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纯净的硅(初级)

NB-IoT发展历程

        运营商在推广M2M服务(物联网应用)的时候,发现企业对M2M的业务需求,不同与个人用户的需求。
        企业希望构建集中化的信息系统,与自身资产建立长久的通信连接,以便于管理和监控。
        这些资产,往往分布各地,而且数量巨大;资产上配备的通信设备可能没有外部供电的条件(即电池供电,而且可能是一次性的,既无法充电也无法更换电池);单一的传感器终端需要上报的数据量小、周期长;企业需要低廉的通信成本(包括通信资费、装配通信模块的成本费用)。
        以上这种应用场景在网络层面具有较强的统一性,所以通信领域的组织、企业期望能够对现有的通信网络技术标准进行一系列优化,以满足此类M2M业务的一致性需求。
        2013年,沃达丰与华为携手开始了新型通信标准的研究,起初他们将该通信技术称为“NB-M2M(LTE for Machine to Machine)”。

        2014年5月份,3GPP的GERAN组成立了新的研究项目:“FS_IoT_LC”,该项目主要研究新型的无线电接入网系统,“NB-M2M”成为了该项目研究方向之一。

        稍后,高通公司提交了“NB-OFDM”(Narrow Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 窄带正交频分复用)的技术方案。
        (3GPP,“第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project)”标准化组织;TSG-GERAN (GSM/EDGE Radio Access Network):负责GSM/EDGE无线接入网技术规范的制定)

        2015年5月,“NB-M2M”方案和“NB-OFDM方案”融合成为“NB-CIoT”(Narrow Band Cellular IoT)。该方案的融合之处主要在于:通信上行采用FDMA多址方式,而下行采用OFDM多址方式。
        2015年7月,爱立信联合中兴、诺基亚等公司,提出了“NB-LTE”(Narrow Band LTE)的技术方案。
        在2015年9月的RAN#69次全会上,经过激烈的讨论和协商,各方案的主导者将两个技术方案(“NB-CIoT”、“NB-LTE”)进行了融合,3GPP对统一后的标准工作进行了立项。
        该标准作为统一的国际标准,称为“NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,基于蜂窝的窄带物联网)”。自此,“NB-M2M”、“NB-OFDM”、“NB-CIoT”、“NB-LTE”都成为了历史。
        2016年6月,NB-IoT的核心标准作为物联网专有协议,在3GPP Rel-13冻结。同年9月,完成NB-IoT性能部分的标准制定。2017年1月,完成NB-IoT一致性测试部分的标准制定。
        image.png

        促成这几种低功耗蜂窝技术“结盟”的关键,并不仅仅是日益增长的商业诉求,还有其它新生的(非授权频段)低功耗接入技术的威胁。
        LoRa、SIGFOX、RPMA等新兴接入技术的出现,促成了3PGG中相关成员企业和组织的抱团发展。

        3GPP是怎样设计NB-IoT的呢?
        NB-IoT,甚至说目前低功耗广域网(LPWAN),其设计原则都是基于“妥协”的态度。
        首先,比较传统2/3/4G网络,一些物联网主要有三大特点:
        ①懒
        终端都很懒,大部分时间在睡觉,每天传送的数据量极低,且允许一定的传输延迟(比如,智能水表)。
        ②静止
        并不是所有的终端都需要移动性,大量的物联网终端长期处于静止状态。
        ③上行为主
        与“人”的连接不同,物联网的流量模型不再是以下行为主,可能是以上行为主。
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        这三大特点支撑了低速率和传输延迟上的技术“妥协”,从而实现覆盖增强、低功耗、低成本的蜂窝物联网。
        1)减少信令开销
        NB-IoT信令流程基于LTE设计,去掉了一些不必要的信令,包括在控制面和用户面均进行了优化。

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        原LTE信令流程:
       

        NB-IoT信令流程①:
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        NB-IoT信令流程②:
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        2)PSM & (e-)DRX
        eDRX和PSM是NB-IoT的两大省电技术。
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        DRX(Discontinuous Reception),即不连续接收。
        手机(终端)和网络不断传送数据是很费电的。如果没有DRX,即使我们没有用手机上网,手机也需要不断的监听网络(PDCCH子帧),以保持和网络的联系,但是,这导致手机耗电太快。
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        因此,在LTE系统中设计了DRX,让手机周期性的进入睡眠状态(sleep state),不用时刻监听网络,只在需要的时候,手机从睡眠状态中唤醒进入wake up state后才监听网络,以达到省电的目的。
        eDRX意味着扩展DRX周期,意味着终端可睡更长时间,更省电。
        PSM(Power Saving Mode),即省电模式。
        一些物联网终端本来就很懒,长期睡觉,而在PSM模式下,相当于关机状态,所以更加省电。
        其原理是,当终端进入空闲状态,释放RRC连接后,开始启动定时器T3324,当T3324终止后,进入PSM模式,并启动T3412(周期性TAU更新)。在此期间,终端停止检测寻呼和执行任何小区/PLMN选择或MM流程。
        image.png

        此时,网络无法发送数据给终端或寻呼终端,网络与终端几乎失联(终端仍注册在网络中)。

此帖出自RF/无线论坛

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