132-NBIOT附着流程
nb-iot工作原理
nb-iot工作原理NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种物联网通信技术，也是3GPP标准的一部分。
它采用了窄带通信技术，旨在为物联网设备提供低功耗、广覆盖和大容量的连接。
NB-IoT的工作原理可以分为无线接入、数据传输和网络控制三个主要部分。
一、无线接入NB-IoT采用了窄带信道，即带宽较窄的信道，以增加信道的容量和覆盖范围。
在无线接入环节中，有以下几个关键步骤：1. 设备查找：NB-IoT设备首先需要搜索网络以找到运营商的NB-IoT网络。
通过扫描不同频段和带宽，设备能够检测到NB-IoT网络的存在。
2. 设备接入：一旦设备找到了NB-IoT网络，它将与基站建立连接。
这一过程包括设备发送接入请求，基站进行认证和授权，并为设备分配一个唯一的标识符。
3. 设备接收：一旦设备成功接入网络，它可以开始接收来自基站的指令和数据。
二、数据传输NB-IoT使用了窄带技术，因此它的数据传输速率相对较慢，但比较适合低功耗的物联网设备。
数据传输的过程如下：1. 设备发送：物联网设备将传感器数据、监控信息等发送给基站。
数据可以通过在时隙中发送脉冲或连续传输来完成。
2. 基站接收：接收数据的基站会通过接收信号、解调和解密来从设备中接收数据。
3. 数据转发：基站会对接收到的数据进行处理和整理，并将数据转发给物联网应用服务器。
转发的方式可以是通过有线或无线连接。
三、网络控制NB-IoT的网络控制可以通过以下几个方面来实现：1. 信道管理：NB-IoT网络会对信道资源进行管理和分配，以确保网络资源的有效利用和设备之间的互不干扰。
2. 数据安全：NB-IoT使用了加密和认证技术来确保数据安全。
设备和基站之间的通信会进行加密，以防止数据泄露或篡改。
3. 设备管理：NB-IoT网络对设备进行管理，包括注册、验证、固件更新等功能。
这样可以保证网络的正常运行，并对设备进行维护和管理。
总结起来，NB-IoT的工作原理主要包括无线接入、数据传输和网络控制三个部分。
NB-IoT核心网关键技术流程
核心网关键技术流程3GPP 23.401中对于蜂窝物联网（Celluar Internet of Things,CIoT）是短短一句话定义的，蜂窝网络支持低复杂度和低吞吐率的物联网设备。
蜂窝物联网同时支持IP业务和非IP业务（非IP的业务指的是站在EPS的角度来看的一些非结构化数据，尽管还是会被分配APN）。
对于物联网，小包数据业务传输将成为应用的典型特征。
因此，对于核心网而言，基于物联网的这种小数据，短时延传输模式进行了一些协议流程方面的优化。
这种优化方式包含了两种模式，一种是基于用户面传输用户数据，而另一种是将用户数据封装在了NAS层消息里的控制面传输方式，这种方式减少很多控制面的信令开销。
PDN连接可以采取控制面CIoT核心网承载优化方式处理，或者也可以采取用户面CIoT核心网承载优化方式处理。
相比传统PDN连接需要使用S1-U接口进行传输，这里S11-U也可以被用来传输小包数据。
CIoT的数据可以包括物联网应用的状态信息以及测量数据。
5G当中支持物联网数据通信的MME可能有这么几种支持数据传输的模式，MME支持控制面CIoT数据优化传输模式，MME支持用户面CIoT数据优化传输模式，支持传统的S1-U数据传输模式。
同时也包括了一些特殊的核心网功能，比如是否支持无需联合附着的SMS消息传输，是否支持没有PDN连接的附着，是否支持控制面CIoT数据优化传输模式的包头压缩。
对于支持NB-IoT的终端，网络侧应该提供控制面CIoT数据优化传输模式的功能，对于S1-U传统用户面数据传输模式并不属于CIoT的数据优化传输模式范畴，但是支持用户面CIoT数据优化传输模式功能的UE也需要能够支持S1-U模式。
UE会通过ATTACH/TAU请求中附带消息体Preferred and SupportedNetwork Behaviour与网络能力进行协商。
值得一提的是，这种核心网对于数据传输的优化机制并不仅仅限于低复杂度，低吞吐率的物联网应用。
NBIoT物联网平台介绍方案
要点二
数据加密
采用数据加密技术，对传输的数据进行加密，保证数据在传输过程中的安全性。
安全审计
nb-iot物联网平台应对所有操作进行审计，以便及时发现异常操作和潜在的安全威胁。
要点三
nb-iot物联网平台应具备快速恢复故障的能力，确保在发生故障时能够快速恢复正常运行。
nb-iot物联网平台的保障机制与可靠性要求
nb-iot物联网平台的硬件和终端设备
03
nb-iot物联网平台的硬件概述
这些硬件需要支持窄带物联网通信技术，以实现低功耗、长距离的无线通信
针对不同的应用场景，硬件的配置和性能需求也会有所不同
Nb-iot物联网平台的硬件包括物联网芯片、传感器、通信模块等
nb-iot物联网平台的终端设备与类型
Nb-iot物联网平台的终端设备主要分为智能家居、智能工业、智慧城市等领域
故障恢复
nb-iot物联网平台应具备高可用性，能够应对高并发、大流量的访问，保证平台的稳定性和响应速度。
高可用性
nb-iot物联网平台应具备容错机制，能够处理异常情况下的数据丢失和错误，保证数据的可靠性和完整性。
容错机制
nb-iot物联网平台的部署与实施案例
05
nb-iot物联网平台的部署方案与架构设计
低功耗技术
为了延长物联网设备的续航时间，未来的NB-IoT物联网平台将采用更加先进的低功耗技术，减少设备的能耗，提高设备的续航能力。
nb-iot物联网平台的未来趋势和技术创新方向
1
nb-iot物联网平台的未来应用前景和发展方向
2
3
NB-IoT物联网平台在智慧城市建设中将扮演着重要角色，为城市管理、交通、环保等领域提供智能化解决方案。
【NB-IoT_物联网】_NB-IOT MAC层流程简介
基于竞争的随机接入Type1-MSG2
Msg2的UL GRANT内容包含：
Field
•上行子载波间隔：3.75KHz or 15KHz •上行频域信息：同DCI N0中的UL grant •MCS/TBS：TBS=88bit，用3 bit来表示MCS
– 000：pi/2 BPSK for ST and QPSK for MT, N_RU=4 – 001：pi/4 QPSK for ST and QPSK for MT, N_RU=3 – 010：pi/4 QPSK for ST and QPSK for MT, N_RU=1
指示Msg3重传的NPDCCH的搜索空间与Msg2对应的NPDCCH的搜索空间相 同，即指示Msg3首次传输资源和Msg3重传资源的NPDCCH的搜索空间相同。 传输initial Msg3的PUSCH的repetitions times在MAC RAR（Msg2）的UL grant中指 示。Msg3重传的repetitions times在对应的NPDCCH DCI中指示。
11
基于竞争的随机接入Type1-MSG1
NPRACH参数：
12
基于竞争的随机接入Type1-MSG1
NPRACH资源选择：
在NB-IOT中，NPRACH配置相应的repetitions。NPRACH的repetitions支持{1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128}，eNB最多可以配置其中3个Repetition times，用来支持最多3种CELs（CEL编号为 0、1、2，CEL0为最近的覆盖等级）。即NPRACH的时频资源是与CEL相关的。不同CEL的 RSRP门限通过广播下发，终端根据RSRP门限来确定自己的CEL，从而选择相应的NPRACH 资源发起随机接入。 NB-IOT系统的上行支持single-tone和multi-tone两种方式（即单频点和多频点），两种方 式的NPRACH资源不同，因此终端还需根据其是否支持multi-tone选择相应的NPRACH资源 来发起随机接入。换言之，PRACH资源的选择结果就能反映该终端是否支持multi-tone。
NB-IoT的关键过程
e.在由较高层控制窗口的期间尝试检测具有由RA-RNTI 加扰的DCI（下行链路控制信息）的NPDCCH（窄带物理下行链 路控制信道）。如果检测到，则将相应的DL-SCH传输块传递到 较高层 较高层解析传输块并向物理层指示Nr位UL许可。
eMTC用户。 对于NB-IoT用户来说，由于S!接口引入了用户文本挂起流
程，因此基站在用户文本挂起消息中也会将NB-IoT用户的寻
呼辅助信息和最后的服务小区信息和小区覆盖增强等级（CEL）
信息上报给MME,用于后续的寻呼优化处理。 另外，对于NB-IoT用户寻呼DRX信息也不同。默认DRX
IE包含在S!建立请求消息和eNodeB配置更新消息中，用于指 示NB-loT用户默认的寻呼DRX参数。取值｛128,256,512,1024,
盖范围增强等特定场景的应用。本文拟对NB-IoT的随机接入过程、寻呼机制、以及小区选择重选等关键过程进行简介。
关键词:NB-IoT ;随机接入过程；寻呼机制；小区选择重选
中图分类号:TN929.5
文献标识码：A
文章编号：2096-4390（2019） 13-0024-04
1 NB-IoT产生背景及技术特点 1.1产生背景 窄带物联网（NB-IoT）的研究和标准化是根据3GPP组织进 行的,3GPP（第三代合作伙伴计划）是欧美以及中国日本韩国的 标准化组织为了合作进行3G标准化而创建的项目，于1998年 12月正式创建，现在研究领域已经延伸到5G。这其中包括了欧 洲的ETSI,日本的TTC.ARB以及美国的T1,韩国的TTA还有 中国的CCSA都是作为合作伙伴成员积极地参与了 3GPP的各 项活动。而3GPP立项的项目必须经过这些地区在无线通信领 域标准化的组织的批准。2016年,3GPP在TSG RAN工作组下 设立 WG6 Legacy RAN radio and protocol,负责维护 GEARN 工作组的相关的协议，并且逐步地关闭了 TSG GERAN工作组， 在GERAN T作组关闭前的GERAN#62次会议上，通过了 "Cellular System Support for Ultra Low Complexity and Low Throughput Internet of Things",着手研究非后向兼容传统CSM 系统的蜂窝物联网的方案，以期能够实现在200KHz的系统带 宽上支持窄带物联网技术。2015年8月GERAN I作组输出了 与窄带物联网相关的研究报告TR 45.820.而在TR 45.820中最 有影响的技术就是NB-LTE和NB-CIoT两个技术。而两个技术 相结合形成的NB-IoT WI正式在2015年9月的RAN#69次会 议上立项并且于2016年7月举办的R13会议上完成了 NB-IoT 物联网通信技术行业标准的制定。
NB-IoT核心网关键技术流程word版本
核心网关键技术流程3GPP 23.401中对于蜂窝物联网（Celluar Internet of Things,CIoT）是短短一句话定义的，蜂窝网络支持低复杂度和低吞吐率的物联网设备。
蜂窝物联网同时支持IP业务和非IP业务（非IP的业务指的是站在EPS的角度来看的一些非结构化数据，尽管还是会被分配APN）。
对于物联网，小包数据业务传输将成为应用的典型特征。
因此，对于核心网而言，基于物联网的这种小数据，短时延传输模式进行了一些协议流程方面的优化。
这种优化方式包含了两种模式，一种是基于用户面传输用户数据，而另一种是将用户数据封装在了NAS层消息里的控制面传输方式，这种方式减少很多控制面的信令开销。
PDN连接可以采取控制面CIoT核心网承载优化方式处理，或者也可以采取用户面CIoT核心网承载优化方式处理。
相比传统PDN连接需要使用S1-U接口进行传输，这里S11-U也可以被用来传输小包数据。
CIoT的数据可以包括物联网应用的状态信息以及测量数据。
5G当中支持物联网数据通信的MME可能有这么几种支持数据传输的模式，MME支持控制面CIoT数据优化传输模式，MME支持用户面CIoT数据优化传输模式，支持传统的S1-U数据传输模式。
同时也包括了一些特殊的核心网功能，比如是否支持无需联合附着的SMS消息传输，是否支持没有PDN连接的附着，是否支持控制面CIoT数据优化传输模式的包头压缩。
对于支持NB-IoT的终端，网络侧应该提供控制面CIoT数据优化传输模式的功能，对于S1-U传统用户面数据传输模式并不属于CIoT的数据优化传输模式范畴，但是支持用户面CIoT数据优化传输模式功能的UE也需要能够支持S1-U模式。
UE会通过ATTACH/TAU请求中附带消息体Preferred and SupportedNetwork Behaviour与网络能力进行协商。
值得一提的是，这种核心网对于数据传输的优化机制并不仅仅限于低复杂度，低吞吐率的物联网应用。
【NB-IoT_物联网】_接入网协议流程-
接入网协议流程5G 是什么？目前业内已经达成了基本共识，它的一个重要属性是支持万物互联，也就意味着下一代通信网络构建的目的不仅是为用户提供更高的速率，同时也需要有效提供支持物联网的系统架构。
这在协议标准里就进行了体现，3GPP 的标准并没有直接为 NB-IoT（NarrowBand Internet of Things，窄带物联网），eMTC 等物联网技术单独立书作传，但是在 LTE 的接入网，核心网等协议中进行了融合升级，这样其实也表明了一种态度，物联网的核心技术（例如物理层的调制/解调技术）与LTE 的是大体一致的，同时又是LTE 技术的某种方向上的演进，与LTE 网络技术长远来看是和谐共存的。
在开始这篇文章的阅读之前，我们先简单澄清一个概念。
目前蜂窝物联网技术（CIoT）是一个总体的范畴，当然还有sidelink 这样的物物数据传输技术，可以说 CIoT 又细分成了窄带物联网（NB-IoT）和非 NB-IoT 两个领域（非NB-IoT包括eMTC 或BL UE 或支持物联网技术的 LTE 终端等），NB-IoT 技术相对比较独立，承接了某些GSM 标准化组织早期的研究基因，这里我们不去天花乱坠的叙述物联网技术的前世今生，我们直接从协议标准的角度来理解物联网技术。
从接入网来看，NB-IoT 等终端的工作状态与LTE 一样，基本是两种，RRC_IDLE,RRC-CONNETED,但也有一些不同的细节，例如NB-IoT 没有互操作的属性，意味着NB-IoT 的终端无法切换，重定向，CCO（cell change order）到2,3G 网络，NB-IoT 终端只具备E-UTRA 状态（只有一种工作模式）；NB-IoT 终端在连接态下不读系统消息，而4G 终端在连接态下可以获取系统消息；NB-IoT 终端在连接态不提供任何信道反馈（没有QoS 管控），同时也不提供测量报告（Measurement Reporting）；另外在NB-IoT 里关于上行速率调度机制也不具备，相比较而言MTC 终端由于根源自LTE，因此这些基本的机制还和LTE 大网技术保持一致，但也有一些细微的区别，我们慢慢会提及到。
NB-IoT技术业务流程
内部公开▲
© ZTE All rights reserved12来自谢谢！内部公开▲
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UP模式Suspend流程
内部公开▲
AS context caching
10
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UP模式Resume流程
小区内Resume
内部公开▲
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11
UP模式Resume流程
si-Periodicity-r13 {rf64, rf128, rf256, rf512, rf1024, rf2048, rf4096, spare},
sib-MappingInfo-r13
SIB-MappingInfo-NB-r13,
schedulingInfoSI-r13
SEQUENCE {
si-RadioFrameOffset {0..15}
SchedulingInfoList-NB-r13 ::= SEQUENCE (SIZE (1..maxSI-Message-NB-r13)) OF SchedulingInfo-NB-r13
SchedulingInfo-NB-r13::= SEQUENCE {
内部公开▲
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3
System Information发送
内部公开▲
•MIB固定方式发送 •SIB1时域固定方式发送，频域动 态调度（SI-RNTI加扰） •SIB1中SchedulingInfoList
•si-WindowLength •systemInfoValueTag
NB-IoT技术业务流程
内部公开▲
3
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System Information发送
内部公开▲
•MIB固定方式发送 •SIB1时域固定方式发送，频域动 态调度（SI-RNTI加扰） •SIB1中SchedulingInfoList •si-WindowLength •systemInfoValueTag
MIB&SIB1 发送
MIB-NB固定 方式发送
SIB1-NB半固定 方式发送 由重复次数， PCID决定帧号
RSIB1-NB =16 LTE MIB发送 LTE SIB1发送
5
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System Information调度参数
•调度相关参数（NBIOT）
内部公开▲
TAU流程
Ø 触发条件除了传统E-UTRAN，还包括： UE支持和偏好的网络行为信息发生变化 Ø TAU信息包括能力支持 Ø TAU信息包括网络偏好
8
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数据传输模式 ØCP（Control Plane）模式 ü无DRB ü数据通过承载在SRB上的NAS PDU传输 ØUP（User Plane）模式 ü数据通过DRB传输 üSuspend机制 üResume机制
6
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内部公开▲
ATTACH流程
Ø 建立PDN连接/不建立PDN连接 Ø 网络能力支持：控制面优化/用户面优化 Ø 网络偏好（preferred network behaviour）:控制面优化/用户面优化
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132-NBIOT附着流程
NB-IOT 附着流程当一个NB-IOT终端需要接入到NB网络，遵守的准则和LTE类似，第一步是在一个合适的频段上搜索小区，解码出NPSS和NSSS，然后计算小区的PCI，之后终端就可以解码出在NPBCH信道传输的NB-MIB消息。
一旦读取了NB-MIB消息，就可以知道NB-IOT的部署模式（In-band, Guard-band 或Standalone），SIB1消息的大小、重复次数和起始位置。
读取到NB-SIB1消息后，就可以获得小区的接入参数：•PLMN ID, TA Code•CI、小区状态、小区选择信息；•其他SIB消息的调度信息（SI消息类型和周期）；•SIB 映射信息，SI窗口长度；在成功解码NB-SIB1之后，UE对通过NPDSCH传输的NB-sib进一步进行解码。
UE从SIB2 获取相关配置的信息：•公共逻辑信道和物理信道•与上行同步有关的RACH配置信息在获得RACH配置信息后，UE发送RACH前导码，UE首先从传输时间计算其RA-RNTI。
然后在NPDCCH中查找与RA-RNTI加扰的DCI N1，以获得随机访问响应。
UE期望该消息在响应窗口内，响应窗口在最后一个前导SF之后开始的3个SF。
如果没有接收到随机访问响应消息，则UE发送另一个前导码。
最多可尝试多少次，取决于CE级别。
如果达到访问尝试的总数，则向RRC层报告相关的失败。
如果RACH成功，UE获得临时C-RNTI以及TA。
此外，RAR为msg3提供UL grant，包含msg3传输的所有相关数据。
剩余过程与在传统LTE中一样进行，即UE发送标识，并且在接收到竞争解决方案时，完成随机访问过程。
UE发送RRCConnectionRequest，表示要连接到网络，并说明建立原因。
在NB-IOT中，仅限于MO信令、MO数据、MT接入和异常报告。
不存在延迟容忍业务（delay tolerant traffic）的建立原因，因为在NB-IOT中，所有业务被假定为延迟容忍。
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NB-IOT 附着流程
当一个NB-IOT终端需要接入到NB网络，遵守的准则和LTE类似，第一步是在一个合适的频段上搜索小区，解码出NPSS和NSSS，然后计算小区的PCI，之后终端就可以解码出在NPBCH信道传输的NB-MIB消息。
一旦读取了NB-MIB消息，就可以知道NB-IOT的部署模式（In-band, Guard-band 或Standalone），SIB1消息的大小、重复次数和起始位置。
读取到NB-SIB1消息后，就可以获得小区的接入参数：
•PLMN ID, TA Code
•CI、小区状态、小区选择信息；
•其他SIB消息的调度信息（SI消息类型和周期）；
•SIB 映射信息，SI窗口长度；
在成功解码NB-SIB1之后，UE对通过NPDSCH传输的NB-sib进一步进行解码。
UE从SIB2 获取相关配置的信息：
•公共逻辑信道和物理信道
•与上行同步有关的RACH配置信息
在获得RACH配置信息后，UE发送RACH前导码，UE首先从传输时间计算其RA-RNTI。
然后在NPDCCH中查找与RA-RNTI加扰的DCI N1，以获得随机访
问响应。
UE期望该消息在响应窗口内，响应窗口在最后一个前导SF之后开始的3个SF。
如果没有接收到随机访问响应消息，则UE发送另一个前导码。
最多可尝试多少次，取决于CE级别。
如果达到访问尝试的总数，则向RRC层报告相关的失败。
如果RACH成功，UE获得临时C-RNTI以及TA。
此外，RAR为msg3提供UL grant，包含msg3传输的所有相关数据。
剩余过程与在传统LTE中一样进行，即UE发送标识，并且在接收到竞争解决方案时，完成随机访问过程。
UE发送RRCConnectionRequest，表示要连接到网络，并说明建立原因。
在NB-IOT中，仅限于MO信令、MO数据、MT接入和异常报告。
不存在延迟容忍业务（delay tolerant traffic）的建立原因，因为在NB-IOT中，所有业务被假定为延迟容忍。
作为响应，eNodeB发送RRCConnectionSetup消息，提供信令无线承载（SRB1）和协议的配置。
如果UE接受eNodeB提供的所有配置，UE发送RRCConnectionSetupComplete消息，包括所选的PLMN和MME，并且可以搭载包括Attach Request+PDN Connectivity Request在内的NAS消息。
然后进行身份验证和NAS级别的安全过程。
安全程序成功后，如果没有收到MME的信息，eNodeB可能会进行UE能力查询，UE会回复UE能力信息，说明UE类别、支持的NB IOT频段列表、UE不同层参数支持，如PDCP支持的ROHC配置文件、物理层的多音支持等。
当UE接收到表示核心网接受UE并创建默认承载上下文的attach accept和activate默认承载上下文请求时，UE以accept complete消息进行应答。
下面是NB-IOT 的消息。