物联网长距离无线通信技术应用与开发3.1NBIoT无线通信技术开发基础课件.pptx

1、第3章 NB-IoT无线通信技术开发3.1 NB-IoT无线通信技术开发基础EducationSolutions目录ContentsInternet+项目场景NB-IOT传感网概述NB-IOT网络架构NB-IOT 典型应用22:13/3项目场景城镇化的不断推进，有越来越多的人将向大城市会聚。伴随着城市人口的增加，城市的相关问题也会增加。例如城市来往的车辆增多引起更多的扬尘造成空气质量下降；建筑物变得更加密集造成城市的消防安全隐患加重；如果城市发生不可抗因素的破坏，则还需要配套的防护设施等等。为了降低城市管理难度、提高城市管理效率，就需要引进更加智能的城市管理机制，这种机制就是基于物联网的智慧城

2、市系统。智慧城市系统应用领域如下。22:13/4任务目标以基于 NB-IOT 智慧城市系统设计为例，学习和了解 NB-IOT网络的网络特性，网络配置参数，以及 NB-IOT网络的网络应用场景。22:13/5 NB-IOT传感网概述NB-IoT 技术是一种 3GPP（第三代合作伙伴计划）标准定义的 LPWA （低功耗广域网）解决方案。NBIoT（Narrow Band Internet of Things，NBIoT）窄带物联网 技术是由华为、沃达丰等全球领先的通讯企业联合制定，在4G网络基础 上建立的全新一代物联网技术。22:13/6 NB-IOT传感网概述 主要使用3G、4G技术，例如车载物

3、联网设备和监控摄像头，对应的业务特点要求实时的数据传输高速率业务 主要使用GPRS技术，例如居民小区或超市的储物柜，使用频率高但并非实时使用，对网络传输速度的要求远不及高速率业务中等速率业务 业界将低速率业务市场归纳为LPWAN（Low Power Wide Area Network）市场，即低功耗广域网。低速率业务根据传输速率的不同，可将物联网业务进行高、中、低速的区分：22:13/7 NB-IOT传感网概述 NB-IoT比2G/3G/4G有50100倍的上行容量提升网络接入量大 NB-IoT比LTE提升20dB增益，相当于发射功率提升了100倍，即覆盖能力提升了100倍深度覆盖 NB-Io

4、T引入了超长DRX（非连续接收）省电技术和PSM省电态模式。保障电池5年以上的使用寿命。超低功耗 芯片成本往往和芯片尺寸相关，尺寸越小，成本越低，模块的成本也随之变低。成本低 NB-IoT直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络稳定可靠 NB-IoT占用180KHz带宽，这与在LTE帧结构中一个资源块的带宽是一样的。占用资源少NB-IoT网络特性：22:13/8 NB-IOT传感网概述 适用于重耕GSM频段。GSM的信道带宽为200KHz，这对NB-IoT 180KHz的带宽足够了，两边还留出来10KHz的保护间隔。独立部署 适用于LTE频段。利用LTE频段边缘的保护频带来部署NB-Io

5、T。保护带部署 适用于LTE频段。直接利用LTE载波中间的资源块来部署NB-IoT。带内部署NB-IoT部署方式：22:13/9 NB-IOT传感网概述NB-IoT技术优势：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。22:13/10 NB-IOT传感网概述NB-IoT发展历史：NB-IoT Forum旨在促进产业链健康、快速、可持续发展，扩大移动运营商网络在物联网领域创新和应用。论坛鼓励运营商和设备商等合作建立NB-IoT开放

6、实验室，为创新及应用提供开发和测试环境，加速技术创新和市场化。此次论坛的成立标准着NB-IoT产业达到了一个新的里程碑，具备了端到端全产业链生态环境。随着更多伙伴的加入，整个产业将更加快速的向前发展。22:13/11NB-IoT网络架构NB-IOT端到端系统架构22:13/12NB-IoT端到端系统架构说明 UE（User Equipment），通过空口连接到基站。终端 整体式无线接入网，包括2G/3G/4G以及NB-IoT无线网。NB-IoT新建，主要承担空口接入处理，小区管理等相关功能，并通过S1-lite接口与IoT核心网进行连接，将非接入层数据转发给高层网元处理。无线网侧 应用serv

7、er通过http/https协议和平台通讯，通过调用平台的开放API来控制设备，平台把设备上报的数据推送给应用服务器。平台支持对设备数据进行协议解析，转换成标准的json格式数据。以电信平台为主 承担与终端非接入层交互的功能，并将IoT业务相关数据转发到IoT平台进行处理核心网平台应用服务器22:13/13网络结构细化将上图NB-IoT端到端系统架构种的EPC部分进行细化22:13/14网络结构说明 移动性管理实体（一个信令实体），接入网络的关键控制节点。负责空闲模式UE的跟踪与寻呼控制。MME移动性管理实体 新增网元，支持对于新的PDN类型Non-IP的控制面数据传输。SCEF服务能力开放单

8、元 负责用户数据包的路由和转发。S-GW服务网关 提供UE与外部分组数据网络连接点的接口传输，进行业务上下行业务等级计费。P-GW公用数据网网关22:13/15传输方式首先，从传输内容看，可以传输三种数据类型：IP，Non-IP，SMS（短消息）。NB-IoT传输优化方案分为两种，控制面传输优化方案与用户面传输优化方案：1）控制面传输：小包数据通过NAS信令随路传输到MME，并通过与S-GW间建立S11-U连接，完成小包数据在MME与S-GW间的传输。当SGW收到下行数据时，如果S11-U连接存在，SGW 将下行数据发给MME，否则触发MME 执行寻呼。22:13/16传输方式2）用户面传输：

9、用户面传输通过重新定义的挂起流程与恢复流程，使空闲态用户快速恢复到连接态，减少相关空口资源和信令开销。当终端从连接态进入空闲态时，eNodeB挂起暂存该终端的AS信息，S1AP关联信息和承载上下文，终端存储AS信息，MME存储终端的S1AP关联信息和承载上下文，有数据传递时快速恢复，不需要重新建立承载和安全信息的重协商。22:13/17NB-IOT应用场景应用畜牧业智能家居井盖监控远程抄表22:13/18项目实践智慧城市NB-IOT部署架构图22:13/19项目实践NB-IOT组网连接如下图:22:13/20项目实践sensor-A温湿度和空气质量信息采集22:13/21项目思考NB-IOT网络特点有哪些？NB-IOT的网络应用？NB-IOT组建的物联网系统结构是怎样的？