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NB-IOT详解
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2021-01-27
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从2G到4G,移动通信网络不断更新换代…2G:GSM2G:GPRS/EDGE3G:UMTS/HSPA 4G:LTE到了4G时代,移动通信网络的发展出现了分支。一边是大流量,一边是小数据。一边是移动宽带,一边是物联网时代。从2G到4G,移动通信网络都只是为了连接“人”而生。但随着万物互联时代的到来,移动通信网络需面向连接“物”而演进。为此,3GPP在Release13制定了NB-IoT标准来应对现阶段的物联网需求,在终端支持上也多了一个与NB-IoT对应的终端等级——cat-NB1。3GPP在Release13定义了三种蜂窝物联网标准:EC-GSM、eMTC(LTE-M,对应Ca
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NB-IoT一路走来
从2G到4G,移动通信网络不断更新换代…
2G:GSM
2G:GPRS/EDGE
3G:UMTS/HSPA
4G:LTE
到了4G时代,移动通信网络的发展出现了分支。
一边是大流量,一边是小数据。一边是移动宽带,一边是物联网时代。
从2G到4G,移动通信网络都只是为了连接“人”而生。但随着万物互联时代的到来,移动通信网络需面向连接“物”而演进。
为此,3GPP在Release 13制定了NB-IoT标准来应对现阶段的物联网需求,在终端支持上也多了一个与NB-IoT对应的终端等
级——cat-NB1。
3GPP在Release 13定义了三种蜂窝物联网标准:EC-GSM、eMTC(LTE-M,对应Cat-M1)和NB-IoT(Cat-NB1)。
GSM是最早的广域M2M无线连接技术,EC-GSM增强了其功能和竞争力。
●UMTS没有衍生出低功耗物联网“变体”。
●LTE-M (Cat-M1)基于LTE技术演进,属于LTE的子集。
●NB-IoT (Cat-NB1)尽管和LTE紧密相关,且可集成于现有的LTE系统之上,但认为是独立的新空口技术。
初识NB-IoT
3GPP是怎样设计NB-IoT的呢?
NB-IoT,甚至说目前低功耗广域网(LPWAN),其设计原则都是基于“妥协”的态度。
首先,比较传统2/3/4G网络,一些物联网主要有三大特点:
① 懒
终端都很懒,大部分时间在睡觉,每天传送的数据量极低,且允许一定的传输延迟(比如,智能水表)。
② 静止
并不是所有的终端都需要移动性,大量的物联网终端长期处于静止状态。
③ 上行为主
与“人”的连接不同,物联网的流量模型不再是以下行为主,可能是以上行为主。
这三大特点支撑了低速率和传输延迟上的技术“妥协”,从而实现覆盖增强、低功耗、低成本的蜂窝物联网。
为了应对日渐强烈的物联网需求,于是国际移动通信标准化组织3GPP决定制订一个新的蜂窝物联网(CIOT:Cellular
Internet of Thing)的标准。
这个新标准要实现四个目标:
超强覆盖,相对于原来GPRS系统,增加20dB的信号增益
超低功耗,终端节点要能达到10年的电池寿命
超低成本,终端芯片的目标定价为1美元,模块定价为2美元
超大连接,200kHz小区容量可达100k用户设备
1)减少信令开销
NB-IoT信令流程基于LTE设计,去掉了一些不必要的信令,包括在控制面和用户面均进行了优化。
原LTE信令流程:
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