4NB-IoT窄带蜂窝物联网概述ISSUE100

NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散IoT是未来5年全球发展的趋势之一，将带来巨大的商业价值。2025市场空间11.1万亿美元（McKinseyGlobalResearch2015）。基于运营商网络的蜂窝物联网也将在未来5年获得快速的增长，符合GSMA的预测，未来5年，蜂窝物联网将增长7倍，到2020年，将有约3billion的联接承载在运营商的网络，工业（SmartAgriculture、SmartMeter），个人应用（SmartBand、SmartWatch），智能家庭（SmartBand、SmartWatch），公共事业（AssetTracking、SmartParking）等多个方面。基于这些巨大的联接，将给运营商带来巨大的商业价值，包括联接的价值，数据的价值和利益分享的价值。覆盖了90%人口，70%地理覆盖的蜂窝网是运营商的最大优势，可以帮助蜂窝物联网迅速普及，形成全球化的效应，这是其他的任何技术所不能比拟的。所以基于这种网络去部署NB-IoT也将形成绝对的优势，帮助运营商进入蜂窝物联网的市场；我们也注意到，当前运营商的蜂窝物联网份额还是非常小，这是不合理的，背后的原因包括技术和驱动。基于NB-IoT、eMTC等技术以及产业共同的努力，相信2020年蜂窝物联网将达到30%，3billionNB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT:最大化重用现有网络资产。最具成本竞争力的LPWA解决方案。NB-IoT支持三种部署场景Standalone：通常是RefarmingGSM的频谱或者使用空闲零散的频谱资源部署NB-IOT。Guardband：在LTE的保护带中部署NB-IOT。In-band：在LTE的RB资源上部署NB-IOT，相应LTE可利用的RB资源会减少。NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散100K连接/扇区，与4G相比提升100x倍。深覆盖，20dB+增益，与2G相比多穿透一堵墙。2G/3G/4G的芯片是为手机设计的，这意味着芯片处理能力要求更高，包括支持宽带，大数率，MIMO等，而NB-IOT的芯片是专门为物联网设备设计的，只针对窄带、低速率、并针对物联网需求只支持单天线、半双工方式，另外简化了信令处理。通过这样的方式达到芯片价格到$1的低价。注：$1是目标成本，目前成本还达不到这么低。NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散OneM2M定义了物联网的几个协议，CoAP，MQTT，HTTP，但是MQTT和HTTP是基于TCP的（面向连接的，先建连接后发数据），时延较大，无法满足NB的诉求，所以针对NB-IoT只能使用CoAP。芯片和平台都要实现这个协议。COAP（ConstrainedApplicationProtocol）：由于物联网中的很多设备都是资源受限型的，即只有少量的内存空间和有限的计算能力，所以传统的HTTP协议应用在物联网上就显得过于庞大而不适用。IETF的CoRE工作组提出了一种基于REST架构的CoAP协议。MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议，有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和致动器（比如通过Twitter让房屋联网）的通信协议。AMQP，即AdvancedMessageQueuingProtocol,一个提供统一消息服务的应用层标准高级消息队列协议,是应用层协议的一个开放标准,为面向消息的中间件设计。基于此协议的客户端与消息中间件可传递消息，并不受客户端/中间件不同产品，不同开发语言等条件的限制微控制单元(MicrocontrollerUnit；MCU)，又称单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)或者单片机。NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散架构扁平化，同LTE-SAE支持基于IP的M2M应用支持SingleRAN和Standalone两种部署，满足低成本建站为IoT优化的核心网价值最优化终端功耗和成本，扩大蜂窝物联网市场低成本部署站点和网络，提升投资收益NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoTRF模块路标NB-IoT主控板路标NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散SRAN12.0SRAN12.1US700(Band12/13)APT700(Band28)DD800(Band20)850M(Band5)900M(Band8)1800M(Band3)RRU3269,RRU3249,LRFUeRRU3268,RRU3262RRU3220,RRU3268,LRFUe,RRU3908v2,MRFUv2RRU3942,RRU3936,MRFUd,RRU3652,RRU3938(Korea)RRU3908v2,MRFUv2RRU3936,RRU3938,RRU3929,RRU3959,RRU3953,RRU3928,RRU3926,MRFUd,MRFUeRRU3936,RRU3971RRU3630,RRU3632,RRU3632B,RRU3638RRU3929,RRU3939,RRU3959,RRU3953CellNumberMulti-modeCapabilityCommentsLMPTLTE+NB-IoT18CellsLTE+NB-IoTsupport2modesUMPTa/UMPTbLTE+NB-IoT36CellsUpto4Modessupport4mode(G/U/LTEFDD/NB-IoT)onUMPTinSRAN12.0UMPTeLTE+NB-IoT144CellsUpto5Modessupport5mode(G/U/LTEFDD/NB-IoT/LTETDD)onUMPTeinSRAN12.1Site:NB-IoT基带板路标NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散CellConfiguration(LTEOnly)CellConfiguration(LTE+NB-IoT)LBBPd13*20M2T2R3*10M2T2R+3*200kNB-IOTLBBPd23*20M4T4R3*10M4T4R+3*200kNB-IOTLBBPd36*20M2T2R3*20M2T2R+3*10M2T2R+3*200kNB-IOTUBBPd33*20M2T2R3*10M2T2R+3*200kNB-IOTUBBPd43*20M4T4R3*10M4T4R+3*200kNB-IOTUBBPd56*20M2T2R3*20M2T2R+3*10M2T2R+3*200kNB-IOTUBBPd66*20M4T4R3x20M4T4R+3x10M4T4R+3x200kNB-IoTUBBPe13*20M2T2R3*20M2T2R+3*200kNB-IoTUBBPe23*20M4T4R3*20M4T4R+3*200kNB-IoTUBBPe36*20M2T2R6*20M2T2R+3*200kNB-IoTUBBPe46*20M4T4R6*20M4T4R+3*200kNB-IoT从降低TTM的角度出发，部署基于CloudEdge平台的NB-IOT专用分组核心网是最佳的选择：1）使用CloudEdge平台可以做到AllInOneBox（vUSN+vUGW+vHSS），交付速度快；2）新建的专用网不会对现网造成任何影响；3）基于CloudEdge平台，更容易扩展NB-IOT中的一些新功能，比如CoapProxy等NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散NB-IoT的部署方式有三种，standalone、guardband和InbandStandalone是指NBIoT载波部署于UMTS/LTE载波外，可以利用多余的频谱资源，也可以通过refarmingGSM载波获取，通过refarmingGSM频谱部署NB-IoT时，与周围GSM载波之间需要保留100K保护带。Guardband是指NB-IoT部署在LTE的频谱两侧的保护带内，为避免干扰，与LTERB之间需要保留100K保护带，在LTE保护带部署，LTE的带宽至少需要10M。Inband是指NBIoT载波部署在LTE工作带宽内，利用至少1个RB资源发送NB-IoT信号。Inband部署，与周边RB之间不需要保护带，但Inband发射功率谱密度最多只能比LTERB功率谱密度大6dB。Guardband/Standalone200kHz,两位各10kHz保护带，实际资源带宽180kHz。Inband180kHz。下行采用15KHzOFDMA技术，每个信道15KHz，共12个子信道。上行支持分为single-tone和multi-tone两种，其中single-tone包括3.75KHz和15KHz两种，multi-tone为15KHzSC-FDMA。NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TR23.720NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散Single-Tone功能应该成为NB-IoTUE的基线功能商业成功角度终端成本低是商业成功的基础，许多物联网的应用要求的是极低成本的模块当前NB-IoT的一些功能已经向LTE/eMTC对齐，由此带来的成本上的挑战已经很大，需要将低成本的Single-Tone方案作成为一个基线功能产业生态角度Single-Tone技术原理门槛不高，许多之前进行Sub-1GHzunlicensed频谱收发信机生产的生产商可以将原有技术积累应用到NB-IoT的终端芯片开发中采用的物理层基本技术是多是成熟技术（涉及知识产权的问题很少），可以降低生产商的知识产权纠纷风险Single-Tone的技术成熟，可以降低之前没有生产过基于小区通信modem器件的生产商在进行开发生产中的风险NB-IoT窄带蜂窝物联网概述华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散Single-Tone技术可以降低终端复杂度支持简单并高能源利用效率的收发信机架构使用低相位/幅度调制带宽的极化调制器（Polarmodulator）输出频谱干净，因此减少了使用滤波器造成的额外能耗损失，提高了能源利用效率该架构被用于许多低成本Sub-1GHz非小区通信的解决方案中允许高发射功率（23dBm）的PA集成到SoC中一块SoC应该集成包括PA在内的几乎所有的基线IoT解决方案，这种做法与BluetoothSmart解决方案类似Single-tone的PAPR是非常低的，因此可以将PA工作在很高的效率（55%）由于集成PA，可以降低封装时PCB的占用面积，这也有利于降低芯片热损耗由于Sin