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[技术交流] 【和你一起聊聊NB-IoT】NB-IoT网络概述

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发表于 2019-6-14 16:59:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
NB-IoT网络概述
  NB-IoT业务四大特点为:低功耗、低成本、海量连接、增强覆盖。

  低功耗:IoT应用(如智能抄表、环境监控、智能农业等)安装环境没有电源供应,需要使用电池,为了满足电池达到5到10年寿命的需求,NB-IoT网络引入PSM和eDRX技术极大降低了终端功耗,可使设备在生命周期绝大部分时间处于极低功耗状态,从而保障电池的使用寿命。

  低成本:NB-IoT终端采用窄带技术,基带复杂度低,只使用单天线,采用半双工方式,射频模块成本低,大部分(SRVCC、IMS、紧急呼叫等功能)不必要的功能都可以裁剪,同时采用SoC内置功放PA,降低了对终端Flash存储空间、终端尺寸、终端射频等的要求,从而极大降低了NB-IoT的终端成本。

  海量连接:NB-IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升(特定业务模型),NB-IoT可比现有无线技术提供50-100倍的接入数,单小区可支持5万级别的用户规模。

  深度覆盖:NB-IoT比GPRS提升20dB增益,在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能较好覆盖。

      接入容量:NB-IoT网络单扇区容量达到5万接入用户的能力,是基于NB-IoT小数据的特征,通过减少终端工作的频次和强度、拉长终端休眠的时间等机制实现的。3GPP NB-IoT业务模型假定平均每小时每用户接入次数仅0.467次,也就是平均每用户每小时接入网络1次都不到,大部分时间都在休眠。由此可见,NB网络海量接入容量,是建立在大量用户上报周期长,绝大部分终端长时间处于休眠的特定业务场景下达到。


     并发接入终端容量:NB上行资源包含12个子载波。理论上,一次PRACH周期允许12个用户同时接入,一次接入需花费约1秒钟(准确的讲640ms),理想情况下,1分钟最多接入720个用户、1小时最多接入43200用户。开展NB业务时,应该尽量考虑用户终端分散接入,错开接入时间。如果大量终端同时接入,会有部分终端无法接入,网络可告知终端等待一段时间再次接入。

  并发传输数据容量:对于一个NB扇区,同一时间点同时做业务的用户数随发包大小而略有变化,可同时容纳15-30个用户并发开展业务。


 在话务模型为每个终端每小时只上报一次数据,数据大小为100字节的情况下,一个NB基站的扇区,理论最大可以实现在1小时内进行7.2万次数据上报。

 首次入网时延:NB终端开机后,终端和网络有较多消息交互(认证,建立通道,分配IP地址等),花费时间较长,需要6-8s才完成网络接入,才能获得IP地址,用于后期数据传输使用。

  数据上报和接收时延:NB终端接入成功后,当终端有数据传输时,终端会主动和基站建立无线连接(此时不再需要认证、IP地址分配等过程),无线链路建立成功后,立即发送数据。终端进行数据上报的时延与终端所处的状态、无线网络覆盖密切相关。NB终端业务状态包括PSM状态、DRX/eDRX状态、连接状态。


​ NB-IoT 峰值速率:单用户测试按照目前的参数配置上行理论峰值速率15.6Kbps(15KHz single-tone),下行理论峰值速率21.25Kbps;单小区测试按照目前参数配置上行理论峰值速率250Kbps,下行理论峰值速率117.8Kbps。

​ NB-IoT覆盖情况:NB-IoT技术空口最大耦合损耗(MCL)相比GPRS有20dB的提升,室外单站覆盖距离可达2300米,是C网1X覆盖的2倍、LTE 1.8G/GPRS覆盖距离的4倍。室内覆盖情况,离基站1公里内的楼宇高、中、底层均有信号覆盖,对于电梯、地下室具备一定的覆盖能力,相比GPRS可多穿透一堵墙,具体覆盖程度与楼宇墙面、具体测试点深度有关


​    移动性:NB-IoT目前不支持跨基站的切换功能,适宜于静止和慢速移动场景,在30km/h以下传输成功率较高,速度越大,传输失败率越高。


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