1、A1窄带物联网技术窄带物联网技术NB-IOT应用交流材料应用交流材料中国电信股份有限公司宜昌分公司2023年5月A2目录CONTENTSCONTENTS物联网发展趋势及中国电信NB-IoT网络发展规划4321NB-IoT技术优势NB-IoT技术简介NB-IoT典型应用及典型解决方案A3Massive IoT应用特点应用特点当前采用当前采用2/3/4G承载物联网应用的主要问题承载物联网应用的主要问题终端功耗过高功耗过高（使用5Wh电池，2G终端待现网能力差距2/3G无法满足海量终端海量终端应用需求（每200kHz带宽下：2G：2.5万3G：3万）典型场景网络覆盖不足网络覆盖不足，例如：室内的无线
2、抄表、边远地区的环境监控和地下资源监控（4G规划指标穿透1层墙）终端种类多、批量小，开发门槛高，通信模块成本高，综合成本高成本高海量终端海量终端增强型能源效率增强型能源效率低成本低成本低数据吞吐量低数据吞吐量静态应用场景静态应用场景广覆盖广覆盖近期主流物联网应用对通信技术提出新的需求A4中速率中速率(1-10Mbps)智能建筑，电梯卫士，低 端M2M汇聚等低速率低速率(200kbps)抁表，停车，物流监控，农林 牧渔，传感，追踪业务等LPWALPWA高速率高速率(10Mbps)视频监控、智慧 医疗、智慧城市 等 MTC/eMTC/LTE-V 2G:GPRS|CDMA2K1X 4G:LTE/LT
3、E-A 3G:HSPA/EVDO/TDS WiFi 802.11技术网络要求网络要求2020年全球年全球CIoT连接占比分布连接占比分布 NB-IoT SigFox/LoRa 短距无线，如ZigBee5%25%70%网络接入技术网络接入技术高速率(10Mbps)中速率(1-10Mbps)低功耗低速率(200Kbps)深度覆盖(20dB)低功耗(10年)低成本(5$)物联网市场分类和竞争技术LPWA(Low Power Wide Area,低功耗广覆盖低功耗广覆盖)应用占整个物联网连接规模接近应用占整个物联网连接规模接近70%A5LTE-MNB-IoTLTE覆盖标准 155dB164dB10 y
4、ears510 years不敏感1Mbps10Mbps500km/h350km/h不敏感$510/模组不敏感（18k）50k$5/模组1msLoRa 10years N/A$7/模组10K5G155dB100ms10S30Km/h吞吐量覆盖能力终端寿命移动性时延成本容量用户数增加用户数增加覆盖增强覆盖增强移动性增强移动性增强速率提升速率提升GSA统计已有统计已有24个运营商确定个运营商确定NB-IOT建设计划，预计建设计划，预计2017年底将会有年底将会有20个个NB-IoT网络实现商用网络实现商用30km/hNB-IoT为窄带低速大连接数物联网场景提供最佳解决方案A6中国电信利用800M频段
5、重耕时机将在国内率先全网商用NB-IoTA7目录CONTENTSCONTENTS物联网发展趋势及中国电信NB-IoT网络发展规划NB-IoT技术优势NB-IoT技术简介4321NB-IoT典型应用及典型解决方案A8什么是NB-IoT？nStand-lone：独立载波组网 一个载波带宽一个载波带宽 n下行下行12个个15Khz子载波子载波n上行上行3.75Khz或或15Khz小区峰值速率小区峰值速率 n上行最大上行最大:n下行最大下行最大:NB-IOT的三种部署方式的三种部署方式 nGuard band：利用LTE系统边缘保护带上没有使用的资源块nIn-band：利用LTE系统中的资源块A9NB
6、-IoT的关键技术窄带传输NB-IoTNB-IoT的关键技术：窄带传输的关键技术：窄带传输下行下行使用NB-OFDMA（正交频分多址）系统，使用72个频宽为2.5KHz的子载波(Subcarrier)传输，使频谱有更高的使用效率，并在同一个蜂窝网络允许大量的设备同时使用，提供更广的覆盖范围，其能够使用在一个LTE的资源区块（Resource Block,RB）内（180kHz频宽），或者是在没有使用到之RB旁的保护间隔(GP)，亦或是使用独立出来的一个专用频谱；上行上行使用的是FDMA的系统搭配 GMSK(高斯最小频移键控)或者是PSK（相移键控）的调制，其可以提高频谱的使用效率，并且降低元件
7、的复杂度；NB-OFDMANB-OFDMA频谱频谱A10NB-IoT的关键技术eDRXNB-IoTNB-IoT的关键技术的关键技术：eDRX(Enhanced Discontinuous Reception,延长的非连续接收模式）在R13标准，定义改进eDRX，其为延长原本DRX的时间，使UE在DRX的次数及频率上可以减少，以达到更省电的目的，但UE在进行长时间的DRX周期后，本身的计时器可能会发生不准确的情况，就会让UE与核心网之间发生不同步的情况，因此基站必须时常与UE进行同步，而在UE离开eDRX模式时，也要发出多笔传呼讯号，让UE在时间不同时依旧可以收到传呼讯号。扩展的Long DRX
8、可使LTE-M 和NB-IoT的电池使用寿命超过寿命超过10年年，同时保持了机械工业过程监控或家庭自动化等用例所需的下行链路的可达性。A11NB-IoT的关键技术半双工Half DuplexNB-IoTNB-IoT的关键技术：半双工的关键技术：半双工Half DuplexHalf Duplex半双工模式在3GPP R8时定义，R12时列出type A 与type B两种类型，其中其中Type B为为Cat.0专用专用。type A下，UE在发送上行信号时，其前面一个子帧(Subframe)的下行信号中最后一个符元(Symbol)不接收，用来作为保护间隔(Guard Period,GP)；typ
9、e B下，UE在发送上行信号时，其前面的子帧与后面的子帧都不接收下行信号，使得保护间隔增大，对于设备的要求更加得降低，并且也使讯号的可靠性上升。UE-Category半双工方式Category1Type ACategory2Type ACategory3Type ACategory4Type ACategory5Type ACategory6Type ACategory7Type ACategory8Type ACategory9Type ACategory10Type A.Category0TypeBCat.MNB-IOT$半双工半双工只需要多一个切换器去改变发送或接收的模式，比起全双工(F
10、ull Duplex)所需的元件，成本更为低廉，并且也能够降低电力的消耗。A12NB-IoT的关键技术半双工Half DuplexPSMPSM（Power Saving Mode，省电模式）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。若终端支持PSM，在Attach或TAU(跟踪区更新)的过程中，会向网络申请一个启动计时器(Active Timer)，当设备从连连接状态接状态转移到空闲状态空闲状态后，该定时器开始运行；当定时器终止时，设备进入省电模式。省电模式中，UE不再监听寻呼信号，近似于关机的状态，但UE还是注册在网络中，因此不需要重
11、新连接或建立分组数据网络的连接，直到UE要再对外发送数据，或者TAU的周期到了，才会恢复到连接的状态。TAU TAU Cycle/Cycle/Trans.CycleTrans.Cycle2.56s2.56sRel.8Rel.810.2410.241s1s1min1min10min10minRel.12Rel.121h1h2h2h1 day1 day15min15min3.73.74.54.54.94.94.94.94.94.94.94.94.94.91hour1hour8.18.113.813.817.017.017.817.817.917.917.917.917.917.91 day1 da
12、y13.213.239.139.184.984.9108.0108.0110.8110.8111.1111.1111.3111.31 week1 week13.513.542.042.099.499.4132.1132.1136.2136.2136.6136.6137.0137.01 month1 month13.613.642.342.3101.6101.6135.9135.9140.2140.2140.7140.7141.1141.11 year1 year13.613.642.542.5102.3102.3137.1137.1141.4141.4141.9141.9142.3142.3终
13、端在不同的终端在不同的TAU周期与传送周期的耗电情况（月）周期与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A13目录CONTENTSCONTENTS4321物联网发展趋势及中国电信NB-IoT网络发展规划NB-IoT技术优势NB-IoT技术简介NB-IoT典型应用及典型解决方案A14NB-IoT的四大优势20dB 增益增益1$芯片成本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 年年电池寿命电池寿命100K连接数每小区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深覆盖窄带功率谱密度提升重传
14、次数编码增益简化协议,芯片功耗低功放效率高发射/接收时间短低功耗低功耗大连接大连接低成本低成本A15深覆盖：比LTE覆盖高20dB功率谱密度=200mW/180kHz180 KHzIOT 终终端端:200mw3.75 KHz注：注：由于由于GSM终端发射功率最大可以到终端发射功率最大可以到33dBm,NB-IOT发射功率最大发射功率最大23dBm,所以实所以实际际NB-IOT终端比终端比GSM终端功率谱密度高终端功率谱密度高7dBData Package(e.g100 byte)2G/3G/LTE终端发射功率终端发射功率功率谱密度=200mW/3.75kHzNB-IOT终端终端最多重复16次技
15、术点技术点1：功率谱密度增强：功率谱密度增强+17dB技术点技术点2：重复重复+3 12dB48倍倍NB-IOT功功率谱密度率谱密度高高A16低功耗：基于AA电池，使用寿命可超过10年Tx(23dBm):200mWRx:80mWIdle:3mWPSM:0.015mWActiveIdlePSMActive timer Active timer StartExpirationTAU/RAU timer Expiration/MOPSM和长周期定时器和长周期定时器ActiveM2M终端CloudEdgeMME基亍终端分组/业务特征下发定时器给终端：Ready timer/Active timer/R
16、AU timerExtended Long DRXDRX CycleeDRX CycleM2M终端MMEeDRX协商，MME决策省电模式省电模式减少IDLE态寺呼侦听次数PSM省电模式省电模式PSM省电模式终端空闲时关闭收发信机 99%时间在PSM状态 PSM下只占用90 定位：不要求公共/安全c行业应用：行业应用：智能垃圾箱：太阳能供电，实时监控垃圾箱是否满。城市路灯监控：下发路灯配置信息，上报故障告警信息。智能垃圾箱路灯监测业务特点：业务特点：低速率小包业务为主 移动性：不要求 时延：不敏感 能耗：不敏感（太阳能）成本：敏感 可靠性：90 定位：不要求智能抄表b业务特点：业务特点：低频小包
17、为主（1次/天）移动性：不要求时延：不敏感 能耗：敏感 成本：敏感 可靠性：99%定位：不要求行业应用：行业应用：水、电、气表自动抄表。A21典型应用：智慧工业天线天线ModemModem控制器控制器发动机控制器发动机控制器多重监视器多重监视器液压控制器液压控制器数据服务器数据服务器WebWeb应用服务器应用服务器InternetInternet用户用户（顾客，代理店，当地法（顾客，代理店，当地法 人，小松制作所）人，小松制作所）天线天线网网 车车络络 辆辆内内通信卫星传输网或手通信卫星传输网或手 机传输网机传输网GPSGPS卫星卫星a设备监测智能农业b供应链cSKT“LTE/3G”水池 监控
18、服务器“实时水池 监控Ethernet IoT Platform(Mobius)LTE IoT G/W 解决方案 无线 通信“IoT基础实时无线水池监控系统”(SUN:900Mhz)无线水质仪表(水温,DO,pH)养鳗场业务特点：业务特点：低频率小包业务为 主移动性：无 时延：不敏感 能耗：不敏感 成本：不敏感 可靠性：99 定位：不要求业务特点：业务特点：低频率小包业务 为主 移动性：广覆盖 时延：不敏感 能耗：不敏感 成本：不敏感 可靠性：99 定位：要求资产跟踪/物流跟踪业务特点：业务特点：高频率小包业务为主 移动性：广覆盖 时延：不敏感 能耗：不敏感成本：不敏感 可靠性：90 定位：要
19、求行业应用：行业应用：智慧牧场，牲口定位；监测养鱼场 水温、PH值 和氧气含量行业应用：行业应用：车辆的工作信息和位置信息通过FOMA向数据服务器传输，加工后进一步被发送给用户，并动态地提前向用户提供零部件更换和维护的建议，以及针对个别车辆的咨询服务。全球近30W装备。行业应用：行业应用：资产位置上报。A22典型应用：智慧生活a智能楼宇b跟踪小孩老人宠物附带语音功能。能耗：不敏感定位周期可以 成本：不敏感业务特点：业务特点：高频率小包业务为 主移动性：广覆盖时延：不敏感可靠性：90 定位：要求照明打印机红外转发器智能插座物联网网关亮运传感 器温湿度传感 器空调路灯WiFi短距通信范围业务特点：
20、业务特点：低频率小包业务为主 移动性：无时延：不敏感 能耗：不敏感 成本：不敏感 可靠性：90 定位：不要求行业应用：行业应用：跟踪小孩、老 人和宠物的位置。小孩定位一般配置。行业应用：行业应用：网关使用无线技 术 楼宇传感器/家电 控制/管理环境监控c土壤监测气象站业务特点：业务特点：高率小包业务为主 移动性：不要求 时延：不敏感 能耗：不敏感（太阳 能）成本：不敏感 可靠性：90 定位：要求行业应用：行业应用：监测风速、风 向、温度、湿 度、雨量、雨 强、土壤温度等信息A23NB-IoT智能停车解决方案典型组网架构为车主提供便捷丰富的 停车相关业务。NB-IoT 核心网核心网IoT管理平台
21、平台NB-IoT基站基站手机手机APP尺寸:114 x 77mm接收灵敏度:-128dBm;工作温度:-30C+80C;IP68杅料:压铸铝杅质车检器车检器3rd 智能停车服务器智能停车服务器电磁式车检器，检测车位是否 有车辆停放。NB-IoT的站点提供终端无 线接入服务，收集终端上 报的数据，幵转发给NB-IoT核心网。提供智能停车及相关运营 及增值业务。为M2M运营商客户提供管 道管理、终端管理、运营支 撑呾能力开放等业务。基亍HUAWEI CloudEdge 平台优化的IoT与用核心网 应用层协议栈适配 终端设备、事件订阅管理 API能力开放（行业，开发者）OSS/BSS（自劣开户，计费
22、）大数据分析 移劢性/安全/连接管理 无SIM卡终端安全接入 终端节能特性 时延丌敏感终端适配 拥塞控制呾流量调度低成本站点解决斱案新空口支持Massive IoT连接 停车场搜索 空闲车位查询 泊位查询 地图寻航 泊位预定 电子支付 设置管理 设备管理 人员管理 告警管理 实时数据查询 报表芯片模组车检器车检器NB-IoT基站基站NB-IoT 核心网核心网IoT管理平台平台3rd 智能停车服务器智能停车服务器手机手机APP引导屏引导屏摄像头摄像头A24智能停车传统解决方案与NB-IoT方案对比1跳网络跳网络传统非标无线方案传统非标无线方案NB-IoT方案方案可靠性&安全性私有网络，采用非授权
23、频谱，可靠性安全性差授权频谱，运营商网络保障(运营商级别的质量保障)安装中继网关需要安装，部署成本 高无需中继安装 车检器即插即用维护中继网关维护高空作业，工作量大，且不安全，维护成本高网络覆盖好，由运营商维护，不存在问题。(企业不再介入通信维护)成本1015个车检器就需要配备 一个中继网关；中继网关若无 供电，需要配备太阳能板整体成本（设备+安装+维护）下降 50%(企业投资更小)车辆检测器中继网关基站(2G/4G)传统非标无线方案传统非标无线方案车辆检测器AppNB-IoT基站NB IoT方案方案App2跳网络跳网络A25智能停车传统解决方案与NB-IoT方案对比三方共赢运营商 增加收入，孵化新的商业模式；提供增值服务，和停车场业主进行业务分成车主极大提升停车体验 节省寺找车位时间便捷支付停车场业主节省设备维护/人力开支提升停车场使用率，从而增加收入通过预定，收取额外预定费用，增加收入中继网关中继网关 维护费车检器链接费设备费用维护费用15万/每月1500/每车位4000/每月180万/年1500万4.8万/年001万车位/杭州500个网关回报（业主）短距无线方案(CNY）300万NB-IoT方案(CNY）01500万36万/年5年支出(业主)2724万1680万600 每车位/每月7200万/年07200万/年1500/每车位6000元/个3万/月A26介绍完毕谢 谢
