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NB-IOT基础理论知识物联网设备分为三类：无需移动性，大 数 据 量（上行），需较宽频段，比如城市监控摄像头移动性强，需执行频繁切换，小数据量，比如车队追踪管理无需移动性，小数据量，对时延不敏感，比如智能抄表NB-loT正是为了应对第种物联网设备而生NB-loT源起于现阶段物联网的以下几大需求：覆盖增强（增强20dB）支持大规模连接，100K终端/200KHZ小区 超低功耗，10年电池寿命 超低成本 最小化信令开销，尤其是空口确保整个系统的安全性，包括核心网支持IP和非IP数据传送支持短信（可选部署）对于现有LTE网络，并不能完全满足以上需求即使是LTE-A,关注的主要是载波聚合、双连接和D2D等功能，并没有考虑物联网比如，在覆盖上，以水表为例，所处位置无线环境差，与智能相比，高度差导致信号差4d B,同时再盖上盖子，额外增加约10dB左右损耗，所以需要增强20dBo高度差导致电平差4dB外 部 盖 子 损耗8dB在大规模连接上，物联网设备太多，如果用现有的LTE网络去连接这些海量设备，会导致网络过载，即使传送的数据量小，可信令流量也够得喝上几壶此外，NB-loT有自己的特点，比如不再有QoS的概念，因为现阶段的NB-loT并不打算传送时延敏感的数据包，像 实 时IMS一类的设备，在NB-loT网络里不会出现。

因此，3Gpp另辟蹊径，在 Release 13制定了 NB-loT标准来应对现阶段的物联网需求，在终端支持上也多了一个与NB-loT对应的终端等级cat-NB10尽管NB-loT和 LTE紧密相关，且可集成于现有的LTE系统之上，很多地方是在 LTE基础上专为物联网而优化设计，但从技术角度看，NB-loT却是独立的新空口技术1 网络1.1核心网为了将物联网数据发送给应用，蜂窝物联网(C loT)在 EPS定义了两种优化方案：CloT EPS 用户面功能优化(User Plane CloT EPS optimisation)CloT EPS 控制面功能优化(Control Plane CloT EPS optimisation)如上图所示，红线表示CloT EPS控制面功能优化方案，蓝线表示CloT EPS用户面功能优化方案对 于CloT EPS控制面功能优化，上行数据从eNB(CloT RAN)传 送 至MME,在这里传输路径分为两个分支：或者通过SGW传送到PGW再传送到应用服务器，或者通过 SCEF(Service Capa-bility Exposure Function)连接到应用服务 器(CloT Services),后者仅支持非IP数据传送。

下行数据传送路径一样,只是方向相反这一方案无需建立数据无线承载，数据包直接在信令无线承载上发送因此，这一方案极适合非频发的小数据包传送SCEF是专门为NB-loT设计而新引入的，它用于在控制面上传送非IP数据包,并为鉴权等网络服务提供了一个抽象的接口对 于CloT EPS用户面功能优化，物联网数据传送方式和传统数据流量一样，在无线承载上发送数据，由SGW传送到PGW再到应用服务器因此，这种方案在建立连接时会产生额外开销，不过，它的优势是数据包序列传送更快这一方案支持IP数据和非IP数据传送1.2接入网NB-loT的接入网构架与LTE 一样eNBeNB通过S1接口连接到MM日S-G W,只是接口上传送的是NB-loT消息和数据尽管NB-loT没有定义切换，但在两个eNB之间依然有X2接口，X2接口使能UE在进入空闲状态后，快速启动resume流程，接入到其它eNB（resume流程将在本文后面详述）1.3频段NB-loT沿用LTE定义的频段号，Release 13为 NB-loT指定了 14个频段Band NumberUplink frequency range/MHzDownlink frequency range/MHz11920-19802110-217021850-19101930-199031710-17851805-18805824-849869-8948880-915925-96012699-716729-74613777-787746-75617704-716734-74618815-830860-87519830-845875-89020832-862791-82126814-849859-89428703-748758-803661710-178021,亡 i洞号:2 物理层物理层设计下行上行多址技术OFDMASC-FDMA子载波带宽15KHZ3.75KHz/15KHz发射功率43dBm23dBm帧长度1ms1msTTI长度1ms1 ms/8msSCH低阶调制QPSKBPSKSCH高阶调制QPSKQPSK符号重复最大次数32aa售券2.1 工作模式部署方式(Operation Modes)NB-loT占用180KHz带宽，这与在LTE帧结构中一个资源块的带宽是一样的。

所以，以下三种部署方式成为可能：in-band operationguard band operation1O.BNY YLTE Canier LTE Carrier承翻啼一小1)独立部署(Stand alone operation)适合用于重耕GSM频段，GSM的信道带宽为200KHZ,这刚好为NB-loT180KHZ带宽辟出空间，且两边还有10KHZ的保护间隔200 kHz 180 kHz *猱信号:h jo i2)保护带部署(Guard band operation)利用LTE边缘保护频带中未使用的180KHz带宽的资源块3)带内部署(In-band operation)利用LTE载波中间的任何资源块CE LevelCE Level,即覆盖增强等级(Coverage Enhancement Level)从 0 至 ij2,CELevel共三个等级，分别对应可对抗144dB、154dB、164dB的信号衰减基站与 NB-loT终端之间会根据其所在的CE Level来选择相对应的信息重发次数双工模式Release 13 NB-loT 仅支持 FDD 半双工 type-B 模式FDD意味着上行和下行在频率上分开，UE不会同时处理接收和发送。

半双工设计意味着只需多一个切换器去改变发送和接收模式，比起全双工所需的元件，成本更低廉，且可降低电池能耗在 Release 12中，定义了半双工分为type A 和type B两种类型，其中type B为 Cat在type A 下，UE在发送上行信号时，其前面一个子帧的下行信号中最后一个Symbol不接收，用来作为保护时隙(Guard Period,G P),而在type B 下，UE在发送上行信号时，其前面的子帧和后面的子帧都不接收下行信号，使得保护时隙加长，这对于设备的要求降低，且提高了信号的可靠性A o u a n b a udownlinkduplex distanceuplink.,tirne2.2下行链路对于下行链路，NB-loT定义了三种物理信道：1)NPBCH,窄带物理广播信道2)NPDCCH,窄带物理下行控制信道3)NPDSCH,窄带物理下行共享信道还定义了两种物理信号：1)NRS,窄带参考信号2)NPSS和NSSS,主同步信号和辅同步信号相比LTE,NB-loT的下行物理信道较少，且去掉了 PMCH(Physical Multicastchannel,物理多播信道)，原因是NB-loT不提供多媒体广播/组播服务。

下图是NB-loT传输信道和物理信道之间的映射关系BCH PCH DL-SCHTransport channelsPhysical channelsNPBCH NPDSCH NPDCCH 讨国号:MIB消息在NPBCH中传输,其余信令消息和数据在NPDSCH上传输,NPDCCH负责控制UE和 eNB间的数据传输NB-loT下行调制方式为QPSKNB-loT下行最多支持两个天线端口(AntennaPort),APO f l AP1 o和 LTE 一样，NB-loT 也有 PCI(Physical Cell ID,物理小区标识),称为 NCelllD(Narrowband physical cell ID),一共定义了 504 个 NCelllDo帧和时隙结构和 LTE循环前缀(Normal C P)物理资源块一样，在频域上由12个子载波(每个子载波宽度为15KHz)组成，在时域上由7 个OFDM符号组成0.5ms的时隙，这样保证了和LTE的相容性，对于带内部署方式至关重要12个fM.160kHz1-J_7 g；时间 RE(Resource/lefnenl).b!域蠡/上t f t t*.叼城上A 少干1 OFDM 口号信号:h jo p t每个时隙0.5ms,2 个时隙就组成了一个子帧（SF）,10个子帧组成一个无线帧（RF）o这就是NB-loT的帧结构，依然和LTE 一样。

NRS（窄带参考信号）NRS（窄带参考信号），也称为导频信号，主要作用是下行信道质量测量估计，用于UE端的相干检测和解调在用于广播和下行专用信道时，所有下行子帧都要传输N R S,无论有无数据传送NB-loT下行最多支持两个天线端口，NRS只能在一个天线端口或两个天线端口上传输，资源的位置在时间上与LTE的CRS(Cell-Specific Reference Signal,小区特定参考信号)错开，在频率上则与之相同，这样在带内部署(In-BandOperation)时，若检测到C R S,可与NRS共同使用来做信道估测NRS资源位置同步信号NPSS为 NB-loTUE时间和频率同步提供参考信号，与 LTE不同的是，NPSS中不携带任何小区信息，NSSS带有PCL NPSS与 NSSS在资源位置上避开了LTE的控制区域，其位置图如下：NPSS和 NSSS资源位置NPSS的周期是10ms,NSSS的周期是20msNB-loT UE在小区搜索时，会先检测NPSS,因此NPSS的设计为短的ZC(Zadoff-Chu)序列，这降低了初步信号检测和同步的复杂性NBPBCHNBPBCH 的 TTI 为 640ms,承载 MIB-NB(Narrowband Master InformationBlock),其余系统信息如S旧1-NB等承载于NPDSCH中。

S旧1-NB为周期性出现，其余系统信息则由SIB1-NB中所带的排程信息做排程和 LTE一样，NB-PBCH端口数通过CRC mask识别，区别是NB-IOT最多只支持2 端口NB-IOT在解调MIB信息过程中确定小区天线端口数在三种operation mode下，NB-PBCH均不使用前3 个OFDM符号In-band模式下NBPBCH假定存在4 个 LTE CRS端口，2 个 NRS端口进行速率匹配U E je fR A-p re a m b le id e n tifie r,.in itia lU L q ra n t,T A,te m p o ra ry C-R N T I,re s o u rc e a llo c a tio n fo r m s g 3A d ju s t Trending U E ID fo rc o n te n tio n re s o lu tio n b yN P U S C H出谶号:忙便1/E je tR A-p re a m b le id e n tifie r,.in itia li R a n d o m A c c e s s R e s p o n s e-R a n d o m A c c e s s R e s p o n s e m e s s a g ein P D S C HU L-g ra n t,T A3.5连接管理由于NB-loT并不支持不同技术间的切换，所以RRC状态模式也非常简单。

RRC Connectio。