NB-IOT关键技术及应用PPT学习课件.ppt

Title:,Type:,Arial,Size：32-24-pt,Color：The ZTE blue,Subtitle:,Type:,Arial,Size：20pt,Color:The ZTE green,G143,B212,R140,G198,B62,R90,G203,B245,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,Title:,Type:,Arial,Size：24pt,Color：The ZTE blue,Subtitle:,Type:,Arial,Size：16-20pt,Color:The ZTE green,G143,B212,R140,G198,B62,R90,G203,B245,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,Title:,Type:,Arial,Size：22-24pt,Color：The ZTE blue,Subtitle:,Type：,Arial,Size：14-18pt,Color:The ZTE green,G143,B212,R140,G198,B62,R90,G203,B245,ZTE,All rights reserved,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,秘密,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,NB-IoT,关键技术及应用,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,目录,NB-IoT,演进史,2015,年,9,月，,3GPP,在美国凤凰城通过了名为,NB-IoT,的,Work Item,（,WI,）立项决议,2014,年,5,月，提出了窄带技术,NB M2M,2015,年,5,月融合,NB OFDMA,形成了,NB-CIOT,2015,年,7,月份，,NB-LTE,跟,NB-CIOT,进一步融合形成,NB-IoT,NB-IoT,标准在,3GPP R13,出现，并于,2016,年,6,月份冻结。,2016,年年底进入商用状态。,NB-IoT,演进史,R13,RAN1,，,RAN2,，,RAN3,已经在,2016,年,6,月冻结；,RAN4,在,11,月份冻结。,R14,R14,预计,2017,年,6,月冻结。立项点：,Positioning,Multicast,Mobility and service continuity enhancements,。,R15,目前未公开研究方向。会集中在基于,5G,架构进一步增强，特殊需求增强：容量、节能、高速等。,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,目录,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,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。,网络架构,NB-IoT,独立组网,1,）,C-SGN:,由,MME/SGW/PGW,组成,2,）,PGW,可以独立实现,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,NB-IoT,关键技术与特点,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。,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，相对于普通,LTE,，基带复杂度降低,10%,，射频降低约,65%,。,Release 8,Release 8,Release 12,Release 13,Release 13,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,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,200 kHz,UE transmit power,23 dBm,23 dBm,23 dBm,20 dBm,23 dBm,Modem complexity,100%,80%,40%,20%,15%,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。,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。,NB-IoT,关键技术与特点,扩展的不连续接收,(DRX),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。,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.,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,增强,16.8dB,。,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,。,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,MMESCEFCIoT Services;,2),UE,MMESGW/PGW CIoT Services,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);,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 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.,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,关键技术与特点,用户面优化,RRC,挂起流程（,Suspend Connection procedure,）,NB-IoT,关键技术与特点,用户面优化,RRC,恢复流程（,Resume Connection procedure,）,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,；,NB-IOT UE,可以在,Anchor carrier,和,No-anchor carrier,上传输，但不支持同时在,Anchor carrier,和,No-anchor carrier,收发数据。,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,目录,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。,283,242,NB-IoT,MHz,880,CDMA,879.106,独立部署,Stand-alone,保护带部署,Guard-zone,LTE Bandwidth,Guard-band for NB-IoT,LTE Bandwidth,带内部署,In-band,1 PRB for NB-IoT,NB-IoT,网络部署,部署方式,频谱,共存,小区峰值速率,覆盖,容量,独立部署,频谱独占，不存在与现有系统共存问题,与,GSM,共站共存需,200KHz,保护间隔，与,CDMA,需,285KHz,DL 130kbps,UL 240kbps,MCL164dB,重发次数少，速率高,119234/,小区,随机接入容量受限,保护带部署,需考虑与,LTE,共存问题，如干扰规避，射频指标等,NL,共站无需保护间隔,DL 130kbps,UL 240kbps,MCL164dB,重发次数多，速率高,34447/,小区,寻呼容量受限,带内部署,需考虑与,LTE,共存问题，如干扰规避，射频指标等,NL,共站无需保护间隔，但需要避开,PDCCH,，,PRS,等,DL 95kbps,UL 240kbps,MCL164dB,重发次数多，速率低,18201/,小区,下行业务信道受限,NB-IoT,网络部署,NB-IoT,同频组网：,NB-IOT,置于频段的高端，避免跟,GSM-R,潜在影响，占用一个,200KHz,频点，跟,GSM,及联通之间各留一个频点的保护间隔。,GSM,需要清除两个频点，对于,GSM,网络影响可以忽略。,NB-IoT,异频组网：,NB-IOT,置于频段的高端，避免跟,GSM-R,潜在影响，占用三个,200KHz,频点，跟,GSM,及联通之间各留一个频点的保护间隔。,GSM,需要清除,4,个频点，对于,GSM,网络影响可以忽略。,LTE,频率设置：,LTE,初始带宽,5MHz,，建议中心频率,940.1MHz,；当带宽扩展到,10MHz,时，无需修改中心频率。对于,934935,可用区域用于,GSM,，不可用区域由,LTE,占用下边缘，互调影响最低。,升级方案：由,GSM,基站升级到,GN,双模基站。传统基站不支持升级，需多载波基站可支持升级。需要增加主控板和基带板，后期演进至,FDD,需要替换,RRU,，工程改动量大。,新建方案：新建,LN,双模基站。一步到位，新建,BBU,和,RRU,，开通,FDD,网络。可同时实现,eMTC,和,NB-IoT,。,建议采用新建方案。,中移组网方案,NB-IoT,网络部署,现网干扰：与,GSM,共站部署，需要,200MHz,的保护带。与,FDD,共站部署，由于,LTE,本身有保护带，不需要额外保护带。与,GSM,不共站部署，除了保护带外，还需要空间距离解决干扰问题。,过渡方式：,20M LTE,和,10M GSM,上部署,NB-IOT,，采用,stand-alone,模式。,NB-IoT,占用一个,200KHz,独立频点，跟,GSM,留一个频点的保护间隔。,GSM,需要清除两个频点，对于,GSM,网络影响可以忽略。,LTE,配置无需调整。,终极方式：在,LTE,和,GSM,保护带压缩模式上配置,NB-IoT,。即在,20M+10M LTE,和,2.4M GSM,上配置,NB-IoT,。这种方式只能采用,In-band,方式配置占用,LTE,的,3,个,RB,，对于,LTE,影响不大。,升级方案：多载波基站支持直接升级。需要升级主控板和基带板，还需根据容量需求增加基带板。可由现有,LTE,基站直接进行升级。,新建方案：不管是,N,单模，还是,NG,双模，都需要新建,BBU,和,RRU,，成本较高。建议采用升级方案。,联通组网方案,NB-IoT,网络部署,Stand-alone,组网方案：,CDMA,退掉,3,或,4,个频点（,3M LTE+CDMA,共组网,3,个，,5M LTE+CDMA,共组网,4,个）部署,LTE,小区情况下，可实现,stand-alone,部署。如果,NB-IoT,和,CDMA,共射频共基站部署，需要,285KHz,保护间隔。,In-band,组网方案：,CDMA,退掉,3,或,4,个频点（,3M LTE+CDMA,共组网,3,个，,5M LTE+CDMA,共组网,4,个）部署,LTE,小区情况下，,NB-IoT,可以与,3MHz,LTE,进行,In-band,部署，但对,LTE,性能影响较大。,LN800,新建方案方案：新建双通道,LN RRU,，新建,LN,双模,BBU,（,LN,双模共,CC+LN,双模基带板），但需增加天馈，成本较高。,CLN800,升级方案：,CLN,三模,RRU,替换,CDMA RRU,，增加,LN,双模主控板，增加,LN,基带板，可利用旧天馈，成本略低。,L1800,升级,LN800,方案：新增,800MHz LN,双模,RRU,，升级主控板支持,LN,双模，增加,LN,基带板，现有,LTE 1800,基站升级，建设便利，成本最低。,电信组网方案,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,目录,自主异常报告业务类型：如烟雾报警探测器、设备工作异常等，上行极小数据量（十字节量级），周期多以年、月为单位。,自主周期报告业务类型：如公共事业的远程抄表、环境监测等，上行较小数据量（百字节量级），周期多以天、小时为单位。,远程控制指令业务类型：如设备远程开启,/,关闭、设备触发上行报告，下行极小数据量（十字节量级），周期多以天、小时为单位。,软件远程更新业务类型：如软件补丁,/,更新，上行下行较大数据量需求（千字节量级），周期多以天、小时为单位。,NB-IoT,典型应用场景,NB-IoT,技术可满足对低功耗、长待机、深覆盖、大容量有所要求的低速率业务，更适合静态业务、对时延低敏感、非连续移动、实时传输数据的业务场景。,NB-IoT,典型应用场景,公共事业,智能水表,智慧水务,智能气表,智能热表,智慧城市,智能停车,智能路灯,智能垃圾桶,智能井盖,消费电子,独立可穿戴设备,智能自行车,慢病管理系统,老人小孩宠物管理,设备管理,设备状态监控,白色家电管理,大型公共基础设施,管道管廊安全监控,智能建筑,环境报警系统,中央空调监管,电梯物联网,人防空间覆盖,智慧物流,冷链物流,集装箱跟踪,固定资产跟踪,金融资产跟踪,农业与环境,农业物联网,畜牧业养殖,空气实时监控,水质实时监控,其他应用,移动支付,智慧社区,智能家居,文物保护,NB-IoT,典型应用场景,NB-IoT,技术和传感器结合，全密封外壳，低成本、散布在田野、水下、山林，只要网络覆盖到位，可辅助农业生产上升一个大台阶。,对于城郊和一些覆盖到位的区域，,NB-IoT,可大大提升水产养殖、大棚、花卉等高附加值的农业生产流通领域。,农业物联网通常采用,M2M,、,Zigbee,、,433MHz,、,WiFi,、有线等方式，主要问题集中在网络覆盖、供电和成本方面。,