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NB-IoT关键技术与特点

拥塞和过载控制
在Rel11采用ACB(Access Class Barring,接入等级限制)与EAB(Extended Access
Barring,扩展型接入限制)相结合的双层控制机制来应对突发海量接入拥塞问题,终端从系统广播信息之中获取接入等级限制信息,并结合自身的接入等级来决定是否发起随机接入,同时网络可以根据当前的拥塞状况拒绝或允许终端接入。

终端简化方案
为了降低设备复杂性和减小设备成本,NB-IoT定义了一系列的简化方案,主要包括:

  1. 简化协议栈、简化RF;
  2. 简化基带处理复杂度,相对于普通LTE,基带复杂度降低10%,射频降低约65%。

PSM省电模式
新增的“节电”状态 。在此模式下,终端仍旧注册在网但信令不可达,从而使终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的 。

如果周期性TAU为10分钟,设备每周上传一次数据,这样,两节5号电池可以用132月(11年)之久。

扩展的不连续接收(DRX)
空闲模式不连续接收周期由秒级扩展到分钟级或高达3小时,连接模式不连续接收周期支持5.12秒和10.24秒;
相对于节电模式,大幅度提升下行可达性。

增强覆盖

高发射功率谱密度
– 载波频宽:200KHz,除去保护带后有效频宽180KHz,相当于LTE系统的1个RB
– 下行子载波间隔15KHz,与现有LTE系统兼容
– 上行支持两种子载波间隔:15KHz和3.75KHz
上行15KHz间隔子载波支持多个捆绑在一起工作,称为Multi-tone,也可以按单个子载波工作,即Single tone;上行3.75KHz间隔子载波不支持多个捆绑,只支持Single tone.

-下行
Stand alone 模式:43dBm/180KHz,功率谱密度比LTE(10MHz频宽)增强17dB;
In band 模式:35dBm/180KHz,功率谱密度比LTE(10MHz频宽)增强9dB。
-上行
23dBm/15KHz Single tone,功率谱密度比LTE增强10.8dB;23dBm/3.75KHz,功率谱密度比LTE增强16.8dB。

支持重传(Repetition)
– 更多重传次数带来HARQ增益,以更低速率换取覆盖增益;
-下行最大重传次数为2048、上行最大重传次数为128。

控制面优化
1.通过NAS消息传送数据包,减少终端、无线和网络信令;
2.两种转发机制:
1) UE—MME—SCEF—CIoT Services ;
2) UE—MME—SGW/PGW —CIoT Services

UE<->PGW用户面协议栈
– IP/Non-IP traffic is encapsulated in SRB/NAS PDU;
– SRB1 for data, no DRB;
– IP header compression is performed in UE/C-SGN(MME);

终端不需要支持IP协议栈,数据无IP头封装,传输效率更高
A PDN Type “Non-IP” is used for Non-IP data, the UE indicates in the Attach procedure that Non-IP
PDN type shall be used. The Non-IP data delivery to SCS/AS is accomplished by one of two mechanisms:
– Delivery using SCEF;
– Delivery using a Point-to-Point (PtP) SGi tunnel.

用户面优化
1 NB IOT 在UP模式,为减少空口信令交互引入了Suspend/Resume流程;
2 eNB保存UE AS上下文信息,UE从RRC连接状态转为Idle状态,终端在Idle(Suspend)状态下,需要传输数据时,可以直接通过Resume流程,直接建立RRC连接,节省空口加密,承载建立等信令消息和流程。