中国电信产品维护经理认证体系培训-NB-IoT技术特性与网络构建

NB-IoT技术特性与网络构建做领先的综合智能信息服务运营商2主要内容物联网和蜂窝物联网技术概述NB-IoT技术标准与特性NB-IoT技术对比与竞争分析NB-IoT网络构建关键问题探讨NB-IoT试点情况介绍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……全球物联网连接数预计到2025年物联网连接数250亿做领先的综合智能信息服务运营商物联网(InternetofThings)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，CPU0.8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做领先的综合智能信息服务运营商4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标准类型LPWA技术网络定位国际标准NB-IoT广域物联网技术低成本、电信级、安全可靠国际标准LTEeMTC广域物联网技术相对低成本、电信级、安全可靠私有标准LoRa广域物联网技术独立建网、非授权频段、干扰不可控、可靠性差私有标准Sigfox广域物联网技术Sigfox与运营商合作建网、非授权频段做领先的综合智能信息服务运营商物联网接入技术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）BluetoothZigBeeZ-Wave（短距低速）3G/4G（长距高速）2GLPWA（长距低速）预计到2025年物联网连接数250亿来源于:machinaresearch5NB-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高速率做领先的综合智能信息服务运营商蜂窝物联网无线接入技术62G/3G/4GM2M/MTC基于人人通信设计高速率、无缝移动性高成本、高功耗4.5GIoT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做领先的综合智能信息服务运营商物联网是中国电信未来的战略应用物联网作为中国电信2+5重点发展方向之一，是重点开拓的新兴业务领域Cat1：加快发展，2016年7月启动NB-IoT：部署基于800M的NB-IoT网络，2017年上半年覆盖全网Cat-M：根据标准、产业成熟情况，适时引入7市,8%做领先的综合智能信息服务运营商公共事业,15%农业和环境,21%智慧,27%8LPWA主要应用场景GSMA研究报告定义了7种LPWA应用分类：智慧楼宇、智慧城市、农业和环境、消费电子、物流、公共事业•智能水表•智能气表•报警系统•采暖通风与空调系统•接入控制垃圾桶•智能停车•智能智慧城•智能灯杆•农业应用（农林牧渔监控，家畜监控）•环境监控（污染、噪音、雨、风、河流流速、健康危害、数据搜集与实时监控物流,9%消费电子,17%••••••VIP追踪智能自行车生活辅助远程临床跟踪•智能电表•工业控制、安全监控•能源基础设施监控•自动贩卖机工…•工业资产、货柜追踪穿戴设备大型家用电器2018年中国低功耗广域网M2M总连接数预计达到4.2亿2022年中国低功耗广域网M2M总连接数预计达到27亿做领先的综合智能信息服务运营商NB-IoT应用场景9业务特征10Mbps1Mbps低成本、移动性100kbps广覆盖、低成本、低功耗、低移动性、时延不敏感网络技术4G(Cat3~9)4G(Cat1)LTEeMTC(CatM1)NB-IoT(CatNB1)NB-IoT网络目标承载广覆盖、低功耗、低成本、低速率窄带物联网数据业务应用场景视频监控车载信息娱乐POS可穿戴宠物跟踪传感抄表停车物流监控农林牧渔(LPWA)LPWA主要市场填补以往技术空白做领先的综合智能信息服务运营商10主要内容物联网和蜂窝物联网技术概述NB-IoT技术标准与特性NB-IoT技术对比与竞争分析NB-IoT网络构建关键问题探讨NB-IoT试点情况介绍缩略语英文中文备注M2MMachineToMachine机器对机器3GPPR10前使用MTCMachineTypeCommunication机器类通信3GPPR10开始使用eMTCEnhancedMachineTypeCommunication机器类通信增强3GPPR13（CatM1）LTE-MLTE-MachineLTE机器类通信泛指用LTE支持MTC/eMTC的解决方案IoTInternetofThings物联网互联网从人向物的延伸。各种信息传感设备与互联网结合形成的一个巨大网络。包含物与物，物与人CIoTCellularInternetofThings蜂窝物联网用蜂窝网络优化承载物联网解决方案NB-IoTNarrowbandInternetofThings窄带物联网3GPPR13窄带物联网标准多厂家技术的融合NB-CIoTNarrowBandCellularIoT窄带蜂窝物联网华为窄带物联网方案NB-LTENarrowBandLTE窄带LTE爱立信窄带物联网方案(LTE-Lite)做领先的综合智能信息服务运营商相关概念11做领先的综合智能信息服务运营商NB-IoTR13标准化进展123GPP国际标准进展CCSA国内标准进展核心标准2016.6性能标准2016.123GPP国际标准：2016.6月完成标准核心部分（基于此进行设备研发），2016.12月全会完成性能部分，2017.3月基本完成终端一致性测试一阶段规范CCSA国内标准：2017.3月完成组内研究讨论，形成送审稿NB-IoTR13国际国内标准化均已经完成终端一致性测试NB-IoT行业标准2017.3NB-IoT技术特征13低功耗低成本NB-IoT做领先的综合智能信息服务运营商深覆盖大连接Power做领先的综合智能信息服务运营商NB-IoT关键特性①覆盖增强覆盖增强20dB（相对GPRS）14PowerPSD=2000mw/180kHz功率谱密度提升PSD=200mw/3.75kHz重复编码增益重复2~16次增益3~12dBD1D2D1D1D1D1D2D2D2D2编码增益3~4dB上行功率谱密度提升7dB射频带宽180kHz窄带做领先的综合智能信息服务运营商NB-IoT关键特性①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3GPP45.820定义的NB-IoT话务模型用户的接入间隔（小时）用户比例2440%240%115%0.55%每小时每用户接入次数0.467NB-IoT关键特性②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16做领先的综合智能信息服务运营商业务模型20~200byte小数据包低频率发送30分钟~1天时延不敏感数据包大小及周期电池寿命预估（年）MCL=144dBMCL=154dBMCL=164dB50bytes,2hours22.811.72.7200bytes,2hours18.86.41.750bytes,1day36.132.018.1200bytes,1day35.126.913.4做领先的综合智能信息服务运营商NB-IoT关键特性③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(PowerSavingMode)功耗仅15uWeDRX(ExtendedDRX)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CONNECTEDIDLEPSMCONNECTEDIDLEMOsignaling(TAUorULtraffic)PagingPagingPagingActiveTimerExpiryPagingorMOsignaling(TAUorULtraffic)低功耗技术终端99%时间在PSM状态Connected:80mwIdle:3mwPSM:0.015mw数据来源于3GPPTR45.8207.3.6.4章节电池容量5000mWh，不考虑电池漏电17Cat4CatM1CatNB1NB-IoT关键技术④低成本18小于5美金180kHz窄带系统，基带复杂度低低采样速率，缓存要求小单天线，半双工，RF成本低单片SoC内置功放，降低成本协议栈简化，减少片内FLASH/RAMCat4做领先的综合智能信息服务运营商Cat0CatNB1MMMB:多模多频段PMU:电源管理单元SOC:SystemonChipR8Cat4100%R8Cat180%Cat1R13CatM120%R13CatNB115%R8Cat4R8Cat1R13CatM1R13CatNB1终端接收机带宽20MHz20MHz1.4MHz180kHz下行峰值速率150Mbps10Mbps1Mpbs170~226kbps上行峰值速率50Mbps5Mbps1Mpbs~250kbps终端最大发射功率23dBm23dBm20/23dBm20/23dBm终端接收通路22/111双工方式全双工全双工半双工半双工部署方式LTE带内LTE带内LTE带内LTE带内/保护带/独立覆盖(MCL)140dB140dB155dB164dB移动性完全移动性完全移动性完全移动性小区重选相对Cat4的复杂性100%80%20%15%做领先的综合智能信息服务运营商终端类型19做领先的综合智能信息服务运营商NB-IoT网络架构20网络侧接口S1、S6a、S11、S5/S8、Uu与LTE网络相同，针对C-IoT进行了增强/优化业务平台接口SGd：传输SMS（SMSINMME模式）S6c：SMSC向HSS获取路由信息T6a：MME与SCEF之间传输非IP数据C-SGNSGiS5/S8S1-US1-MME-CAPIsT6aCIoTUEE-UTRANSGW-CIoTSCEFHSSS6aSMSCPGW-CIoTCIoTServerUuMME-CIoTS11网络侧S6cSGd架构与LTE一致功能优化与裁剪业务平台做领先的综合智能信息服务运营商NB-IoT空口技术21基于LTE修改新定义RRCPDCPNB-IoT与LTE的关系物理层新定义L2/L3基于LTE修改S1接口信令简化上行：Single-tone••3.75kHz和15kHz两种子载波间隔覆盖优，速率低Multi-tone•15kHz子载波间隔•速率高，覆盖稍差终端上报支持的能力，网络侧统一调度NB-IoT空口技术特征下行：与LTE一致OFDMA子载波间隔15kHz，共12子载波与LTE不同RLCMACPHYNB-IoT协议栈做领先的综合智能信息服务运营商eNBUEPDCPRLCMACPHYPDCPRLCMACPHYeNBUEMMENASNASRRCPDCPRLCMACPHYRRCPDCPRLCMACPHYUser-planeprotocolstackControl-planeprotocolstackNB-IoT无线空口协议栈控制平面NB-IoT终端只支持控制面优化方案，PDCP层透传用户平面NB-IoT通过控制面优化方案（通过NAS信令传输小数据包）时，不使用用户面NB-IoT终端同时支持控制面优化方案和用户面优化方案时，只有接入层安全激活才使用PDCP层22做领先的综合智能信息服务运营商23独立LTE带内LTE保护带180kHz180kHzNB-IoT工作模式NB-IoT工作模式LTE带宽≥3MHzLTE带宽≥5MHz