NB-IOT系统概要介绍.ppt

1、a,1,NB-IoT系统概要介绍,目录,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

2、源,数据来自：CAICT,单位：亿,NB-IoT是发展物联网的一个新契机,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

3、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,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

4、随机接入,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

5、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

6、测试； 室外良好环境下（MCL 144dB）的性能测试。,NB-IoT网络架构,NB-IOT网络主要增加了业务能力开放单元（SCEF）用于控制面优化及非IP传输； MME和SCEF直接新增T6接口、HSS和SCEF之间新增S6t接口； 新增第三方能力服务器（SCS）和第三方应用服务器（AS）； SCEF和SCS/AS为非必须单元，可由PGW升级支持非IP传输；,NB-IoT协议栈架构-基于SGi的控制面优化,UE的IP数据/非IP数据封装在NAS数据包中； MME执行了NAS数据包到GTP-U的转换； 无SCEF单元，需要S/P-GW升级；,NB-IoT协议栈架构-基于T6的控制面优化,UE的

7、IP数据/非IP数据封装在NAS数据包中； MME执行了NAS数据包到Diameter数据包的转换； MME和SCEF之间无UDP数据传输；,NB-IoT物理层,空口方案,下行类似LTE，但是更简化，覆盖增强只靠重复发送； 上行除了重复发送外，还引入更小的子载波间隔和单通道传输方式,NB-IoT物理层,帧结构 下行只有15kHz子载波间隔，帧结构与LTE一致 上行帧结构与子载波间隔有关：15kHz帧结构与LTE一致，3.75kHz时隙拉长,NB-IoT物理层上行,NB-IoT的上行物理信道 NB-IoT不支持CSI上报，不支持Scheduling Request上报 不支持NPUSCH上业务数

8、据与ACK/NACK复用传输 NB-IoT的上行物理信号 LTE: 基于SRS进行TA调整 NB-IoT: 基于DMRS进行TA调整 LTE: 基于SRS进行上行链路自适应 NB-IoT: 新算法 LTE: 基于SRS的波束赋型和AoA计算 NB-IoT: 不支持,NB-IoT NPRACH,LTE PRACH 多子载波传输（中间6个PRB） 子载波间隔为1.25kHz Preamble为正交的ZC序列，频域映射 无跳频 不支持重复发送,NB-IoT NPRACH 单子载波传输 子载波间隔为3.75kHz 使用全1序列，时域映射 跳频传输 覆盖增强：支持重复发送,基站通过SIB2广播配置最多三

9、组重复等级以及每组重复等级的RSRP门限，： 终端根据RSRP门限选择合适的重复等级进行随机接入 R13 NB-IoT只支持竞争的随机接入，过程与LTE相同,NB-IoT NPUSCH format 1,用于传输上行业务数据的物理信道 仅支持RV0和RV2两种冗余版本 帧结构、resource unit长度、调制方式都与传输方式有关： 支持跨resource unit的TB映射 重复发送（cyclic repetition），最大重复次数128,基站调度子载波间隔不同的UE在一个上行子帧进行传输时会产生互干扰,NB-IoT NPUSCH format 2,仅用来进行NPDSCH的ACK/NAC

10、K反馈的物理信道 与NPUSCH format 1是完全不同的物理信道，不支持两种物理信道的单子帧复用传输 重复次数由RRC信令准静态配置,NB-IoT物理层下行,协议规定的物理信道 没有REG概念 不支持NPDSCH与NPDCCH在同子帧上时分复用 只支持单端口/双端口SFBC，要求所有下行物理信道使用相同传输模式 协议规定的物理信号,NPBCH,NPBCH与LTE PBCH的主要区别： NPBCH的周期拉长为640ms（LTE为40ms） MIB payload bit增至34bit（LTE24bit） 引入了重复发送的机制,通过NB-MIB主要指示： 部署模式 系统帧号 SIB1的调度信

11、息 系统信息valuetag,NPDSCH,与LTE PDSCH相比，NB-IoT下行设计主要考虑降低终端处理的复杂度，以及覆盖增强 支持跨子帧的TB映射,NPDCCH,NPDCCH与LTE PDCCH的主要区别 不定义REG，CCE由时频两维资源定义，只支持聚合等级1和2 不支持NPDCCH与NPDSCH的频分复用传输 引入重复发送（only for AL=2），次数12048,NPDCCH 1,NPDCCH 2,AL=1：单子帧最多调度2个UE,NPDCCH 1,下行单子帧,NPDCCH,DCI N0（上行调度授权） NPUSCH：调度延时、重复次数、MCS -Access control

12、 (per PLMN); -Cell barring and cell reservation; -Differentiation in access of exceptional 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; -Pos

13、itioning.,NB-IoT不支持的功能为: -Inter-RAT cell reselection or inter-RAT mobility in connected 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;

14、- Real time services; -In-device coexistence; -RAN assisted WLAN interworking; -Prose (including direct 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 As

15、sisted Interference Cancelation (NAICS).,NB-IoT在E-UTRAN基础上进行了简化，,控制面优化CP 模式,MME承担了数据转发功。 支持IP/NonIP数据传输 PDN to 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,CP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. Acknowledge

16、ment or response to Uplink data) subsequent to the Uplink Data transmission is expected or not.,用户面优化UP 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 f

17、or that UE; -AS Context should be transferred between the eNodeBs; MME stores the S1AP association and the bearer context for that UE;,跨站的Resume过程,ResumeID组成:20bit ENBID+20bit ENB内UEID,CP和UP模式的关系,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

18、 “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NAS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, rf16384,SIB1 - 小区接入和选择，其他SIB调度信息 SIB2 -无线资源配置信息; SIB3 - 同频、异频小区重选信息;