NB-IOT介绍幻灯片课件
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NBIOT关键技术及应用PPT课件
16
秘密▲
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
© ZTE All rights reserved
秘密▲
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
© ZTE All rights reserved
11
秘密▲
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。
© ZTE All rights reserved
12
秘密▲
NB-IoT关键技术与特点
扩展的不连续接收(DRX)
© ZTE All rights reserved
9
秘密▲
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%。
秘密▲
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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秘密▲
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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秘密▲
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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秘密▲
NB-IoT关键技术与特点
扩展的不连续接收(DRX)
© ZTE All rights reserved
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秘密▲
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%。
新一代移动通信工程教学PPT第8章NBIoT技术
SIB Type14-NB
接入静止参数
SIB Type16-NB 与 GPS时间和通用协调时间(UTC) 相关的信息
NB-IoT的小区重选机制也做了适度的简化，由于NBIoT 终端不支持紧急拨号功能，所以，当终端重选时 无法找到Suitable Cell的情况下，终端不会暂时驻扎在 Acceptable Cell，而是持续搜寻直到找到Suitable Cell 为止。根据3GPP TS 36.304定义，所谓Suitable Cell为 可以提供正常服务的小区，而Acceptable Cell为仅能提 供紧急服务的小区。
NsymbU L
7
图8.26 NPUSCH 格式1示意图 图8.27 NPUSCH 格式2示意图
一次的RAP传送包含四个符号组，一个符号 组是5个符号加上一个CP，如下图：
图8.28 RAP符号组示意图
图8.29 NB-IoT 随机接入流 程示意图
图8.30 NB-IoT协议栈
系统信息块
表8.5 NB-IoT系统信息汇总 目录
NPUSCH用来传送上行数据 以及上行控制信息。 NPUSCH传输可使用单频或 多频传输。
图8.25 NB-IoT单频与多频传输示意图
NPSCH
1 2
表8.4 NB-IoT资源分配
△f 3.75 KHz
15 KHz
3.75 KHz 15 KHz
NSCRU
1 1 3 6 12 1 1
NSLCTUL
16 16 8 4 2 4 4
支持海量连接：评估可达到每小区5 万左右的连 接数，这相对于LTE 每小区1 200 个连接已实现 了数量级的增长。
终端功耗小：根据3GPP TR45.820 的仿真数据， 在耦合耗损164 dB 的恶劣环境下，PSM 和增强 型DRX均部署，如果终端每天发送一次200 byte 报文，5 W/h电池寿命可达12.8 年。
NB-IoT技术介绍
eDRX协商，MME决策
M2M终端
CloudEdge
Active timer Active timer
Start
Expiration
TAU/RAU timer Expiration/MO
Active
Idle
省电模式
PSM
Active
M2M终端
W
•Tx(23dBm): 200m •Rx: 80mW •Idle: 3mW
NB-IOT部署
独立部署（Stand alone operation）
不依赖LTE，与LTE可以完全解耦，适用于重耕GSM频段
保护带部署（Guard band operation）
适用于LTE频段。不占LTE资源，利用LTE边缘保护频带中未使用 的180KHz带宽的资源块利
带内部署（In-band operation）
态转移到空闲状态后，该定时器开始运行；当定时器终止时， 若是TAU周期为1小时，而1个星期发送一 设备进入省电模式。省电模式中，UE不再监听寻呼信号，近 次数据，两个2A电池可以使用超过136个
Rel.8 1s
n
Rel.1
2
3.7 4.5 4.9 4.9 4.9
2h 1 day 4.9 4.9
PSM为一种特殊的终端状态，可以最小化电力的消耗，一般 认为比空闲模式（Idle Mode）下更省电。
1hour 1 day 1 week
8.1 13.8 17.0 17.8 17.9 17.9 17.9 13.2 39.1 84.9 108.0 110.8 111.1 111.3 13.5 42.0 99.4 132.1 136.2 136.6 137.0
• 2016年4月，伦敦 M2M 大会上华为宣布与沃达丰成立NBIoT开放实验室。
M2M终端
CloudEdge
Active timer Active timer
Start
Expiration
TAU/RAU timer Expiration/MO
Active
Idle
省电模式
PSM
Active
M2M终端
W
•Tx(23dBm): 200m •Rx: 80mW •Idle: 3mW
NB-IOT部署
独立部署（Stand alone operation）
不依赖LTE，与LTE可以完全解耦，适用于重耕GSM频段
保护带部署（Guard band operation）
适用于LTE频段。不占LTE资源，利用LTE边缘保护频带中未使用 的180KHz带宽的资源块利
带内部署（In-band operation）
态转移到空闲状态后，该定时器开始运行；当定时器终止时， 若是TAU周期为1小时，而1个星期发送一 设备进入省电模式。省电模式中，UE不再监听寻呼信号，近 次数据，两个2A电池可以使用超过136个
Rel.8 1s
n
Rel.1
2
3.7 4.5 4.9 4.9 4.9
2h 1 day 4.9 4.9
PSM为一种特殊的终端状态，可以最小化电力的消耗，一般 认为比空闲模式（Idle Mode）下更省电。
1hour 1 day 1 week
8.1 13.8 17.0 17.8 17.9 17.9 17.9 13.2 39.1 84.9 108.0 110.8 111.1 111.3 13.5 42.0 99.4 132.1 136.2 136.6 137.0
• 2016年4月，伦敦 M2M 大会上华为宣布与沃达丰成立NBIoT开放实验室。
NB-IOT介绍
应用层：提供丰富的基于物联网的应用，是物联网发展的根本目标 网络层：广泛覆盖的通信网络是实现物联网的基础设施 感知层：实现物联网全面的感知的核心能力
物联网接入技术
物联网连接技术中，短距技术仍占主导地位
运营商擅长的广域连接市场 (蜂窝和LPWA)只占20% 左右 NB-IoT作为一种低功率广覆盖(LPWA)技术，优化覆盖、成本、
用户比例 40% 40% 15% 5% 0.467
业务模型
20~200byte
30分钟~1天
小数据包低频率发送 时延不敏感
NB-IoT关键特性 ② 低功耗
电池寿命支持10年
芯片复杂度降低，工作电流小
• 上行单子载波传输，支持更 小的子载波间隔
• 物理信道的重复发送 • 基于覆盖等级的寻呼优化和
随机接入
NB-IoT关键特性 ① 大连接
支持每小区5万个连接
窄带支持更多用户
低占空比的话务模型 小包传输优化空口信令开销， 减少无线资源占用 数据传输优化，终端上下文信息存储
3GPP45.820定义的NB-IoT话务模型 用户的接入间隔（小时） 24 2 1 0.5 每小时每用户接入次数
蜂窝物联网无线接入技术
2G/3G/4G
M2M/MTC 基于人人通信设计
高速率、无缝移动性 高成本、高功耗
4.5G
IoT 更多物的连接
广覆盖、低成本、 低功耗、低速率
5IoGE•长距离
全连接• Sigfox
• LoRa
超大连接 • HaLow超低时延
超低成本 • Weightles 高可靠 s
超低功 耗 • OnRamp高速率
全球物联网布局已快速展开
物联 需求 存在
物联网接入技术
物联网连接技术中，短距技术仍占主导地位
运营商擅长的广域连接市场 (蜂窝和LPWA)只占20% 左右 NB-IoT作为一种低功率广覆盖(LPWA)技术，优化覆盖、成本、
用户比例 40% 40% 15% 5% 0.467
业务模型
20~200byte
30分钟~1天
小数据包低频率发送 时延不敏感
NB-IoT关键特性 ② 低功耗
电池寿命支持10年
芯片复杂度降低，工作电流小
• 上行单子载波传输，支持更 小的子载波间隔
• 物理信道的重复发送 • 基于覆盖等级的寻呼优化和
随机接入
NB-IoT关键特性 ① 大连接
支持每小区5万个连接
窄带支持更多用户
低占空比的话务模型 小包传输优化空口信令开销， 减少无线资源占用 数据传输优化，终端上下文信息存储
3GPP45.820定义的NB-IoT话务模型 用户的接入间隔（小时） 24 2 1 0.5 每小时每用户接入次数
蜂窝物联网无线接入技术
2G/3G/4G
M2M/MTC 基于人人通信设计
高速率、无缝移动性 高成本、高功耗
4.5G
IoT 更多物的连接
广覆盖、低成本、 低功耗、低速率
5IoGE•长距离
全连接• Sigfox
• LoRa
超大连接 • HaLow超低时延
超低成本 • Weightles 高可靠 s
超低功 耗 • OnRamp高速率
全球物联网布局已快速展开
物联 需求 存在
窄带物联网(NB-IOT)简要介绍
10
目录
Байду номын сангаас
窄带物联网（NB-IOT）的发展背景
NB-IOT的基本原理和关键技术
移动基于GSM的FDD&NB-IOT升级方案
11
NB-IOT技术定义；FDD-LTE与TD-LTE的对比
NB-IOT技术定义：
目前，仅FDD LTE系统支持NB-IoT技术，TD-LTE系 统不支持NB-IoT技术。 NB-IoT是在基于FDD LTE技术上改造而来的，物理 层设计大部分沿用LTE系统技术，如上行采用SCFDMA，下行采用OFDM。高层协议设计沿用LTE协 议，针对其小数据包、低功耗和大连接特性进行功能 增强。核心网部分基于S1接口连接，支持独立部署和 升级部署两种方式。
双工方式 频段 带宽 子帧上下行配置
TD-LTE
主要技术差异 TDD F\E\D
LTE FDD
FDD 900M
结论：NB-IOT可以理解为一种简化版的FDD LTE技术； 优点：NB-IoT在覆盖、功耗、成本、连接数等 方面性能最优，最符合LPWA类业务需求; 缺点：NB-IoT无法满足对移动性及速率要求较 高、数据量大、需要语音业务的应用需求，可 考虑eMTC、Cat1等候选技术;
23
覆盖对比
NB-IOT与GSM900覆盖距离对比：NB-IoT终端考虑额外10dB损耗，99%覆盖率要求可达到与GSM900原网相当覆盖 半径，95%覆盖率要求可达到GSM900原网2倍覆盖半径。 现网TD-LTE与GSM900覆盖对比：根据测试结果分析和经验，现网4G(TD-LTE)站点覆盖距离是2G(GSM900)站点的约 1/3;农村区域升级FDD-LTE 4G站点后，其单个站的覆盖距离约为现网TD-LTE 4G基站的3倍，能有效改善农村覆盖问题
NBIoT简介 ppt课件
LTE覆盖 标准
不敏感
<500km/h
<1ms
成本 不敏感
容量 不敏感
LTE-M
<1Mbps
155dB
5~10 years <350km/h
<100ms
$5~10 /模组
（18k）
NB-IoT <200Kbps
164dB
~10 years
<30km/h
LoRa <37.5Kbps
155dB
>10years
MME
减少IDLE态寺呼侦听次数
DRX Cycle
eDRX Cycle
大连接： 100K用户容量*/ 200kHz小区
话务模型
15 分钟~1 天 100 byte
对时延不敏感
海量连接的特有系统设计
NB-IoT基站
蜂窝物联核心网
业务平台
DL Data
关键技术1： 窄带技术 ➢ 上行等效功率提升，大大提升信道容量 ~100k设备/小区
大连接
20dB 增益
•窄带功率谱密度提升 •重传次数 •编码增益
10 年电池寿命
•简化协议 , 芯片功耗低 •功放效率高 •发射/接收时间短
100K连接数每小区
•频谱效率高 •小包数据发送特征 •终端极低激活比
低成本
1$ 芯片成本
•简化射频硬件 •简化协议降低 成本 •减小基带复杂 度
深覆盖：比LTE覆盖高20dB
taucycletranscycle256srel810241s1min10minrel1221h2h1day15min374549494949491hour811381701781791791791day13239184910801108111111131week13542099413211362136613701month136423101613591402140714111year13642510231371141414191423终端在丌同的tau周期不传送周期的耗电情况月若是tau周期为1小时而1个星期发送一次数据两个2a电池可以使用超过136个月相当于11年左右目录contents4321物联网发展趋势及中国电信nbiot网络发展规划nbiot技术优势nbiot技术简介nbiot典型应用及典型解决斱案nbiot的四大优势20db增益1芯片成本?简化射频硬件?简化协议降低成本?减小基带复杂度10年年电池寿命100k连接数每小区?频谱效率高?小包数据发送特征?终端极低激活比深覆盖?窄带功率谱密度提升?重传次数?编码增益?简化协议芯片功耗低?功放效率高?发射接收时间短低功耗大连接低成本深覆盖
NB-IOT介绍ppt课件
用户比例 40% 40% 15% 5% 0.467
业务模型
20~200byte
30分钟~1天
小数据包低频率发送 时延不敏感
NB-IoT关键特性 ② 低功耗
电池寿命支持10年
芯片复杂度降低，工作电流小
5Wh的电池可供终端使用 10年
• 5万用户为小区内部署的终端 数，并发用户数较少
• 用户为小数据包且业务不频繁 （100bit~3kbit，至优化
• 上行的时延可放宽到10s以上
室外大覆盖，室内穿透能 力提升
比现有GPRS网络提升 20dB
火灾自动报警 特点：终端位置固定，上行延时敏 感的小数据包业务 类似场景：燃气泄漏报警、电梯故 障报警、老人急救
NB-IoT
2
NB-IoT 概述
NB-IOT关键需求及性能指标
大 大连接，接入能力 增强
低 低功耗、低成本设 计
强
覆盖能力增强
支持海量的低吞吐量 终端
每小区支持用户 5万+
终端超低功耗低成本
蜂窝物联网无线接入技术
2G/3G/4G
M2M/MTC 基于人人通信设计
高速率、无缝移动性 高成本、高功耗
4.5G
IoT 更多物的连接
广覆盖、低成本、 低功耗、低速率
5IoGE•长距离
全连接• Sigfox
• LoRa
超大连接 • HaLow超低时延
超低成本 • Weightles 高可靠 s
• 上行单子载波传输，支持更 小的子载波间隔
• 物理信道的重复发送 • 基于覆盖等级的寻呼优化和
随机接入
NB-IoT关键特性 ① 大连接
支持每小区5万个连接
NB-IoT详细解读
NB-IoT详细解读..一、为什么NB—IoT会出现？据预测,2016年全球将会使用64亿个物联网设备每天将有550万个设备连网, 而“万物互联”实现的基础之一在于数据的传输, 不同的物联网业务对数据传输能力和实时性都有着不同要求。
根据传输速率的不同, 可将物联网业务进行高、中、低速的区分..高速率业务:主要使用3G、4G技术, 例如车载物联网设备和监控摄像头.对应的业务特点要求实时的数据传输..中等速率业务:主要使用GPRS技术,例如居民小区或超市的储物柜, 使用频率高但并非实时使用,对网络传输速度的要求远不及高速率业务..低速率业务: 业界将低速率业务市场归纳为LPWAN（work）市场, 即低功耗广域网。
目前还没有对应的蜂窝技术,多数情况下通过GPRS技术勉力支撑, 从而带来了成本高、影响低速率业务普及度低的问题.也就是说目前低速率业务市场急需开拓, 而低速率业务市场其实是最大的市场, 如建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器, 此类设备在生活中出现的频次很低,但汇集起来总数却很可观, 这些数据的收集用于各类用途,比如改善城市设备的配置等等.而NB-IoT就是一种新的窄带蜂窝通信LPWAN(低功耗广域网)技术, 可以帮助我们解决这个问题.二、NB-IoT的优势是什么.作为一项应用于低速率业务中的技术, NB—IoT的优势不难想象.强链接: 在同一基站的情况下, NB—IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。
一个扇区能够支持10万个连接, 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.举例来说, 受限于带宽,运营商给家庭中每个路由器仅开放8—16个接入口, 而一个家庭中往往有多部手机、笔记本、平板电脑, 未来要想实现全屋智能、上百种传感设备需要联网就成了一个棘手的难题。
而NB-IoT足以轻松满足未来智慧家庭中大量设备联网需求.高覆盖:NB-IoT室内覆盖能力强, 比LTE提升20dB增益, 相当于提升了100倍覆盖区域能力.不仅可以满足农村这样的广覆盖需求, 对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。
窄带物联网nb-iot简介演示
定义：窄带物联网（NB-IoT）是一种新兴的无线通信技 术，通过在授权频段内使用窄带频谱来提供物联网连接服 务。
特点
低功耗：NB-IoT设备具有超低功耗，可延长设备使用寿 命。
广覆盖：在地下停车场、地下室等信号难以覆盖的区域， NB-IoT技术仍能实现良好覆盖。
大连接数：NB-IoT技术可支持大量设备同时连接，实现 大规模设备间的数据传输。
03
nb-iot产业链分析
Chapter
芯片模组环节
总结词
核心基础、多样应用
详细描述
芯片模组环节是nb-iot产业链的核心基础，其发展推动了nb-iot技术的进步和 广泛应用。
网络设备环节
总结词
技术升级、设备更新
详细描述
随着nb-iot技术的不断发展，网络设备环节需要进行技术升级和设备更新，以满 足更高的传输速率和更低的功耗需求。
随着物联网应用的不断扩大，nb-iot技术将需要进一步增 强其大规模连接的能力，以应对日益增长的设备数量和数 据传输需求。
更低的功耗
未来的nb-iot技术将更加注重设备的功耗问题，寻求更低 功耗的解决方案，以延长设备的使用寿命和降低运营成本 。
更灵活的网络架构
未来的nb-iot网络架构将更加灵活，能够适应各种不同场 景的需求，同时支持更高效的设备管理和数据传输。
理。
基站侧
nb-iot基站主要负责无线信号的收 发和转换，以及与核心网的通信。
核心网侧
核心网主要负责数据路由、协议转 换和业务处理。
nb-iot关键技术
01
02
03
窄带技术
采用窄带无线频段，降低 设备复杂度和功耗，提高 信号质量。
物联网协议栈
基于ip协议，实现设备的 互联互通。
特点
低功耗：NB-IoT设备具有超低功耗，可延长设备使用寿 命。
广覆盖：在地下停车场、地下室等信号难以覆盖的区域， NB-IoT技术仍能实现良好覆盖。
大连接数：NB-IoT技术可支持大量设备同时连接，实现 大规模设备间的数据传输。
03
nb-iot产业链分析
Chapter
芯片模组环节
总结词
核心基础、多样应用
详细描述
芯片模组环节是nb-iot产业链的核心基础，其发展推动了nb-iot技术的进步和 广泛应用。
网络设备环节
总结词
技术升级、设备更新
详细描述
随着nb-iot技术的不断发展，网络设备环节需要进行技术升级和设备更新，以满 足更高的传输速率和更低的功耗需求。
随着物联网应用的不断扩大，nb-iot技术将需要进一步增 强其大规模连接的能力，以应对日益增长的设备数量和数 据传输需求。
更低的功耗
未来的nb-iot技术将更加注重设备的功耗问题，寻求更低 功耗的解决方案，以延长设备的使用寿命和降低运营成本 。
更灵活的网络架构
未来的nb-iot网络架构将更加灵活，能够适应各种不同场 景的需求，同时支持更高效的设备管理和数据传输。
理。
基站侧
nb-iot基站主要负责无线信号的收 发和转换，以及与核心网的通信。
核心网侧
核心网主要负责数据路由、协议转 换和业务处理。
nb-iot关键技术
01
02
03
窄带技术
采用窄带无线频段，降低 设备复杂度和功耗，提高 信号质量。
物联网协议栈
基于ip协议，实现设备的 互联互通。
NB IoT
三家联手打造的支持NB-IoT技术的智能锁系统具备三大特点：首先是覆盖更广，NB-IoT信号穿墙性远远超过 现有的网络，即使用户深处地下停车场，也能利用NB-IoT技术顺利开关锁，同时可通过数据传输实现“随机密 码”；其次是可以连接更多设备，NB-IoT技术比传统移动通信网络连接能力高出100倍以上，也就是说，同一基 站可以连接更多的ofo物联网智能锁设备，避免掉线情况；三是更低功耗，NB-IoT设备的待机时间在现有电池无 需充电的情况下可使用2-3年，并改变了此前用户边骑车边发电的状况。
NB-IoT应用场景向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络 在物与物连接上能力不足。事实上，相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术，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，理应成为物联网的主要连接技术。作为LTE的演进型技术， 4.5G除了具有高达1Gbps的峰值速率，还意味着基于蜂窝物联网的更多连接数，支持M2M连接以及更低时延，将助 推高清视频、VoLTE以及物联网等应用快速普及。蜂窝物联网正在开启一个前所未有的广阔市场。
不过，针对物联网提出的NB-IoT有可能给运营商带来3倍增量。据华为轮值CEO胡厚昆介绍，NB-IoT能够让接 入运营商网络的物联网终端在2020年达到10亿个。或许正是这个原因，NB-IoT被沃达丰主管LukeIbbeston称之 为“拥有巨大潜力的商业蓝海”。
电信商押宝物联网
在全球71亿的移动用户数前，2.3亿个物联网联接确实占不了多少比重，但移动用户已经饱和，而物联网才 刚刚起步，所以这是电信行业为数不多的几个值得期待的业务。
为此，产业链从几年前就开始研究利用窄带LTE技术来承载IoT联接。历经几次更名和技术演进，2015年9月， 3GPP正式将这一技术命名为NB-IoT。MWC2016上，NB-IoT首次亮相，受到瞩目，运营商和设备商纷纷为其站台和 背书。
NB-IoT应用场景向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络 在物与物连接上能力不足。事实上，相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术，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，理应成为物联网的主要连接技术。作为LTE的演进型技术， 4.5G除了具有高达1Gbps的峰值速率，还意味着基于蜂窝物联网的更多连接数，支持M2M连接以及更低时延，将助 推高清视频、VoLTE以及物联网等应用快速普及。蜂窝物联网正在开启一个前所未有的广阔市场。
不过，针对物联网提出的NB-IoT有可能给运营商带来3倍增量。据华为轮值CEO胡厚昆介绍，NB-IoT能够让接 入运营商网络的物联网终端在2020年达到10亿个。或许正是这个原因，NB-IoT被沃达丰主管LukeIbbeston称之 为“拥有巨大潜力的商业蓝海”。
电信商押宝物联网
在全球71亿的移动用户数前，2.3亿个物联网联接确实占不了多少比重，但移动用户已经饱和，而物联网才 刚刚起步，所以这是电信行业为数不多的几个值得期待的业务。
为此，产业链从几年前就开始研究利用窄带LTE技术来承载IoT联接。历经几次更名和技术演进，2015年9月， 3GPP正式将这一技术命名为NB-IoT。MWC2016上，NB-IoT首次亮相，受到瞩目，运营商和设备商纷纷为其站台和 背书。
NBIoT技术简介和网络规划.pptx
降低MTC设备复杂性
MTC设备非常便宜 (< $5) ，MTC设备不支持CS业务，从而降低复杂度和成本
提高能效
MTC终端电池容量在5 Wh (Watt-hours)左右，电池寿命支持10年以上
降低时延要求
MTC终端的时延要求可以适当放松，如Certain applications (e.g. alarms)为 10 s
数据来源：IoT Analytics
物联网的发展进入了风口期，运营商都在考虑提前布局，培育市场，寻找新的收入增长点！
多种物联网技术产业链对比
标准组织 运营商 设备商
LTE-M(Cat1/Cat0/eMTC)
NB IoT
3GPP R11/R12/R13
3GPP R13
国际Vodafone等主要运营 商
国内三家运营商
国际Vodafone等主要运营商 国内三家运营商
大型设备商，如中兴/华为/ 大型设备商，如中兴/华为/爱
爱立信/诺基亚等
立信/诺基亚等
LoRa LoRa联盟
最初法国小运营商部署
SNO
西班 、日 韩国
中兴/中小厂商
芯片商
高通、华为、中兴微等 高通、Intel、中兴微、海思等
Semtech、TI等
归档日期 2016-8-11 2016-12-05 2016-05-05
文档作者 王良锋 王良锋 王良锋
修订记录 第一次编写，暂不包括容量 修正了里面错误的地方，增加简单 更新了链路预算表结果和
1 NB IoT技术简介
物联网在运营商的发展进入培育期
未来几年是物联网发展的关键期
2030年，全球物联网设备连接数将接 近1千亿，中国超过200亿
<5$/Node
MTC设备非常便宜 (< $5) ，MTC设备不支持CS业务，从而降低复杂度和成本
提高能效
MTC终端电池容量在5 Wh (Watt-hours)左右，电池寿命支持10年以上
降低时延要求
MTC终端的时延要求可以适当放松，如Certain applications (e.g. alarms)为 10 s
数据来源：IoT Analytics
物联网的发展进入了风口期，运营商都在考虑提前布局，培育市场，寻找新的收入增长点！
多种物联网技术产业链对比
标准组织 运营商 设备商
LTE-M(Cat1/Cat0/eMTC)
NB IoT
3GPP R11/R12/R13
3GPP R13
国际Vodafone等主要运营 商
国内三家运营商
国际Vodafone等主要运营商 国内三家运营商
大型设备商，如中兴/华为/ 大型设备商，如中兴/华为/爱
爱立信/诺基亚等
立信/诺基亚等
LoRa LoRa联盟
最初法国小运营商部署
SNO
西班 、日 韩国
中兴/中小厂商
芯片商
高通、华为、中兴微等 高通、Intel、中兴微、海思等
Semtech、TI等
归档日期 2016-8-11 2016-12-05 2016-05-05
文档作者 王良锋 王良锋 王良锋
修订记录 第一次编写，暂不包括容量 修正了里面错误的地方，增加简单 更新了链路预算表结果和
1 NB IoT技术简介
物联网在运营商的发展进入培育期
未来几年是物联网发展的关键期
2030年，全球物联网设备连接数将接 近1千亿，中国超过200亿
<5$/Node
NB-LOT科普
NB-LOT科普最全科普！你⼀定要了解的NB-IoT2017-06-19 21:04//⼯信部下发通知推动150万NB-IoT基站落地。
NB-IoT汹涌⽽来。
很多⽹友要求雇佣军科普⼀篇NB-IoT，为此来⼀篇超级啰嗦的技术⽂。
1NB-IoT⼀路⾛来从2G到4G，移动通信⽹络不断更新换代…2G：GSM▼2G：GPRS/EDGE▼3G：UMTS/HSPA▼4G：LTE▼从GPRS到LTE，移动⽹速越来越快。
我们开玩笑讲，2G是苍井空.TXT，3G是苍井空.JPG，4G是苍井空.AVI，5G就是苍井空+VR/AR...不过，朋友，按照你的思路联想下去，是不对的，容易误⼊歧途。
其实，到了4G时代，移动通信⽹络的发展出现了分⽀。
⼀边是⼤流量，⼀边是⼩数据。
⼀边是移动宽带，⼀边是物联⽹时代。
从2G到4G，移动通信⽹络都只是为了连接“⼈”⽽⽣。
但随着万物互联时代的到来，移动通信⽹络需⾯向连接“物”⽽演进。
为此，3GPP在Release 13制定了NB-IoT标准来应对现阶段的物联⽹需求，在终端⽀持上也多了⼀个与NB-IoT对应的终端等级——cat-NB1。
3GPP在Release 13定义了三种蜂窝物联⽹标准：EC-GSM、eMTC（LTE-M，对应Cat-M1）和NB-IoT（Cat-NB1）。
●GSM是最早的⼴域M2M⽆线连接技术，EC-GSM增强了其功能和竞争⼒。
●UMTS没有衍⽣出低功耗物联⽹“变体”。
●LTE-M (Cat-M1)基于LTE技术演进，属于LTE的⼦集。
●NB-IoT (Cat-NB1)尽管和LTE紧密相关，且可集成于现有的LTE系统之上，但认为是独⽴的新空⼝技术。
2初识NB-IoT3GPP是怎样设计NB-IoT的呢？NB-IoT，甚⾄说⽬前低功耗⼴域⽹（LPWAN），其设计原则都是基于“妥协”的态度。
⾸先，⽐较传统2/3/4G⽹络，⼀些物联⽹主要有三⼤特点：①懒终端都很懒，⼤部分时间在睡觉，每天传送的数据量极低，且允许⼀定的传输延迟（⽐如，智能⽔表）。
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当前物联网发展的痛点
• 终端功耗过高 • 无法支持海量终端 • 典型场景网络覆盖不足，
如：无线抄表 • 终端成本过高
运营商在全球物联网市场占比小，亟待 突破！
全球
40 亿个
运营 2.3 商 亿个
占比
小于 6%
4.5G NB-IoT
NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖 物联网市场，具有覆盖广、 连接多、速率低、成本低、 功耗少、架构优等特点， 或许会成为终结碎片化、统 一物联网产业的一个契机。
数据来自：CAICT
全球 指数 (全球)
全球&中国M2M连接数
中国 指数 (中国)
500
单
位
：
亿
100
物联网：拥有巨大的潜力商业蓝海
1.1 0.1
1.5 0.3
1.9 0.5
2.4 0.7
3.2 1.1
电信行业值得期待的新业务来源
2011年
2012年
2013年
2014年
2015年
……
2020年
➢ 未来每个物联网联接贡献 的年收入将为27.8美元， 是移动用户的1/4
物联网接入技术
➢ 物联网连接技术中，短距技术仍占主导地位
➢ 运营商擅长的广域连接市场 (蜂窝和LPWA)只占20% 左右 ➢ NB-IoT作为一种低功率广覆盖(LPWA)技术，优化覆盖、成本、
功耗，提升运营商在海量LPWA连接市场的竞争力
速率
NB-IoT和LoRa均为低功率广覆盖技术
WIFI
3G/4G
9
典型应用场景
智能抄表（水、电、天然气） 特点：终端位置固定，上行延时不 敏感的小数据包业务 类似场景：油井数据采集（秒级上 报，最大包约3000bit）、环境检测
定位追踪 特点：移动终端的上行小数据量业 务+GPS定位 类似场景：老人/幼儿实时定位、宠 物追踪、物流追踪（<120km/h）
用户比例 40% 40% 15% 5% 0.467
业务模型
20~200byte
30分钟~1天
小数据包低频率发送 时延不敏感
NB-IoT关键特性 ② 低功耗
➢ 电池寿命支持10年
✓芯片复杂度降低，工作电流小
✓空口信令简化，减少单次传输功耗
✓PSM(Power Saving Mode)功耗仅15uW
4.5G
IoT 更多物的连接
广覆盖、低成本、 低功耗、低速率
5IoGE•长距离
全连接• Sigfox
• LoRa
超大连接 • HaLow超低时延
超低成本 • Weightles 高可靠 s
超低功 耗 • OnRamp高速率
全球物联网布局已快速展开
物联 需求 存在
人与人的通信数量接近饱和
传统2\3\4G网络并不满足物联网 设备大连接、低功耗、低成本的 要求。
NB-IoT是发展物联网的一个新契机
当前物联网碎片化现状
• 技术碎片化：操作系统和网络标准多样 局域物联网：Wifi、ZigBee、Bluetooth，…… 广域物联网：Sigfox，LoRa，MTC/eMTC/NBIoT，…… • 应用碎片化：需求多样化、垂直行业管理、终端形
态与分布差异化 • 产业碎片化：芯片、设备、网络、运营
能力提高
• 移动网络向万物互联演进 • 智能终端、传感设备芯片
日趋普及，CPU 0.8微米>12纳米 • 云计算、大数据成熟商用
转型跨界
• 软银收购ARM
物联网典型体系架构
应用层：提供丰富的基于物联网的应用，是物联网发展的根本目标 网络层：广泛覆盖的通信网络是实现物联网的基础设施 感知层：实现物联网全面的感知的核心能力
广域物联网技术 低成本、电信级、安全可靠
广域物联网技术 相对低成本、电信级、安全可靠
广域物联网技术 独立建网、非授权频段、干扰不可控、可靠性差
广域物联网技术 Sigfox与运营商合作建网、非授权频段
蜂窝物联网无线接入技术
2G/3G/4G
M2M/MTC 基于人人通信设计
高速率、无缝移动性 高成本、高功耗
➢ 10年内，物联网终端数量 将达到移动通信用户的10 倍以上。中国物联网也将 同步快速发展。
• 国际物联网产业生态布局已全面展开 • 物联网应用呈突破趋势
✓ 未来十年物联网终端数量预计在百亿量级 • 物联网标准化持续推进
✓ 各类无线连接技术标准不断演进： WiFi 、 ZigBee、Sigfox 、V2X、NB-IoT……
（短距高速） （长距高速）
Bluetooth
ZigBee Z-Wave
（短距低速）
2G
LPWA
（长距低速）
覆盖
标准类型 国际标准 国际标准 私有标准 私有标准
LPWA技 术 NB-IoT
LTEeMTC
LoRa
Sigfox
网络定位
预计到2025年物联网连接数250亿
来源于: machina research
NB-IoT系统概要介绍
目录
1
NB-IOT应用场景
2
NB-IoT 概述
3
NB-IoT 与其他技术比较物联网 (ຫໍສະໝຸດ nternet of Things)
业务驱动
国家战略推动
智能的工业
智能的车
智能的表
智能的家
……
全球物联网连接数
工业互联网 工业4.0
中国制造2025 互联网+
3
生态环境成熟
成本下降
• 过去的20年每 百万晶体管成本的成本下降2700 倍 • 网络每Gbps 成本下降52倍 • 存储成本下降13950倍
• 上行单子载波传输，支持更 小的子载波间隔
• 物理信道的重复发送 • 基于覆盖等级的寻呼优化和
随机接入
NB-IoT关键特性 ① 大连接
➢ 支持每小区5万个连接
✓窄带支持更多用户
✓低占空比的话务模型 ✓小包传输优化空口信令开销， 减少无线资源占用 ✓数据传输优化，终端上下文信息存储
3GPP45.820定义的NB-IoT话务模型 用户的接入间隔（小时） 24 2 1 0.5 每小时每用户接入次数
火灾自动报警 特点：终端位置固定，上行延时敏 感的小数据包业务 类似场景：燃气泄漏报警、电梯故 障报警、老人急救
NB-IoT
2
NB-IoT 概述
NB-IOT关键需求及性能指标
大 大连接，接入能力 增强
低 低功耗、低成本设 计
强
覆盖能力增强
支持海量的低吞吐量 终端
每小区支持用户 5万+
终端超低功耗低成本
5Wh的电池可供终端使用 10年
• 5万用户为小区内部署的终端 数，并发用户数较少
• 用户为小数据包且业务不频繁 （100bit~3kbit，至多秒级）
• 支持多载波（多频点小区）
• 基于小区列表的寻呼优化
• 上行的时延可放宽到10s以上
室外大覆盖，室内穿透能 力提升
比现有GPRS网络提升 20dB