE
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NB-IoT关键技术与特点
用户面优化
✓ NB IOT 在UP模式，为减少空口信令交互引入了Suspend/Resume流程； ✓ eNB保存UE AS上下文信息，UE从RRC连接状态转为Idle状态，终端在Idle（Suspend）状态下 ，需要传输数据时，可以直接通过Resume流程，直接建立RRC连接，节省空口加密，承载建立 等信令消息和流程。
NB-IoT关键技术及应用
目录
NB-IoT演进史 NB-IoT关键技术与特点 NB-IoT网络部署 NB-IoT典型应用场景
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NB-IoT演进史
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NB-IoT演进史
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目录
NB-IoT演进史 NB-IoT关键技术与特点 NB-IoT网络部署 NB-IoT典型应用场景
1 Mbps
1 Mbps
200 kbps
Number of antennas
2
2
1
1
1
Duplex
Full duplex Full duplex Half duplex Half duplex
Half duplex
UE receive bandwidth
20 MHz
20 MHz
20 MHz
1.4 MHz
NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，NB-IoT终端 模块的待机时间可长达10年； ✓ 低成本
低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势，模块成本有望降至5美元之内。
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NB-IoT关键技术与特点
网络架构
✓ NB-IoT独立组网 1）C-SGN: 由MME/SGW/PGW组成
带内部署 In-band
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NB-IoT网络部署
部署方 式
独立 部署
保护 带部 署 带内 部署
频谱
频谱独占，不存在 与现有系统共存问
题
需考虑与LTE共存问 题，如干扰规避，
射频指标等
需考虑与LTE共存问 题，如干扰规避，
射频指标等
共存
与GSM共站共存 需200KHz保护间 隔，与CDMA需
285KHz NL共站无需保护