NB-IOT介绍
NB-IoT技术介绍
M2M终端
CloudEdge
Active timer Active timer
Start
Expiration
TAU/RAU timer Expiration/MO
Active
Idle
省电模式
PSM
Active
M2M终端
W
•Tx(23dBm): 200m •Rx: 80mW •Idle: 3mW
NB-IOT部署
独立部署（Stand alone operation）
不依赖LTE，与LTE可以完全解耦，适用于重耕GSM频段
保护带部署（Guard band operation）
适用于LTE频段。不占LTE资源，利用LTE边缘保护频带中未使用 的180KHz带宽的资源块利
带内部署（In-band operation）
态转移到空闲状态后，该定时器开始运行；当定时器终止时， 若是TAU周期为1小时，而1个星期发送一 设备进入省电模式。省电模式中，UE不再监听寻呼信号，近 次数据，两个2A电池可以使用超过136个
Rel.8 1s
n
Rel.1
2
3.7 4.5 4.9 4.9 4.9
2h 1 day 4.9 4.9
PSM为一种特殊的终端状态，可以最小化电力的消耗，一般 认为比空闲模式（Idle Mode）下更省电。
1hour 1 day 1 week
8.1 13.8 17.0 17.8 17.9 17.9 17.9 13.2 39.1 84.9 108.0 110.8 111.1 111.3 13.5 42.0 99.4 132.1 136.2 136.6 137.0
• 2016年4月，伦敦 M2M 大会上华为宣布与沃达丰成立NBIoT开放实验室。
nbiot协议详解
nbiot协议详解NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种基于蜂窝网络的物联网通信技术，它针对低功耗、低带宽、大规模连接的物联网应用场景进行了优化设计。
本文将详细介绍NB-IoT协议的原理、特点以及应用。
一、NB-IoT协议的原理NB-IoT协议是在蜂窝通信技术的基础上进行改进和优化的，它采用了窄带调制技术，使得设备可以在较低的带宽下进行通信。
NB-IoT 协议主要分为三个方面的改进：物理层、MAC层和RRC层。
在物理层方面，NB-IoT采用了窄带调制技术，可以实现更低的功耗和更长的传输距离。
同时，NB-IoT还支持多小区和多天线技术，提高了系统的容量和覆盖范围。
在MAC层方面，NB-IoT引入了新的调度方式，支持低功耗延时敏感的传感器设备。
同时，NB-IoT还采用了HARQ（混合自动重传请求）技术，提高了数据传输的可靠性。
在RRC层方面，NB-IoT引入了新的连接过程和状态机，支持设备的快速入网和低功耗待机。
同时，NB-IoT还支持小区间的切换和漫游，提高了系统的灵活性和覆盖范围。
二、NB-IoT协议的特点1. 低功耗：NB-IoT采用了窄带调制技术和功率控制技术，使得设备在传输数据时能够降低功耗，延长电池寿命。
2. 高覆盖范围：NB-IoT支持多小区和多天线技术，能够提供更广阔的覆盖范围，在室内和室外环境都可以实现可靠的通信。
3. 大规模连接：NB-IoT采用了窄带调制技术，可以实现大规模设备的连接。
同时，NB-IoT还支持设备的快速入网和低功耗待机，方便大规模设备的管理和控制。
4. 低成本：由于NB-IoT采用了窄带调制技术和现有的蜂窝网络基础设施，所以可以降低设备的成本，提高物联网应用的普及程度。
5. 安全可靠：NB-IoT采用了HARQ技术和安全加密算法，可以保证数据的可靠传输和安全性，防止数据被篡改和窃取。
三、NB-IoT协议的应用NB-IoT协议可以应用于各种物联网场景，如智能家居、智能电表、智能农业、智能城市等。
NB-IOT介绍
物联网接入技术
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、
用户比例 40% 40% 15% 5% 0.467
业务模型
20~200byte
30分钟~1天
小数据包低频率发送 时延不敏感
NB-IoT关键特性 ② 低功耗
电池寿命支持10年
芯片复杂度降低，工作电流小
• 上行单子载波传输，支持更 小的子载波间隔
• 物理信道的重复发送 • 基于覆盖等级的寻呼优化和
随机接入
NB-IoT关键特性 ① 大连接
支持每小区5万个连接
窄带支持更多用户
低占空比的话务模型 小包传输优化空口信令开销， 减少无线资源占用 数据传输优化，终端上下文信息存储
3GPP45.820定义的NB-IoT话务模型 用户的接入间隔（小时） 24 2 1 0.5 每小时每用户接入次数
蜂窝物联网无线接入技术
2G/3G/4G
M2M/MTC 基于人人通信设计
高速率、无缝移动性 高成本、高功耗
4.5G
IoT 更多物的连接
广覆盖、低成本、 低功耗、低速率
5IoGE•长距离
全连接• Sigfox
• LoRa
超大连接 • HaLow超低时延
超低成本 • Weightles 高可靠 s
超低功 耗 • OnRamp高速率
全球物联网布局已快速展开
物联 需求 存在
NB-IoT究竟是什么
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：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z－wave 等短距离通信技术；另一类是LPWAN（low－powerWide－AreaNetwork，低功耗广域网），即广域网通信技术。
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、L TE Cat －m、NB－IoT等。
NB－IoT是指窄带物联网（N arrow Band－InternetofThings）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开发流程NB-IoT芯片模组开发流程图示如下：NB-IOT增强技术为了满足更多的应用场景和市场需求，3GPP在Re-14中对NB-IoT进行了一系列增强技术并于2017年6月完成了核心规范。
增强技术增加了定位和多播功能，提供更高的数据速率，在非锚点载波上进行寻呼和随机接入，增强连接态的移动性，支持更低UE功率等级。
具体如下：1、定位功能定位服务是物联网诸多业务的基础需求，基于位置信息可以衍生出很多增值服务。
NB-IoT增强引入了OTDOA和E-CID定位技术。
终端可以向网络上报其支持的定位技术，包括基于OTDOA、A-GNSS、E-CID、WLAN和蓝牙等的定位技术，网络侧根据终端的能力和当下的无线环境，选择合适的定位技术。
2、多播功能为了更有效地支持消息群发、软件升级等功能，NB-IoT增强引入了多播技术。
多播技术基于LTE的SC-PTM，终端通过SC-MTCH接收群发的业务数据。
NBIOT简述
带你看懂NB-IoT技术什么是NB-IoT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。
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用户设备针对这些目标，在2015年9月的RAN #69会议上，经过一番激烈PK，3GPP最终确定了蜂窝物联网的空中接口 方案为NB-IoT。
NB-IoT是NarrowBand Internet of Things的缩写,中文译为窄带物联网,是低功耗广域网技术的一个重要分支。
NB-IoT—发展历程• 2015年5月华为和高通共同宣布了一种融合的解决方案，即上行采用FDMA多址方式，下行采用OFDM多址方式，命名为NB提出设想 CIoT（Narrow Band Cellular IoT）。
• 3GPP在2015年9月的RAN全会达成一致，NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合形成了NB-IoT WID。
NB-CIoT演进到了NBIoT（Narrow Band IoT），确立NB-IoT为窄带蜂窝物联网的唯一标准。
标准形成 • 2016年4月，NB-IoT物理层标准在3GPP R13冻结。
• 2016年6月，NB-IoT核心标准正式在3GPP R13冻结。
• 2017年一季度，根据《国家新一代信息技术产业规划》，把NB-IoT网络定为信息通信业“十三五”的重点工程之一。
政策导向 • 2017年6月工信部发布《全面推进移动物联网（NB-IoT）建设发展通知》，强调要加强NB-IoT标准和技术研究，打造完整的产业体 系。
• 2017年4月1日，海尔、中国电信、华为三方签署战略合作协议，共同研发基于新一代NB-loT技术的物联网智慧生活方案。
nb iot报告
NB-IoT 报告1. 引言随着物联网技术的发展，NB-IoT（Narrowband Internet of Things）正成为物联网连接的一种重要方式。
本报告将介绍NB-IoT的基本概念、特点以及应用领域，并讨论其在实际应用中的一些挑战和解决方案。
2. NB-IoT 的基本概念NB-IoT是一种低功耗、宽覆盖范围的无线通信技术，专为物联网设备的连接而设计。
相比于传统的移动通信技术，NB-IoT具有以下特点： - 窄带宽：NB-IoT使用窄带宽进行数据传输，可以更好地适应物联网设备的低功耗需求。
- 低功耗：NB-IoT设备使用低功耗模式，可以延长电池寿命，并减少维护成本。
- 宽覆盖范围：NB-IoT可以在广泛的范围内提供可靠的连接，适用于各种室内和室外环境。
- 低成本：NB-IoT设备的制造成本较低，可以降低物联网应用的总体成本。
3. NB-IoT 的应用领域由于NB-IoT具有低功耗、宽覆盖范围和低成本等特点，它在许多领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面： - 智能城市：NB-IoT可以用于智能城市的应用，如智能路灯、智能停车系统和垃圾桶监测等。
- 工业控制：NB-IoT可以用于工业设备的监测和控制，提高工业生产的效率和安全性。
- 农业领域：NB-IoT可以用于农田灌溉、气象监测和养殖管理等，实现智能农业的发展。
- 物流和交通：NB-IoT可以用于货物追踪、车辆监控和交通信号控制等，提高物流和交通管理的效率。
4. NB-IoT 的挑战与解决方案在实际应用中，NB-IoT仍然面临一些挑战，包括网络覆盖、安全性和标准化等方面。
为了克服这些挑战，可以采取以下解决方案： - 加强网络覆盖：扩大NB-IoT网络的覆盖范围，提高设备连接的可靠性。
- 增强安全性：加密NB-IoT通信，保护设备和数据的安全性。
- 推动标准化：推动NB-IoT标准的制定和实施，促进设备的互操作性和兼容性。
NBIOT技术介绍及应用
NBIOT技术介绍及应用NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种为物联网应用设计的低功耗、低速率、低成本的无线通信技术。
它是一种窄带的、基于蜂窝网络的物联网技术，是3GPP（3rd Generation Partnership Project）组织指定的物联网通信技术标准之一、NB-IoT技术具有广泛的应用前景，并且在许多领域已经开始得到广泛的商业应用。
NB-IoT技术的特点如下：1.低功耗：NB-IoT设备具有较低的功耗，可通过优化硬件设计和通信协议来延长设备的电池寿命。
这使得NB-IoT在那些需要长时间运行，并且难以更换电池的应用场景中具有更好的优势。
2.宽覆盖范围：NB-IoT技术可以实现广域覆盖，能够在较远距离内连接到基站，适用于一些较为偏远的地区或者深室内场景。
3.低速率：NB-IoT支持低速数据传输，适用于需要周期性或者不频繁传输数据的应用场景，如智能电表、智能停车等。
4.低成本：NB-IoT设备的生产成本相对较低，使得NB-IoT技术更容易推广和部署。
NB-IoT技术的应用非常广泛，下面列举几个典型的应用案例：1.智能物流：NB-IoT可以用来跟踪和管理物流运输过程中的货物。
通过将传感器连接到货物上，可以实时监控货物的位置、温度、湿度等信息，在运输过程中及时发现异常情况，确保货物的安全性和运输质量。
2.智能农业：NB-IoT可以用于农业环境监测和管理。
通过将传感器部署在田地中，可以实时监测土壤湿度、温度、光照等环境参数，帮助农民合理使用水资源、施肥，提高农作物的产量和质量。
3.智能城市：NB-IoT可以用于城市基础设施的智能化管理。
通过将传感器连接到城市中的各种设施，如路灯、垃圾桶、停车场等，可以实时监测和管理这些设施的状态，实现能耗管理、垃圾收集、停车管理等功能，提高城市管理的效率和便利性。
4.智能健康：NB-IoT可以用于健康监测和疾病预防。
nb-iot协议
nb-iot协议NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种低功耗、广覆盖的物联网协议。
它采用窄带通信技术，能够实现省电、低成本和广播覆盖的特点，为物联网的发展提供了更多可能性。
NB-IoT协议适用于小型设备的连接，例如智能家居设备、智能电表、智能水表等。
它的主要特点是低功耗，可以使用更小容量的电池，从而延长设备的使用寿命。
此外，NB-IoT还具有广播覆盖的能力，能够在封闭环境或深入地下的地方实现信号的覆盖。
这对于一些远离城市的地方或者智能建筑中的设备非常重要。
NB-IoT协议的另一个特点是低成本。
与其他物联网协议相比，NB-IoT协议的设备成本相对较低。
这是因为它在基础设施上的要求相对较低，可以借助现有的基站和网络。
此外，由于NB-IoT协议采用窄带通信技术，可以实现多设备的同时通信，减少了网络的负载和成本。
NB-IoT协议还具有高可靠性的特点。
传统的物联网协议通常不能很好地适应复杂的网络环境，容易受到干扰。
而NB-IoT协议实现了频谱的高效利用，提高了信号的可靠性和稳定性。
即使在拥挤的环境下，NB-IoT协议仍然能够保持与设备的稳定连接。
使用NB-IoT协议的设备可以通过互联网与云端平台进行数据交互。
这大大增加了设备的智能化程度，使其能够远程监控、控制和管理。
例如，智能家居设备可以通过手机应用程序实现远程控制，智能电表可以实时读取电量数据，水表可以实时读取用水量等。
这使得人们的生活更加智能化和便捷化。
NB-IoT协议的发展对于物联网的发展有着重要的意义。
它为智能城市、智慧农业、工业自动化等提供了更多的机会和可能性。
随着NB-IoT网络的不断完善和推广，越来越多的设备将能够接入到物联网中，为我们的生活带来更多的便利和智能化。
总之，NB-IoT协议是一种低功耗、广覆盖的物联网协议。
它具有低功耗、低成本和广播覆盖的特点，适用于小型设备的连接。
通过互联网与云端平台进行数据交互，使设备能够实现远程监控、控制和管理。
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a)需根据具体的业务
类型构建贴近现实的 功耗模型； b)终端电池自放电情 况测试； c)在不同的环境条件 及业务模型下终端整 机耗电测试； d)为降低终端耗电所 采用的终端休眠机制 测试等
a)在确定资源配置下支持
同时接入的最大用户数目； b）基于给定上行业务模型 的上行连接数目/容量极限 测试； c)基于给定下行业务模型的 下行连接数目/容量极限测 试； d)基于给定上下行混合业 务模型的连接数目/容量极 限测试；
NB-IoT
火灾自动报警 特点：终端位置固定，上行延时敏 感的小数据包业务 类似场景：燃气泄漏报警、电梯故 障报警、老人急救
2
NB-IoT 概述
NB-Iபைடு நூலகம்T关键需求及性能指标
大
大连接，接入能力 增强
低
低功耗、低成本设 计
强
覆盖能力增强
支持海量的低吞吐量 终端
每小区支持用户 5万+
• 5万用户为小区内部署的终端 数，并发用户数较少
NB-IoT系统概要介绍
目录
1
NB-IOT应用场景
2
NB-IoT 概述
3
NB-IoT 与其他技术比较
1
NB-IOT应用场景
物联网 (Internet of Things)
业务驱动
智能的工业 智能的车
国家战略推动
生态环境成熟
成本下降
• 过去的20年每 百万晶体管成本的成本下降2700 倍 • 网络每Gbps 成本下降52倍 • 存储成本下降13950倍
2G LPWA
（长距低速） 覆盖 私有标准 私有标准
（短距低速）
蜂窝物联网无线接入技术
5G
4.5G 2G/3G/4G
M2M/MTC 基于人人通信设计
IoT 更多物的连接
IoE•长距离 全连接• Sigfox
超大连接
广覆盖、低成本、 低功耗、低速率
高速率、无缝移动性 高成本、高功耗
• LoRa • HaLow 超低时延 超低成本 • Weightles 高可靠 s 超低功耗 • OnRamp高速率
• 未来每个物联网联接贡献 的年收入将为27.8美元， 是移动用户的1/4 •
1.1 0.1 2011年
1.5 0.3 2012年
1.9 0.5 2013年
2.4 0.7 2014年
3.2
1.1 …… 2020年
2015年
国际物联网产业生态布局已全面展开 物联网应用呈突破趋势 未来十年物联网终端数量预计在百亿量级
a）下行信号强度、覆盖半 径等下行覆盖的关键技术 指标 b)上行覆盖能力也对终端 的射频发射功率、OTA、 带外干扰等指标进行考 察； c)测试在不同信道条件下 的系统性能： 地铁与地下室环境下 （MCL>154dB）性能测试； 室内或者楼梯间配电箱 内条件下（144dB<MCL<154dB） 的性能测试； 室外良好环境下（MCL< 144dB）的性能测试。
CONNECTED IDLE CONNECTED IDLE PSM Paging or MO signaling (TAU or UL traffic)
低功耗技术
终端99%时间在PSM状态 Connected:80mw Idle:3mw PSM:0.015mw
Active Timer Expiry Paging Paging MO signaling (TAU or UL traffic)
3GPP45.820定义的NB-IoT话务模型 用户的接入间隔（小时） 24 用户比例 40%
时延不敏感
2
1 0.5 每小时每用户接入次数
40%
15% 5% 0.467
NB-IoT关键特性 ② 低功耗
电池寿命支持10年
芯片复杂度降低，工作电流小 空口信令简化，减少单次传输功耗 PSM(Power Saving Mode)功耗仅15uW eDRX(Extended DRX)扩展DRX周期，最长2.91小时 长周期TAU，减少发送位置更新，降低功耗 仅支持小区选择和重选，减少测量开销
工业互联网
智能的表
……
智能的家
能力提高
全球物联网连接数
工业4.0
• •
移动网络向万物互联演进 智能终端、传感设备芯片 日趋普及，CPU 0.8微米>12纳米 • 云计算、大数据成熟商用
中国制造2025 互联网+
3
转型跨界
• 软银收购ARM
物联网典型体系架构
应用层：提供丰富的基于物联网的应用，是物联网发展的根本目标 网络层：广泛覆盖的通信网络是实现物联网的基础设施 感知层：实现物联网全面的感知的核心能力
LoRa产业链成熟比NB-IoT早，针对物联网
快速发展的业务需求和技术空窗期，部分运 营商选择部署LoRa，作为蜂窝物联网的补 充，如Orange, SKT, KPN, Swisscom等。
Sigfox网络已覆盖法国、西班牙全全境，美国、荷兰和
英国部分城市。
目前，LoRa相对于SiGfox更成熟些
Paging
NB-IoT关键特性 ③ 覆盖增强
NB-IoT与其他系统覆盖对比
20dB+覆盖增强用于提升室内覆盖深度和覆盖概率
有待测 试验证
做领先的综合智能信息服务运营商
15
NB-IoT的部署方案：Standalone优先
部署方案
Standalone Guard Band In Band
• 基于LTE带外或GSM频段 内选取200K作为主载波 进行部署。 • 上行功率谱密度比GSM 最多提升16.8dB • 频带资源丰富，覆盖最好 • 第一阶段：900M FDD部 署
3
NB-IoT 与其他技术比较
其他LPWA技术：LoRa和SIGFOX
LoRa是由Semtech公司研发的低功耗广域 网无线通信技术 兴起于法国的Sigfox公司以超窄带(UNB，Ultra Narrow Band)技术建设物联网设备专用的无线网络。 Sigfox公司目标成为全球物联网运营商，通过自建及与 运营商等各方合作方式部署网络，向客户提供物体联 网、API接口、云计算Web服务，客户可通过每台设备
数据包大小及周期 电池寿命预估（年） MCL=144dB 50bytes,2hours 200bytes,2hours 50bytes,1day 200bytes,1day 22.8 18.8 36.1 35.1 MCL=154 dB 11.7 6.4 32.0 26.9 MCL=164dB 2.7 1.7 18.1 13.4
10年内，物联网终端数量 将达到移动通信用户的10 倍以上。中国物联网也将 同步快速发展。
•
物联网标准化持续推进 各类无线连接技术标准不断演进： WiFi 、 ZigBee、Sigfox 、V2X、NB-IoT……
NB-IoT是发展物联网的一个新契机
当前物联网碎片化现状
• 技术碎片化：操作系统和网络标准多样 局域物联网：Wifi、ZigBee、Bluetooth，…… 广域物联网：Sigfox，LoRa，MTC/eMTC/NBIoT，…… • 应用碎片化：需求多样化、垂直行业管理、终端形 态与分布差异化 • 产业碎片化：芯片、设备、网络、运营
来源于: machina research
WIFI
（短距高速）
Bluetooth ZigBee Z-Wave
3G/4G
（长距高速）
标准类型 国际标准 国际标准
LPWA技 术 NB-IoT LTEeMT C LoRa Sigfox
网络定位 广域物联网技术 低成本、电信级、安全可靠 广域物联网技术 相对低成本、电信级、安全可靠 广域物联网技术 独立建网、非授权频段、干扰不可控、可靠性差 广域物联网技术 Sigfox与运营商合作建网、非授权频段
• 用户为小数据包且业务不频繁 （100bit~3kbit，至多秒级） • 支持多载波（多频点小区）
终端超低功耗低成本
5Wh的电池可供终端使用
室外大覆盖，室内穿透能 力提升
比现有GPRS网络提升
10年
20dB
• 上行单子载波传输，支持更 小的子载波间隔
• 物理信道的重复发送 • 基于覆盖等级的寻呼优化和 随机接入
NB-IoT与LoRa技术对比
NB-IoT 信道带宽 调制方式 典型速率 200KHz 下行：OFDMA 上行：SC-FDMA ~200kbps LoRa 125KHz LoRa（线性扩频调制） 0.018~37.5kbps
典型容量
覆盖距离 城区：1~8km 郊区：~25km
50k
城区：2~5km 郊区：~5km
物联网接入技术
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 NB-IoT和LoRa均为低功率广覆盖技术
速率
预计到2025年物联网连接数250亿
LoRa联盟成立于2015年3月，目前拥有超过
290多家成员。包括运营商、系统、软件、 芯片、模组、云服务、应用厂商，构成完整 的生态系统。
每年约1美元打包价购买服务。
Sigfox相对封闭，生态系统构建相对缓慢。 Sigfox向芯片制造商免费提供技术，鼓励芯片厂家在其 产品中集成Sigfox技术。TI、Intel、Atmel、Silicon Lab等公司均生产支持Sigfox技术的各种芯片。
• 基于LTE保护带选取 200K做主载波进行部 署。
• 暂无功率谱密度增益 的评估结果
• 基于LTE带内选取 200K作为主载波进行 部署