NB-IOT系統(tǒng)概要介紹

1、NB-IoT系統(tǒng)概要介紹目錄目錄NB-IOT應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)用場(chǎng)景1NB-IoT 概述概述2NB-IoT技術(shù)簡(jiǎn)介技術(shù)簡(jiǎn)介及與及與LTE差異分析差異分析3NB-IOT應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)用場(chǎng)景1全球物聯(lián)網(wǎng)布局已快速全球物聯(lián)網(wǎng)布局已快速展開展開 未來每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接貢獻(xiàn)的年收入將為27.8美元，是移動(dòng)用戶的1/4 10年內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量將達(dá)到移動(dòng)通信用戶的10倍以上。中國物聯(lián)網(wǎng)也將同步快速發(fā)展。1.11.51.92.43.25000.10.30.50.71.11002011年2012年2013年2014年2015年2020年全球&中國M2M連接數(shù)全球中國指數(shù) (全球)指數(shù) (中國)國際物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)布局已

2、全面展開物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用呈突破趨勢(shì) 未來十年物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量預(yù)計(jì)在百億量級(jí)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化持續(xù)推進(jìn) 各類無線連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷演進(jìn)： WiFi 、ZigBee、Sigfox 、V2X、NB-IoT人與人的通信數(shù)量接近飽和傳統(tǒng)234G網(wǎng)絡(luò)并不滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大連接、低功耗、低成本的要求。物聯(lián)網(wǎng)：擁有巨大的潛力商業(yè)藍(lán)海物聯(lián)需求存在電信行業(yè)值得期待的新業(yè)務(wù)來源數(shù)據(jù)來自：CAICT單位：億5NB-NB-IoTIoT是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)新契機(jī)是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)新契機(jī)當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的痛點(diǎn)當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的痛點(diǎn)終端功耗過高無法支持海量終端典型場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足，如：無線抄表終端成本過高當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)碎片化現(xiàn)狀當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)碎片化現(xiàn)狀技術(shù)

3、碎片化：技術(shù)碎片化：操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)多樣局域物聯(lián)網(wǎng)：Wifi、ZigBee、Bluetooth，廣域物聯(lián)網(wǎng)：廣域物聯(lián)網(wǎng)：SigfoxSigfox，LoRaLoRa，MTC/MTC/eMTCeMTC/NB-/NB-IoTIoT，應(yīng)用碎片化：應(yīng)用碎片化：需求多樣化、垂直行業(yè)管理、終端形態(tài)與分布差異化產(chǎn)業(yè)碎片化：產(chǎn)業(yè)碎片化：芯片、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)營4.5G NB-IoTNB-NB-IoTIoT聚焦于低功耗廣覆蓋聚焦于低功耗廣覆蓋物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，具有物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，具有覆蓋廣覆蓋廣、連接多連接多、速率低、速率低、成本低成本低、功耗少功耗少、架構(gòu)優(yōu)等特點(diǎn)，、架構(gòu)優(yōu)等特點(diǎn)，或許會(huì)成為終結(jié)碎片化、統(tǒng)或許會(huì)成為終結(jié)碎

4、片化、統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)一物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)契機(jī)的一個(gè)契機(jī)。全球全球40億個(gè)運(yùn)營運(yùn)營商商2.3億個(gè)小于小于6%運(yùn)營商在全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)占比小，亟待運(yùn)營商在全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)占比小，亟待突破！突破！占比占比典型應(yīng)用場(chǎng)景典型應(yīng)用場(chǎng)景智能抄表（水、電、天然氣）p 特點(diǎn)：終端位置固定，上行延時(shí)不敏感的小數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù)p 類似場(chǎng)景：油井?dāng)?shù)據(jù)采集（秒級(jí)上報(bào)，最大包約3000bit）、環(huán)境檢測(cè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警p 特點(diǎn)：終端位置固定，上行延時(shí)敏感的小數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù)p 類似場(chǎng)景：燃?xì)庑孤﹫?bào)警、電梯故障報(bào)警、老人急救定位追蹤p 特點(diǎn)：移動(dòng)終端的上行小數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)+GPS定位p 類似場(chǎng)景：老人/幼兒實(shí)時(shí)定位、寵物追蹤、物流追蹤（154dB）

5、性能測(cè)試；室內(nèi)或者樓梯間配電箱內(nèi)條件下（144dBMCL154dB）的性能測(cè)試；室外良好環(huán)境下（MCL= X1，啟動(dòng)第1個(gè)GAP，X1 R_NPDCCH_max = X2，啟動(dòng)第1個(gè)GAP。GAP在 PDSCH-ConfigCommon-NB/DLGap-Config-NB下配置：dlGap-AnchordlGap-AdditionaldlGap-Threshold n32, n64, n128, n256dlGap-Periodicity sf64, sf128, sf256, sf512dlGap-DurationCoeff oneFourth, oneEighth, threeEight

6、h, oneHalf調(diào)度調(diào)度上行上行GAPGAP引入引入 GAP配置GAP配置 針對(duì)NPUSCH信道，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定終端完成256ms的數(shù)據(jù)傳輸后，要配置40ms的UL Gap時(shí)間用來進(jìn)行頻率偏移的糾正，剩下的數(shù)據(jù)順延后再發(fā)送。 針對(duì)NPRACH信道，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定終端完成64次Preamble重復(fù)發(fā)送后，要配置40ms的UL Gap時(shí)間用來進(jìn)行頻率偏移的糾正，剩下的Preamble重復(fù)順延后再發(fā)送調(diào)度調(diào)度 調(diào)度影響性因素分析 NPDSCH和NPUSCH中的TB占用的時(shí)域長度是可變的； NPDCCH與NPDSCH和NPUSCH只能時(shí)分復(fù)用； UE單雙工通信的影響； 同步信號(hào)、廣播信息對(duì)資源的影響； NPD

7、SCH/NPUSCH與NPDCCH存在時(shí)延，eNB只能調(diào)度當(dāng)前子幀的NPDCCH，同時(shí)確定之后一段時(shí)間的NPDSCH/NPUSCH； 在調(diào)度NNPDSCH的同時(shí)需要考慮其上行反饋NPUSCH format2的調(diào)度信息。 大重復(fù)次數(shù)對(duì)多UE調(diào)度的資源分配的影響； 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的大重復(fù)次數(shù)對(duì)Paging時(shí)機(jī)的影響； 大重復(fù)次數(shù)下引入GAP的影響； 總體調(diào)度過程上下行調(diào)度選擇上下行調(diào)度選擇時(shí)域調(diào)度時(shí)域調(diào)度頻域調(diào)度頻域調(diào)度HLHL概述概述HLHL變化變化RRC_IDLE 系統(tǒng)消息 監(jiān)聽尋呼 RRC連接建立 終端控制的移動(dòng)性 RRC連接掛起/恢復(fù) UE及基站上保持接入層上下文RRC_Connected 資源

8、調(diào)度 接收發(fā)送RRC信令 收發(fā)數(shù)據(jù)NB-IoT HL層功能LTE HL層功能RRC_IDLE 系統(tǒng)消息 監(jiān)聽尋呼 RRC連接建立 終端控制的移動(dòng)性 空閑態(tài)DRXRRC_Connected 資源調(diào)度 接收發(fā)送RRC信令 收發(fā)數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò)控制的移動(dòng)性（切換、測(cè)量報(bào)告） 監(jiān)聽尋呼和系統(tǒng)消息 信道質(zhì)量反饋廣覆蓋大連接低功耗低成本系統(tǒng)信息優(yōu)化延長系統(tǒng)信息的有效性；優(yōu)化小區(qū)接入和小區(qū)重選信息空閑態(tài)優(yōu)化延長DRX周期長度，擴(kuò)大尋呼發(fā)送窗長接入控制優(yōu)化優(yōu)化AS層接入控制，異常報(bào)告接入優(yōu)先信令優(yōu)化取消SRB2,SRB1可傳輸承載小數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)EUTRA優(yōu)化HLHL變化內(nèi)容變化內(nèi)容控制面優(yōu)化MME支持通過NAS信令進(jìn)行

9、的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，無需建立DRB用戶面優(yōu)化UU和S1-U的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程不變，簡(jiǎn)化UU口和S1-AP的信令交互，EPS優(yōu)化lUE對(duì)小區(qū)的選擇需要同時(shí)滿足Srxlev 0 (RSRP) AND Squal 0(RSRQ)l支持小區(qū)同頻和異頻重選，不區(qū)分頻點(diǎn)優(yōu)先級(jí)，按RSRP的rank排序l同頻小區(qū)支持配置個(gè)性偏移，異頻小區(qū)不支持配置個(gè)性偏移l不支持異系統(tǒng)測(cè)量l 支持RLF(無線鏈路失敗)檢測(cè)連接態(tài)移動(dòng)性管理移動(dòng)性管理IDLE態(tài)l CP模式的SRB1 bis(no pdcp)和UP 模式SBR1 (normal pdcp)使用不同的邏輯通道IDl RRC連接建立請(qǐng)求增加UE是否支持multitone和mu

10、ltiPRB的字段l RRC連接建立取消緊急呼叫、高優(yōu)先級(jí)接入的cause,增加異常上報(bào)l RRC連接reject中WaitTime擴(kuò)大取值范圍l支持小區(qū)reserve和小區(qū)Barl支持分PLMN的AC接入控制，不區(qū)分MoData和MoSignal接入控制信令增強(qiáng)接入控制接入控制& &信令增強(qiáng)信令增強(qiáng)NB-IoT支持功能為：-Network sharing (up to 6 PLMNs);-Access control (per PLMN);-Cell barring and cell reservation; -Differentiation in access of exc

11、eptional reporting and normal reporting;-Intra-frequency and inter-frequency cell reselection; -Power Saving Mode;-Idle mode DRX with DRX cycle values in the “normal” range and in eDRX range;-In-order delivery;-Positioning.NB-IoT不支持的功能為:-Inter-RAT cell reselection or inter-RAT mobility in connected

12、mode (Note that in this respect NB-IoT is a separate RAT from LTE);-Public warning functions like CMAS, ETWS and PWS;-Handover and measurement reporting; -GBR (QoS);-CSG;-Relaying;-Dual connectivity;-MBMS;- Real time services;-In-device coexistence;-RAN assisted WLAN interworking;-Prose (including d

13、irect communication and direct discovery);-Minimization of Drive Tests (MDT);- Limited service state and emergency call are not supported;-CS services and CS fallback;-SSAC and ACB-skip;-Network Assisted Interference Cancelation (NAICS).NB-IoT在E-UTRAN基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，控制面優(yōu)化控制面優(yōu)化CP 模式模式 MME承擔(dān)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功。 支持IP/NonI

14、P數(shù)據(jù)傳輸 PDN to SCEF 只支持NonIP數(shù)據(jù)傳輸 無需DRB,沒有S1-U 減少信令開銷CP 模式總體流程模式總體流程CP模式基站相關(guān)信令模式基站相關(guān)信令注:The UE may also indicate in a Release Assistance Information in the NAS PDU whether Downlink data transmission (e.g. Acknowledgement or response to Uplink data) subsequent to the Uplink Data transmission is expected

15、 or not.用戶面優(yōu)化用戶面優(yōu)化UP 模式模式 UU口和S1-U數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程沒有任何改變 增加suspend/resume過程，減少信令UU口和S1-AP口信令 一個(gè)用戶最多支持2個(gè)DRB,均為NGBR承載UE-stores the AS information;eNodeB:-stores the AS information, -the S1AP association and the bearer context for that UE;-AS Context should be transferred between the eNodeBs;MME - stores the S1A

16、P association and the bearer context for that UE;跨站的跨站的Resume過程過程ResumeID組成組成:20bit ENBID+20bit ENB內(nèi)內(nèi)UEIDCPCP和和UPUP模式的模式的關(guān)系關(guān)系 UE在Attach過程指示MME自己希望采用數(shù)據(jù)傳輸模式，MME做最終的決策。 CP模式是UE必須支持的，UP模式可選。 一條RRC連接可以同時(shí)支持CP和UP模式數(shù)據(jù)的傳輸。 RRC連接可以從沒有激活安全之前 “TM PDCP / no PDCP” 模式(CP方式)轉(zhuǎn)換到“normal PDCP”（UP模式），但是不能反向轉(zhuǎn)換。 RAN2假設(shè)，如

17、果UE丟失了上下文，由NAS層選擇是重新進(jìn)行DRB建立(UP)過程，還是通過CP進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。系統(tǒng)信息 靜態(tài)配置，無需PDCCH動(dòng)態(tài)指示 MIB中廣播SIB1的調(diào)度信息，SIB1中指示其它SIB的調(diào)度信息 SI窗長和周期均被擴(kuò)展si-WindowLength for NB-IoT is ENUMERATED ms160, ms320, ms640, ms960, ms1280, ms1600,si-Periodicity for NB-IoT is ENUMERATED rf256, rf512, rf1024, rf2048, rf4096, rf8192, rf16384SIB1 - 小區(qū)

18、接入和選擇，其他SIB調(diào)度信息SIB2 -無線資源配置信息;SIB3 - 同頻、異頻小區(qū)重選信息;SIB4 用于重選的同頻鄰小區(qū)信息;SIB5 用于重選的異頻鄰小區(qū)信息;SIB14 接入控制;SIB16- GPS time and UTC info MIB中包含ValueTag,指示系統(tǒng)信息的變化 SIB1中包含ValueTagList指示其他SIB的變化 系統(tǒng)信息有效期從3小時(shí)擴(kuò)展到24小時(shí) 系統(tǒng)信息變化只需在PDCCH 通過Direction information指示，無需載空口發(fā)Paging信令 連接態(tài)的UE無需監(jiān)聽系統(tǒng)信息的變化系統(tǒng)信息調(diào)度系統(tǒng)信息內(nèi)容系統(tǒng)信息更新l不同覆蓋等級(jí)的UE空口發(fā)送Paging的重復(fù)次數(shù)不同l支持?jǐn)U展Drx,最大paging eDRX cycle 等于1024 HSFNl核心網(wǎng)和UE在