1、NB-IoT系统概要介绍目录目录NB-IOT应用场景应用场景1NB-IoT 概述概述2NB-IoT技术简介技术简介及与及与LTE差异分析差异分析3NB-IOT应用场景应用场景1全球物联网布局已快速全球物联网布局已快速展开展开 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 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。1.11.51.92.43.25000.10.30.50.71.11002011年2012年2013年2014年2015年2020年全球&中国M2M连接数全球中国指数 (全球)指数 (中国)国际物联网产业生态布局已全面展开
2、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人与人的通信数量接近饱和传统234G网络并不满足物联网设备大连接、低功耗、低成本的要求。物联网：拥有巨大的潜力商业蓝海物联需求存在电信行业值得期待的新业务来源数据来自：CAICT单位：亿5NB-NB-IoTIoT是发展物联网的一个新契机是发展物联网的一个新契机当前物联网发展的痛点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当前物联网碎片化现状当前物联网碎片化现状技术碎片化：
3、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：广域物联网：SigfoxSigfox，LoRaLoRa，MTC/MTC/eMTCeMTC/NB-/NB-IoTIoT，应用碎片化：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：产业碎片化：芯片、设备、网络、运营4.5G NB-IoTNB-NB-IoTIoT聚焦于低功耗广覆盖聚焦于低功耗广覆盖物联网市场，具有物联网市场，具有覆盖广覆盖广、连接多连接多、速率低、速率低、成本低成本低、功耗少功耗少、架构优等特点，、架构优等特点，或许会成为终结碎片化、统或许会成为终结碎片化、统
4、一物联网一物联网产业产业的一个契机的一个契机。全球全球40亿个运营运营商商2.3亿个小于小于6%运营商在全球物联网市场占比小，亟待运营商在全球物联网市场占比小，亟待突破！突破！占比占比典型应用场景典型应用场景智能抄表（水、电、天然气）p 特点：终端位置固定，上行延时不敏感的小数据包业务p 类似场景：油井数据采集（秒级上报，最大包约3000bit）、环境检测火灾自动报警p 特点：终端位置固定，上行延时敏感的小数据包业务p 类似场景：燃气泄漏报警、电梯故障报警、老人急救定位追踪p 特点：移动终端的上行小数据量业务+GPS定位p 类似场景：老人/幼儿实时定位、宠物追踪、物流追踪（154dB）性能测试
5、；室内或者楼梯间配电箱内条件下（144dBMCL154dB）的性能测试；室外良好环境下（MCL= X1，启动第1个GAP，X1 R_NPDCCH_max = X2，启动第1个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, threeEighth, o
6、neHalf调度调度上行上行GAPGAP引入引入 GAP配置GAP配置 针对NPUSCH信道，标准规定终端完成256ms的数据传输后，要配置40ms的UL Gap时间用来进行频率偏移的纠正，剩下的数据顺延后再发送。 针对NPRACH信道，标准规定终端完成64次Preamble重复发送后，要配置40ms的UL Gap时间用来进行频率偏移的纠正，剩下的Preamble重复顺延后再发送调度调度 调度影响性因素分析 NPDSCH和NPUSCH中的TB占用的时域长度是可变的； NPDCCH与NPDSCH和NPUSCH只能时分复用； UE单双工通信的影响； 同步信号、广播信息对资源的影响； NPDSCH/
7、NPUSCH与NPDCCH存在时延，eNB只能调度当前子帧的NPDCCH，同时确定之后一段时间的NPDSCH/NPUSCH； 在调度NNPDSCH的同时需要考虑其上行反馈NPUSCH format2的调度信息。 大重复次数对多UE调度的资源分配的影响； 数据业务的大重复次数对Paging时机的影响； 大重复次数下引入GAP的影响； 总体调度过程上下行调度选择上下行调度选择时域调度时域调度频域调度频域调度HLHL概述概述HLHL变化变化RRC_IDLE 系统消息 监听寻呼 RRC连接建立 终端控制的移动性 RRC连接挂起/恢复 UE及基站上保持接入层上下文RRC_Connected 资源调度 接
8、收发送RRC信令 收发数据NB-IoT HL层功能LTE HL层功能RRC_IDLE 系统消息 监听寻呼 RRC连接建立 终端控制的移动性 空闲态DRXRRC_Connected 资源调度 接收发送RRC信令 收发数据 网络控制的移动性（切换、测量报告） 监听寻呼和系统消息 信道质量反馈广覆盖大连接低功耗低成本系统信息优化延长系统信息的有效性；优化小区接入和小区重选信息空闲态优化延长DRX周期长度，扩大寻呼发送窗长接入控制优化优化AS层接入控制，异常报告接入优先信令优化取消SRB2,SRB1可传输承载小数据业务EUTRA优化HLHL变化内容变化内容控制面优化MME支持通过NAS信令进行的数据转
9、发，无需建立DRB用户面优化UU和S1-U的数据转发过程不变，简化UU口和S1-AP的信令交互，EPS优化lUE对小区的选择需要同时满足Srxlev 0 (RSRP) AND Squal 0(RSRQ)l支持小区同频和异频重选，不区分频点优先级，按RSRP的rank排序l同频小区支持配置个性偏移，异频小区不支持配置个性偏移l不支持异系统测量l 支持RLF(无线链路失败)检测连接态移动性管理移动性管理IDLE态l CP模式的SRB1 bis(no pdcp)和UP 模式SBR1 (normal pdcp)使用不同的逻辑通道IDl RRC连接建立请求增加UE是否支持multitone和multiP
10、RB的字段l RRC连接建立取消紧急呼叫、高优先级接入的cause,增加异常上报l RRC连接reject中WaitTime扩大取值范围l支持小区reserve和小区Barl支持分PLMN的AC接入控制，不区分MoData和MoSignal接入控制信令增强接入控制接入控制& &信令增强信令增强NB-IoT支持功能为：-Network sharing (up to 6 PLMNs);-Access control (per PLMN);-Cell barring and cell reservation; -Differentiation in access of exceptional rep
11、orting 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不支持的功能为:-Inter-RAT cell reselection or inter-RAT mobility in connected mode (Note t
12、hat 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 direct commun
13、ication 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基础上进行了简化，控制面优化控制面优化CP 模式模式 MME承担了数据转发功。 支持IP/NonIP数据传输 PDN to
14、 SCEF 只支持NonIP数据传输 无需DRB,没有S1-U 减少信令开销CP 模式总体流程模式总体流程CP模式基站相关信令模式基站相关信令注: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 or not.用户面优
15、化用户面优化UP 模式模式 UU口和S1-U数据转发过程没有任何改变 增加suspend/resume过程，减少信令UU口和S1-AP口信令 一个用户最多支持2个DRB,均为NGBR承载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 S1AP associatio
16、n and the bearer context for that UE;跨站的跨站的Resume过程过程ResumeID组成组成:20bit ENBID+20bit ENB内内UEIDCPCP和和UPUP模式的模式的关系关系 UE在Attach过程指示MME自己希望采用数据传输模式，MME做最终的决策。 CP模式是UE必须支持的，UP模式可选。 一条RRC连接可以同时支持CP和UP模式数据的传输。 RRC连接可以从没有激活安全之前 “TM PDCP / no PDCP” 模式(CP方式)转换到“normal PDCP”（UP模式），但是不能反向转换。 RAN2假设，如果UE丢失了上下文，由N
17、AS层选择是重新进行DRB建立(UP)过程，还是通过CP进行数据发送。系统信息 静态配置，无需PDCCH动态指示 MIB中广播SIB1的调度信息，SIB1中指示其它SIB的调度信息 SI窗长和周期均被扩展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 - 小区接入和选择，其他SIB调
18、度信息SIB2 -无线资源配置信息;SIB3 - 同频、异频小区重选信息;SIB4 用于重选的同频邻小区信息;SIB5 用于重选的异频邻小区信息;SIB14 接入控制;SIB16- GPS time and UTC info MIB中包含ValueTag,指示系统信息的变化 SIB1中包含ValueTagList指示其他SIB的变化 系统信息有效期从3小时扩展到24小时 系统信息变化只需在PDCCH 通过Direction information指示，无需载空口发Paging信令 连接态的UE无需监听系统信息的变化系统信息调度系统信息内容系统信息更新l不同覆盖等级的UE空口发送Paging的重
19、复次数不同l支持扩展Drx,最大paging eDRX cycle 等于1024 HSFNl核心网和UE在Attach/TAU过程协商UE级Drx周期和寻呼时间窗PTWl核心网在S1口paging消息中通知基站UE的drx周期、PTW，基站根据UEID计算PO和PH,在PTW内每个PF的PO给UE发送寻呼消息l核心网保证在PTW到来之前将Paging消息发送给eNBl基站在UE上下文释放消息通知推荐的小区和基站信息，以及UE覆盖等级等辅助信息信息l核心网在S1口paging消息中可以指定小区或基站信息以及UE覆盖等级，基站在给定范围内进行寻呼l寻呼失败后，核心网可以扩大寻呼范围进行寻呼。Paging优化Paging and DRX in idle modePaging准则
