NB-IOT介绍.ppt

NB-IoT系统概要介绍,目录,智能的表,智能的车 智能的家,业务驱动,国家战略推动,智能的工业 全球物联网连接数,物联网 (Internet of Things),生态环境成熟,工业互联网 工业4.0,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 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,中国制造2025 互联网+ 3,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,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,覆盖,速率,WIFI （短距高速） Bluetooth ZigBee Z-Wave （短距低速）,3G/4G （长距高速） 2G LPWA （长距低速）,预计到2025年物联网连接数250亿 来源于: machina research,NB-IoT和LoRa均为低功率广覆盖技术,IoE长距离,超低成本 Weightles 高可靠,超低功耗 OnRamp高速率,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, ,5G 全连接 Sigfox LoRa 超大连接 HaLow超低时延 s ,全球物联网布局已快速展开,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。,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,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,NB-IoT是发展物联网的一个新契机,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 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/NB-IoT， 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,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。,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,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,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）,NB-IoT,NB-IOT关键需求及性能指标,大连接，接入能力增强,低功耗、低成本设计,覆盖能力增强,大,低,强,室外大覆盖，室内穿透能力提升,比现有GPRS网络提升,20dB,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,终端单天线、半双工 上行多子载波传输 简化终端的下行接收：QPSK、咬尾卷积码、不支持RV版本 /2-BPSK与/4-QPSK调制：降低PAPR eDRX: 周期最长43min 系统信息有效时间延长至24h,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（100bit3kbit，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,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 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,业务模型,20200byte 小数据包低频率发送,30分钟1天 时延不敏感,NB-IoT关键特性 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 eDRX(Extended DRX)扩展DRX周期，最长2.91小时 长周期TAU，减少发送位置更新，降低功耗,仅支持小区选择和重选，减少测量开销,CONNECTED,IDLE,PSM,CONNECTED,IDLE,MO signaling (TAU or UL traffic),Paging,Paging,Paging,Active Timer Expiry,Paging or MO signaling (TAU or UL traffic),低功耗技术 终端99%时间在PSM状态 Connected:80mw Idle:3mw PSM:0.015mw,做领先的综合智能信息服务运营商,NB-IoT关键特性 覆盖增强 NB-IoT与其他系统覆盖对比,20dB+覆盖增强用于提升室内覆盖深度和覆盖概率,15,有待测 试验证,NB-IoT的部署方案：Standalone优先,基于LTE带外或GSM频段内选取200K作为主载波进行部署。 上行功率谱密度比GSM最多提升16.8dB 频带资源丰富，覆盖最好 第一阶段：900M FDD部署,基于LTE保护带选取200K做主载波进行部署。 暂无功率谱密度增益的评估结果 频带资源少，覆盖一般 基本不考虑,基于LTE带内选取200K作为主载波进行部署 上行功率谱密度比LTE提升6dB 频带资源丰富，覆盖较差 商用后期可能考虑,部署方案,NB-IoT测试需求,低功耗测试,a)需根据具体的业务类型构建贴近现实的功耗模型； b)终端电池自放电情况测试； c)在不同的环境条件及业务模型下终端整机耗电测试； d)为降低终端耗电所采用的终端休眠机制测试等,大容量测试,远覆盖测试,a)在确定资源配置下支持同时接入的最大用户数目； b）基于给定上行业务模型的上行连接数目/容量极限测试； c)基于给定下行业务模型的下行连接数目/容量极限测试； d)基于给定上下行混合业务模型的连接数目/容量极限测试；,a）下行信号强度、覆盖半径等下行覆盖的关键技术指标 b)上行覆盖能力也对终端的射频发射功率、OTA、带外干扰等指标进行考察； c)测试在不同信道条件下的系统性能： 地铁与地下室环境下（MCL154dB）性能测试； 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 144dB）的性能测试。,其他LPWA技术：LoRa和SIGFOX, 兴起于法国的Sigfox公司以超窄带(UNB，Ultra Narrow Band)技术建设物联网设备专用的无线网络。 Sigfox公司目标成为全球物联网运营商，通过自建及与 运营商等各方合作方式部署网络，向客户提供物体联 网、API接口、云计算Web服务，客户可通过每台设备 每年约1美元打包价购买服务。 Sigfox相对封闭，生态系统构建相对缓慢。 Sigfox向芯片制造商免费提供技术，鼓励芯片厂家在其 产品中集成Sigfox技术。TI、Intel、Atmel、Silicon Lab等公司均生产支持Sigfox技术的各种芯片。 Sigfox网络已覆盖法国、西班牙全全境，美国、荷兰和 英国部分城市。, LoRa是由Semtech公司研发的低功耗广域 网无线通信技术 LoRa联盟成立于2015年3月，目前拥有超过 290多家成员。包括运营商、系统、软件、 芯片、模组、云服务、应用厂商，构成完整 的生态系统。 LoRa产业链成熟比NB-IoT早，针对物联网 快速发展的业务需求和技术空窗期，部分运 营商选择部署LoRa，作为蜂窝物联网的补 充，如Orange, SKT, KPN, Swisscom等。 目前，LoRa相对于SiGfox更成熟些,NB-IoT与LoRa技术对比 LoRa与WIFI或WLAN没有任何关系，属于一种新型的基于 1GHz 以下的超长距低功耗数据 传输技术，与WIFI唯一的相似点在于均利用非授权频段，但频段也不同，LoRa利用1GHz以 下频段，而WIFI在2.4/5.8GHz,NB-IoT与LoRa产业链对比 LoRa的技术标准成熟更早一些，因此其商业应用、芯片和终端方面相比NB目前来看更早 一些。 NB-IoT产业链逐渐完备，全球产业联盟加速行业发展，随着NB的成熟商用，其终端、产 业链预计要比LoRa有更大的优势。,NB-IoT与LoRa组网对比 成本高：LoRa需要全新部署，在LoRa和NB达到相同的覆盖率情况下，需要大规模建 设与800M一样的LoRa站点数，成本巨大。 性能无保障：LoRa不同于NB，采用非授权频段，类似WiFi，如果大规模建设后其相互 之间干扰问题没有很好的解决办法，这个相比NB这种蜂窝网络来说是个非常大的短 板。,NB-IoT与LoRa对比小结, ,技术指标角度：NB与LoRa没有太大差异，但LoRa在频率使用和网络架构方面存在劣势 产业链方面：目前LoRa产业成熟更早一些，因此其商业应用、芯片和终端方面相比NB目前来看 更早一些，但随着NB的成熟商用，其终端、产业链将比LoRa有更大优势； 组网方面： LoRa的网络部署由于是全新的东西，对于电信运营商来说如果部署LoRa需要全新建设全套LoRa设备，包括 LoRa的基站、网络服务器部分，无法通过对WiFi升级的方法部署 NB由4G升级部署，从中国电信来说目前确定就是跟随800M LTE网络部署，待800M LTE网络部署后可以在其 基础上经过简单的软件升级即实现NB和LTE双模网络 LoRa频率使用非授权频谱，干扰问题无法解决，据了解目前国内未对LoRa进行无线电发射设备型号核准 商业模式方面：LoRa使用非授权频段、终端的认证不经过网络平台，电信运营商运营无法管控， 相比其他运营方没有优势。 NB-IoT比LoRa更适合在运营商级网络中大规模部署,LPWA技术比较,系统演进 未来2G将普遍退网,覆盖容量 3G/4G未针对物联网优化,成本功耗 3G/4G模组成本功耗高,运营商需要更具竞争优势的技术支持低功耗低成本低速率海量物联网连接 综合来看NB-IoT在覆盖、成本、功耗方面具有一定优势,NB-IoT竞争分析 移动面临NB-IoT和eMTC技术选择困境 如900M同时部署NB和FDD LTE，面临政策风险，如仅 部署900M NB-IoT，成本巨大，投资回报率不高 如现网TD-LT