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移动数百亿投资物联网技术究竟有何特点?

时间:08-08 来源:互联网 点击:

8月3日和8月4日,中国移动数百亿大手笔,连续两单重磅启动物联网项目采购:

1)395亿元启动2017-2018年蜂窝物联网工程无线和核心网设备设计与可行性研究集采。

此次395亿元集采估计包含NB-IoT和eMTC两种物联网技术需求。

NB-IoT究竟是什么?

物联网的无线通信技术很多,主要分为两类:

短距离通信技术:Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等;

广域网通信技术:LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网)

LPWA又可分为两类:

一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;

另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

 

NB-IoT是指窄带物联网(Narrow Band -Internet of Things)技术。

NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。NB-IOT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式,与现有网络共存。

NB-IoT是新兴的物联网技术,因为低功耗、连接稳定、成本低、架构优化出色等特点而备受关注,华为作为国内研发NB-IoT技术的领军企业,也颇受科技界关注。

NB-IoT具备几个特点:

一是广覆盖

将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;

 下行采用OFDMA,子载波间隔15kHz。上行采用SC-FDMA,Single-tone:3.75kHz/15kHz,Multi-tone:15kHz。仅需支持半双工,具有单独的同步信号。终端支持对Single-tone和Multi-tone能力的指示。MAC/RLC/PDCP/RRC层处理基于已有的LTE流程和协议,物理层进行相关优化。

NB-IoT比LTE和GPRS基站提升了20dB的增益,期望能覆盖到地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方。根据仿真测试数据,在独立部署模式下,NB-IoT覆盖能力可达164dB,带内部署和保护带部署还有待仿真测试。

NB-IoT为什么覆盖广?

(1)重复传输,延长信号码元的传输时间。码元的重复传输事实上就是一个最简单的信道编码,尽管降低了信息的传输速率,但是在解调或译码上的可靠性,特别是在低信噪比的接收环境下更加有效。比如理想下译码出错概率为10%,重复次数增加,使得整体译码出错概率大大降低。

(2)现有的TTI bundling和HARQ重传技术也可以实现延长信号码元的传输时间。相关的提升覆盖的数值,在VoLTE的商用网络实践中已经证明可有效改善信号的覆盖范围。 
(3)鉴于NB-IoT业务需求的速率很低,100 bps左右已经可以实现大部分业务,所以可以采用低阶的调制技术,如BPSK、QPSK、更短长度的CRC校验码等。 
(4)在编码方面,NB-IoT采用Turbo编码,GPRS采用卷积码,优势体现在对译码信噪比需求降低,对应覆盖距离有3~4 dB的增强。 
(5)对时延要求的降低以及在部分下行物理信道上采用功率增强(Power Boost),对信号覆盖都有直接的增强。 

二是具备支撑海量连接的能力

NB-IoT一个扇区能够支持数万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;

NB-IoT比2G/3G/4G有50~100倍的上行容量提升,在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。200KHz频率下面,根据仿真测试数据,单个基站小区可支持5万个NB-IoT终端接入。

 

三是更低功耗

 NB中对于终端功耗的目标是什么呢?答案是:基于AA(5000mAh)电池,使用寿命可超过10年。(一个iPhone7P电池容量为2900mAh)。

NB中主要用到的两种节电技术,分别是PSM和eDRX。

1、 PSM(Power Saving Mode)

 

PSM的技术原理非常简单,即在IDLE态下再新增加一个新的状态PSM(idle的子状态),在该状态下,终端射频关闭,相当于关机状态。此功能在3GPP的Release 12被引入,相关协议规范在24.301-5.3.11 Power saving mode and 23.682-4.5.4 UE Power Saving Mode.

在PSM状态时,下行不可达,DDN到达MME后,MME通知SGW缓存用户下行数据并延迟触发寻呼;上行有数据/信令需要发送时,触发终端进入连接态。

终端何时进入PSM状态,以及在PSM状态驻留的时长由核心网和终端协商。如果设备支持PSM(Power Saving Mode),在附着或TAU(Tracking Area Update)过

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