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1、NB-IoT系统设备 与芯片原型开 发目 录NB-IoT系统简 介2基站设备 原型与终端芯片设 计3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
2、联网：拥拥有巨大的潜力商业蓝业蓝海 电电信行业值业值 得期待的新业务业务来源物 联联 需求 存在数据来自：CAICT单 位 ： 亿EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）NB-IoT是发发展物联联网的一个新契 机终端功耗过高 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发展的痛 点技术术碎片化：操作系统和网络标准多样 局域 物联网：Wifi、ZigBee、Bluetooth， 广域物 联联网：Sigfox，LoRa，MTC/eMTC/NB- IoT， 应应用碎片化：需求多样化、垂
3、直行业管理、终端 形 态与分布差异化 产业产业碎片化：芯片、设备、网络、运营4.5G NB- IoTNB-IoT聚焦于低功耗广覆盖 物联联网市场场，具有覆盖广、 连连接多、速率低、成本低、 功耗少、架构优优等特点， 或 许许会成为终结为终结 碎片化、统统 一物联联网产业产业的一个契机。全球40 亿 个运 营 商2.3 亿 个小于 6%运营商在全球物联网市场占比小，亟 待 突破！占比N B-I oT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）、环境检测定位追踪 特点：移动终端的上行
4、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EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）N B-I O T关键需求及性能指标大连连接，接入能力 增强低功耗、低成本设设 计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 终终端每小区支持用户 5万+终终端超低功耗低成 本5Wh的电池可供终端使用 10 年
5、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EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）N B-I O T的关键性能指 标 增强覆盖能力（室外大覆盖，室内穿透能力提升） 比现有GPRS网络提升20 dB 支持单用户上下行至少160 bps 支持海量的低吞吐量终端，每小区支持5万以上用 户
6、超低终端成本 终端低功耗 5Wh的电池可供终端使用10年 时延 通常对时延要求比较宽松 对某些应用，上行的时延可放宽到10sEETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）N B-I oT部署方式：Guard BandIn BandStandalone 基于LTE带带外或GSM频频 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
7、 般 基本不考虑 基于LTE带带内选取 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 中移动要求部署方式部署方案EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）N B-I oT标准设计 思 路物理层层新空 口NB-M2MNB-IoT高层优层优 化部署方案NB-OFDMA NB-LTE广覆盖 大连接 低功耗 低成本保护 带带 内独立载 波 EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）系统带宽200kHz（前后各10kHz保护间 隔）子载波
8、间隔上行15kHz/3.75kHz; 下行15kHz多址方式上行SC-FDMA；下行OFDMA上行其他内容支持单通道/多通道传输 单通道传输时 ，频域采用 Sinc脉冲成型，插CP系统信息优化延长系统信息的有效性；扩展系统信息；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，终端异频负 荷均衡接入控制优化AS层接入控制，异常报告接入优先、调度优化信令优化控制面可传输 小数据、SRB1可传输 承载小数据业务 控制面节省 了PDCP和加密过程产业预 期应用拓展 终端多样 化 大数据服务商用网建设20162017201820192020标标准完 成 启动试动试 验验
9、规规模 试试 点 、试试 商用规规模 商 用 部署 垂直行 业应业应 用用户扩户扩 张张 丰富应应 用 数据服 务务2016.122016.62016.4标准化 冻结时 间标准化 深 入讨 论2016.10完成实 验 室测 试完成外 场 试点规模 试 商 用2017NB-IoT技术应视为 5G技术提前引入，未来会平滑演 进EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）目 录概述1NB-IoT系统概 述3基站设备 原型与终端芯片设 计EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）N B
10、-I oT是一个什么样的系统？目标基于电信运营模 式 的低速物联网系 统特点 基于LTE系统架构上的 精 简通信系统 终端单片机化 基站遵循4G/LTE架构NB-IoT需要站在可运营的角度去理解，并进行对应的方案设计 ！EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）N B-I oT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EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）上下行系统带宽200kHz（前后
11、各10kHz保护间隔）双工方式FDD 终端半双工（TypeB GuradTime），基站全双工多址方式上行SC-FDMA；下行OFDMA子载波间隔上行15kHz/3.75kHz; 下行15kHz上行传输支持单通道传输（3.75kHz/15kHz） 支持 多通道传输（15kHz）天线端口上行单端口 下行单端口/双端口 SFBC覆盖增强所有物理信道均支持重复发送N B-I oT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EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（
12、2017.7.24，北京 ）传输 信道映射上行传输信道 与 物理信道映 射下行传输信道 与 物理信道映 射与LTE差别不大，主要区别在于NB-IoT去除了若干物理信道及其对应 的逻辑信 道EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）N B-I oT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 数据与ACK/NACK复用传输 NB-IoT的上行物理信号 LTE: 基于SRS进行上行链路自适应 NB-IoT: L2调度支 持 LTE: 基Io
13、于TSRS进行TA调整 NB-IoT: 基于DMRS进行TA调整DMRSSRSDMRSLTENB-PRACHLTENB-IoTNPRACHPUCCH NPUSCH Format 2PUSCH NPUSCH Format 1 LTE: 基于SRS的波束赋型和AoA计算 NB-IoT: 不支 持N B-I oT物理层下行 协议规 定的物理信 道 PBCHLTEPHICHPCFICHNPBCHNB- IoTPDCCHPDSCHNPDCC HNPDSC HCRSLTEPSSNRSNB- IoTSSSURSCSI-RSNPSSNSSS 没有REG概念 不支持NPDSCH与NPDCCH在同子帧上时分复用
14、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EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）下行物理信号NRS 作用类似于LTE CRS 在每个NB-IoT下行子帧发 送 支持Port01NPSS 用于粗同步，不承载NPCI 短ZC序列（11长） 子帧5发送，每帧发送NSSS 用于精同步和承载NPCI 长ZC序列（132长） 子帧9发送，隔帧发送 EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）多载 波 为增加NB-IoT小区容量，R13 N
15、B-IoT引入了单小区多载波 对于用户来说，需要区分主辅载波 主载波 UE只在下行主载波上接收NPBCH/SIBx/NPSS/NSSS，只在上行主载波上进 行随机接入 主载波需满足100kHz信道栅度，便于UE进行小区初搜 辅载波 可以通过UE专属RRC信令为UE配置上/下行辅载波，仅可用于业务数据的传 输 不配置辅载波目时，前U，E的中上移下动行招业务标数均据要仍求在主两载载波波上发以送上EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）N B-I oT物理层过 程 NB-IoT上下行物理过程EETOP物联联网论坛论坛：NB-IoT设计设计及测试测试技术术研讨讨会（2017.7.24，北京 ）L2概述M AC层变 化NB-IoT MAC协议层 功能 PRACH过程 逻辑信道与传输信道的映射 复用与解复用 调度 逻辑信道优先级处理 连接态DRX BSR上报 DL HARQ（one process） UL HARQ（one process） MBMS DSR SPSLTE MAC协议层 功能 PRACH过程 逻辑信道与传输信道的映射 复用和解复用 调度 逻辑信优先级处理 连接态DRX BSR上报 DL HARQ（multi proces
