NB-IoT解決方案介紹

1、NB-IoT處理方案介紹1/31目錄01LPWA物聯(lián)網(wǎng)市場需求和行業(yè)洞察NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展NB-IoT處理方案04產(chǎn)業(yè)進(jìn)展和應(yīng)用探討Page 22/31物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商確定高增加業(yè)務(wù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用百分比逐年提升1251632052983720200400FY10/11FY11/12FY12/13FY13/14FY14/15Financial performanceM2M revenue 372m in FY 14/15，+25% YoYX35.37.81216.22230 百萬20100X4400%連接增加: 372M物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)百分比即使還小，但增加快速: 42,227

2、MM2M收入總收入25%同比收入增加1%收入占比不過能源 公共事業(yè)汽車零售消費(fèi) 電子健康 醫(yī)療交通 物流生產(chǎn) 制造Page 33/31蜂窩物聯(lián)網(wǎng)（CIoT）發(fā)展以海量LPWA連接為主要驅(qū)動力2G: GPRS|CDMA2K1XMTC/eMTC3G: HSPA/EVDO/TDS4G: LTE/LTE-A WiFi 802.11技術(shù)中速率 (1Mbps)POS, Smart Home, M2M Backhaul低速率 (10Mbps)CCTV,eHealth30%60%車載導(dǎo)航娛樂系統(tǒng)空間大全球M2M/IoT連接分布網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)細(xì)分市場機(jī)會Page 44/31LPWA物聯(lián)網(wǎng)連接將超出傳統(tǒng)2G/3G/

3、4G連接0.005.0015.0025.0030.00202220232024Wide AreaFixed Short Range20.00SatelliteMAN10.00LPWACellular廣域網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)連接占比（%）Data source：machina M2M連接技術(shù)中，短距技術(shù)依然在M2M通信中占主導(dǎo)地位, 但：其中LPWA連接數(shù)從年起快速增加，并在20超出傳統(tǒng)蜂窩連接，約為14億連接2G/3G/4G蜂窩+LPWA連接數(shù)將從3%上升到2024年17%左右2024年LPWA技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)占比約11%物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)增加預(yù)測（十億）LPWA傳統(tǒng)蜂窩 2022 2023 20243%1

4、7%Page 55/31海外主流運(yùn)行商IoT戰(zhàn)略和業(yè)務(wù)布局車聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)電子貨物能源金融服務(wù)健康工業(yè)制造公共服務(wù)安全運(yùn)輸物流戰(zhàn)略：驅(qū) 動：應(yīng)用：做大連接數(shù) 做大業(yè)務(wù)面IoT行業(yè)滲透和破局端管云全方位發(fā)力支撐Digital Service戰(zhàn)略Essential戰(zhàn)略數(shù)字業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型 全球領(lǐng)先智慧城市 連接控制點(diǎn)增加收入 增加網(wǎng)絡(luò)利用率未來收入和業(yè)務(wù)增加 政府主導(dǎo)連接是關(guān)鍵控制點(diǎn)新收入增加點(diǎn)支持企業(yè)客戶數(shù)字化 轉(zhuǎn)型，關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)和服 務(wù)資產(chǎn)發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)收入增加點(diǎn)提升收入 提升ARPU健康醫(yī)療智慧家庭教育農(nóng)業(yè)監(jiān)控貨物跟蹤車聯(lián)網(wǎng)Page 6車聯(lián)網(wǎng)運(yùn)輸物流工業(yè)制造能源金融服務(wù)健康公共服務(wù)智慧家庭消費(fèi)電子貨物農(nóng)業(yè)車聯(lián)網(wǎng)

5、健康保險工業(yè)制造運(yùn)輸公共服務(wù)能源健康醫(yī)療車聯(lián)網(wǎng)零售家庭互聯(lián)智慧城市運(yùn)輸工業(yè)制造車聯(lián)網(wǎng)家庭互聯(lián)能源健康智慧城市工業(yè)制造智慧城市能源物流車聯(lián)網(wǎng)健康零售貨物跟蹤說明：紅色表示最適合LPWA技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，藍(lán)色表示其中部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要LPWA技術(shù)6/31運(yùn)行商對低功耗/低成本/低速率/廣深覆蓋CIoT技術(shù)訴求強(qiáng)烈預(yù)期2G將普遍退網(wǎng)考慮 未來3G/4G模組貴(2040美金)終端 價格2G/3G/4G覆蓋和終端功耗不如Sigfox/LoRa覆蓋 功耗運(yùn)行商需要更具競爭優(yōu)勢技術(shù) 來發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)策略 先網(wǎng)絡(luò)，后業(yè)務(wù)，快速跑 馬圈地建好網(wǎng)絡(luò)再發(fā)展業(yè)務(wù) 大量融資，107M先圈地，27 countries 10

6、0Hz超窄帶技術(shù)技術(shù)先天缺點(diǎn) 可靠性低，無QOS 低容量可用，高容量則難以承載 覆蓋差、時延高、速率低(12byte)部分運(yùn)行商迫于市場壓力，引入LoRa布局類似運(yùn)行商運(yùn)作，提供管道服務(wù) 類CDMA技術(shù)，容量低 安全性弱 公共頻譜，干擾問題難以處理Page 77/31LPWA開啟低功率廣覆蓋IoT市場，NB-IoT具備技術(shù)優(yōu)勢1m100m10kmBluetoothZigBee（短距低速）WiFi（短距寬帶）UMTS/LTE（長距高速）GSMLPWA（長距低速）覆蓋100bps100kbps100Mbps速率不一樣無線物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)對比NB IoT相對短距通信/私有技術(shù)優(yōu)勢顯著高安全性低時延高可

7、靠性NB IOT低成本高速率短距通信（WiFi等）低功耗私有技術(shù)大覆蓋高頻譜效率（LoRa等）技術(shù)制式網(wǎng)絡(luò)定位國際標(biāo)準(zhǔn)NB-IoT可與現(xiàn)蜂窩網(wǎng)融合演進(jìn)低成本電信級 高可靠性、高安全性廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)私有技術(shù)LoRa需獨(dú)立建網(wǎng)、無執(zhí)照波段高風(fēng)險局域網(wǎng) 物聯(lián)技術(shù)Sigfox不適配國內(nèi)無執(zhí)照波段、由Sigfox建網(wǎng)與運(yùn)行商合作高成本高風(fēng)險物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)Page 88/31NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈快步完備，全球產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟加速行業(yè)成熟NB IoT產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟動態(tài) 華為：已推出樣機(jī)芯片并在外場驗(yàn)證，16H2商用 高通：已規(guī)劃芯片MDM9206，預(yù)計(jì)17H1商用 英特爾：宣告支持NB-IoT，芯片規(guī)劃待公布 MTK：跟隨3G

8、PP標(biāo)準(zhǔn)，芯片規(guī)劃待公布 全球NB IoT論壇成立 VDF、聯(lián)通等21 運(yùn)行商 華為等3 主流設(shè)備廠商 7 芯片模組廠商 11 垂直行業(yè)NB IoT正逐步形成完整生態(tài)鏈其它各大主流芯片廠家動態(tài)智能燈水表智能停車寵物跟蹤氣表垃圾箱芯片模組終端運(yùn)行商N(yùn)B IoTPage 99/31目錄01LPWA物聯(lián)網(wǎng)市場需求和行業(yè)洞察NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展NB-IoT處理方案04產(chǎn)業(yè)進(jìn)展和應(yīng)用探討Page 1010/31NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)即將凍結(jié)，Q3/Q4開啟商用序幕3GPP R13NB-M2MNB-OFDMANB-LTENB-CIoTNB-IoT規(guī)范凍結(jié).6NB-IoTWork Item.09.05.05.07

9、.07NB-IoT技術(shù)方案Page 11.1211/3111月RAN1#83會議明確了NB-IoT布署場景和空口技術(shù)200k200kGSM200kUMTS/LTE結(jié)論2： 上行支持2種技術(shù)200kLTE(2) Guard band200kPage 12LTE(3) In-band技術(shù)1： Single-Tone技術(shù) 包含3.75kHz與15kHz兩種子載波帶寬 支持更加好覆蓋、容量與終端功耗技術(shù)2： Multi-Tone技術(shù)選擇15KHz子載波帶寬支持更大峰值速率注：終端需要上報(bào)支持能力方便網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中調(diào)度。結(jié)論1： NB-IoT支持三種布署場景(1) Standalone結(jié)論2： 下行采取O

10、FDMA 15kHz子載波12/31NB-IoT兩類終端：Single-Tone vs. Multi-Tone3.75 KHz36 times/17dB180 KHzLTENB-IoT w. Flexible BWUL PSDUL BW15 KHzNx15 KHzSingle-ToneMultiple-TonePage 13Single-Tone:Enables extreme low cost IoT terminals to compete with non-cellular devices and enable faster time to market.Not only cellula

11、r industry, low cost chip vendorsare interested in building ST only chips.Multi-Tone:Provides higher data rate and can target to replace most of the original CDMA/GPRS IoT applicationsChipset and module has higher cost and powerconsumption15kHz:Within ST Flexible bandwidth of 3.75kHz and 15kHz adapt

12、ive to different scenarioskHz:provides better coverage with relaxed timingrequirements due to longer CP lengthbetter capacity for large cell PRACH and PUSCH linkslower power consumptionbetter forward compatibility to TDDbetter coexist with legacy LTE links13/31NB-IoT三種布署場景：Standalone/ Guard-band/ In

13、-bandNB-IoT Guardband No occupation of LTE PRBsNB-IoT In-band Occupy one LTE PRBeMTC Occupy six LTE PRBsNB-IoT In-band & eMTC PSD boostingImpact legacy LTE network planning & optimizationLTE carrier10MHz/20MHzeMTC1.4MHzLTE carrier10MHz/20MHzNB-IoTIn-band200kHzNB-IoTGuardbandLTE carrier10MHz/20MHz200

14、kHzGSM carriersNB-IoT StandaloneLTE carrier1.4MHz/3MHz/5MHz/10MHz/20MHz200kHz3G(UTRA/)Carrier5MHz/1.25MHz/1.6MHz200kHz200kHz200kHzGSM carriers EC-GSMFreq. reuse 2.4MHz200kHzHz900MHz or other scattered spectrum:LTE bands: Share same PA with LTENB-IoT standalone deployment: Integrated to LTECommon hig

15、h-layer procedure and CN with LTECommon MSR or MCBTS RRU, sharing the same PAPage 14EC-GSM: Integrated to GSMCommon BS&CN as GSM networkFrequency reuse: same as GSM, at least 2.4MHz system bandwidth14/31NB-IoT頻段NB-IoT使用了授權(quán)頻段，有三種布署方式：獨(dú)立布署、保護(hù)帶布署、帶內(nèi)布署。全球主流頻段是800MHz和900MHz。中國電信會把NB-IoT布署在800MHz頻段上，而中國聯(lián)通

16、會選擇900MHz來布署NB-IoT，中國移動則可能會重耕現(xiàn)有900MHz頻段。15/31NB-IoT vs. eMTC：成本低，覆蓋好，容量大，組網(wǎng)靈活Page 16Peak data rate UL/DL (bps)BandUEBandwidthSystemBandwidthCoverage (dB,MCL)Modulecost ($)Battery life (Years)Capacity(Devices)eMTC (R13)1MLTE band1.4MHz1.4/5/10/20MHz157.7810?NB-IoT (R13)(Standalone)100kG/U/L MSR/dedic

17、ated200kHz200kHz164510+200k/cell/200k HzNB-IoT (R13)(in-band)100kLTE band180kHz180kHz164510+200k/cell/200kHzNB-IoT (R13)(Guardband)100kLTE band180kHz180kHz164510+200k/cell/200kHzeMTC can only be deployed within LTE system, while NB-IoT has more flexibility as it can be deployed in- band, guard band

18、and standalone.NB-IoT can support up to 200k devices per cell per 200kHzThe NB-IoT uplink transmission (3.75kHz, 15kHz) is much more efficient than eMTC wideband uplink transmissionNB-IoT has about 6.3dB better coverage than eMTC16/31GSMA LPUC項(xiàng)目研究結(jié)論：NB-IoT更適合LPWA應(yīng)用Page 17Applicatio n familyApplicati

19、onsBattery LifeCoverageLatencyMobilityTechnology FitnessCan meet cost req. of eMTC EC-GSM Cat0NB-IoT = YeseMTC= NoCat0=NoType 2Industrial asset tracking,microgeneration; agricultural &/environmental near real-time monitoring510OutdoorsUnder 10 seconds in mostcases.Nomadic (assets or live stock) and

20、stationaryNB-IoT eMTC EC-GSMNB-IoT = YeseMTC= NoType 3 aWater/gas metering, building automation, smart city parking, waste management;510Deep indoorcoverage10s for control use cases; 60 sec for data collection.StationaryNB-IoT eMTC EC-GSMNB-IoT = YeseMTC= NoType 3 - bIndustrial machinery control; ag

21、ricultural / environmental stationary data collection.510Extended rural coverageStationaryNB-IoT eMTC EC-GSMNB-IoT = YeseMTC= NoType 4City lighting, consumer white goods, vending machines2Outdoors and indoors30 seconds for most use cases except Vending machine privacy/data verification ( eMTC EC-GSM

22、 Cat0NB-IoT = YeseMTC= NoCat0=NoSummaryThe M2M LTE based technologies (NB-IoT, eMTC, Cat0) can support the identified applications but with different costs,different battery life and different coverage requirements.NB-IoT can meet the target cost for all the application familieseMTC and NB-IoT overl

23、ap in meeting the same requirements for LTE in-band but NB-IoT is 50% more cost efficient than eMTCUL PA efficiency is an important factor in reducing the NB-IoT module costAnalysis is taking into consideration the EU cost and power consumption requirements17/31目錄01LPWA物聯(lián)網(wǎng)市場需求和行業(yè)洞察NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展NB-IoT處理

24、方案04產(chǎn)業(yè)進(jìn)展和應(yīng)用探討Page 1818/31NB-IoT處理方案亮點(diǎn)和價值20dB (7倍覆蓋)可靠安全廣/深覆蓋Super Coverage低功耗Low Power低成本Low Cost大連接Massive Connections電池壽命$1終端芯片50k終端/200kHz小區(qū)漫游Page 1919/31廣/深覆蓋： 比GPRS覆蓋增強(qiáng)20dB+180 KHzIOT Device:200mwData Package(e.g100 byte)功率譜密度= 200mW/5kHzNB-IoT Solution技術(shù)點(diǎn)1：上行功率譜密度增強(qiáng) 17dBTypical Case2G/3G/LTE S

25、olution技術(shù)點(diǎn)2： 重復(fù)+編碼 616dB3.75 KHz注： GSM終端發(fā)射功率最大能夠到33dBm，NB-IoT發(fā)射功率最大23dBm，所以實(shí)際NB-IoT終端比GSM終端功率譜密度高7dB216重復(fù):312dB編譯碼增益：34dB重復(fù)D1D1D1D2D2D2D2D 1D2功率譜密度=200mW/180kHzPage 2020/31低功耗：基于AA電池，使用壽命可超出 （與詳細(xì)應(yīng)用和話務(wù)模型相關(guān)）Voice/DataPSM StateDataWake upNB-IoTTx(23dBm): 200mW Rx: 80mWIdle: 3mW PSM: 0.015mWPage 21終端99%

26、 時間在PSM狀態(tài)，只占用1% 功耗沒有Power Saving Mode情況Paging終端芯片低功耗關(guān)鍵技術(shù)：關(guān)鍵技術(shù)1： 芯片復(fù)雜度降低，工作電流小 關(guān)鍵技術(shù)2： 空口信令簡化, 減小單次數(shù)傳功耗 關(guān)鍵技術(shù)3： 基于覆蓋等級控制和接入，降低單次數(shù)傳時間關(guān)鍵技術(shù)4： PSM（節(jié)能模式），終端功耗僅15uW 關(guān)鍵技術(shù)5： eDRX（擴(kuò)展周期不連續(xù)接收），降低終 端監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)頻度關(guān)鍵技術(shù)6： 長周期TAR/RAU，降低終端發(fā)送位置更 新次數(shù)關(guān)鍵技術(shù)7： 只支持小區(qū)選擇和重選移動性管理，減少測量開銷21/31低成本： 終端芯片低至$1PMU: 電源管理單元 PA: Power Amplifier

27、SOC: System on Chip低成本芯片關(guān)鍵技術(shù)： 關(guān)鍵技術(shù)1：180kHz窄帶系統(tǒng)，基帶復(fù)雜度低 關(guān)鍵技術(shù)2：低采樣率，緩存Flash/RAM要求?。?8 kByte） 關(guān)鍵技術(shù)3：單天線，半雙工，RF成本低關(guān)鍵技術(shù)4：峰均比低，功放效率高， 23dBm發(fā)射功率可支持單片SoC內(nèi)置功放PA，深入降低成本 關(guān)鍵技術(shù)5：協(xié)議棧簡化（500kByte），降低片內(nèi)FLASH/RAMBB2RX1TXRFMMMB PAPMUBB1RX1TXRFMBPAPMUFlash/RAMFlash/RAMBB1RX1TXRFPAPMU Flash/RAMCat-4Cat-0NB-IoTSOCPage 22M

28、MMB: 多模多頻段PA MB: 多頻段BB: 基帶22/31大連接： 50k+用戶容量*/ 200kHz小區(qū)話務(wù)模型海量連接特有系統(tǒng)設(shè)計(jì)15 分鐘1 天xx byte50k設(shè)備/小區(qū)對時延不敏感蜂窩物聯(lián)關(guān)鍵網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺DL Data關(guān)鍵技術(shù)4： 關(guān)鍵網(wǎng)優(yōu)化 終端上下文存放 下行數(shù)據(jù)緩存Page 23關(guān)鍵技術(shù)3： 基站優(yōu)化 獨(dú)立準(zhǔn)入擁塞控制 終端上下文信息存放關(guān)鍵技術(shù)1： 窄帶技術(shù) 上行等效功率（36信道*23dBm）提升，大大提升信道容量關(guān)鍵技術(shù)2： 減小空口信令開銷，提升頻譜效率NB-IoT基站* 經(jīng)典值，與應(yīng)用類型和話務(wù)模型相關(guān)23/31NB-IoT處理方案總體架構(gòu)SingleRANG/U

29、/L/NB-IoTNB-IoT 模塊 M2M PlatformSingleEPCHLR/PCRFNB-IoT獨(dú)立布署Third Party Apps行業(yè)Device 應(yīng)用層協(xié)議棧適配終端SIM OTA 終端設(shè)備、事件訂閱管理 API能力開放（行業(yè)，開發(fā)者） OSS/BSS（自助開戶，計(jì)費(fèi)） 大數(shù)據(jù)分析 移動性/安全/連接管理 無SIM卡終端安全接入 終端節(jié)能特征 時延不敏感終端適配 擁塞控制和流量調(diào)度 計(jì)費(fèi)使能 低成本站點(diǎn)處理 方案 新空口支持Massive IoT連接 無線連接軟SIM 傳感器接口 應(yīng)用駐留 傳感器接口 應(yīng)用駐留MI Gb/IuPS/S1/MI12233重用站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施，降低

30、布署成本 支持接口優(yōu)化，優(yōu)化30%以上信令開銷，支持終端節(jié)電和降成本。 基于CloudEdge平臺優(yōu)化CIoT專用關(guān)鍵網(wǎng)，可與現(xiàn)網(wǎng)組pool，降低每連接成本1CIoT關(guān)鍵網(wǎng)Page 2424/31BBU（GUL）BBU（LTE-M）基站MBB UserMBB Machine（GUL/eMTC）NB CIoT Machine低成本，低功耗MMEGWPCRFHLR現(xiàn)有關(guān)鍵網(wǎng)vGWvHLR專有網(wǎng)絡(luò)（部分）CloudEdge平臺vMMEvGWCloudEdge平臺專有網(wǎng)絡(luò)M2M管理平臺（Neul）基于虛擬化平臺靈活定制M2M EPC，接管M2M管理平臺，匹配不一樣市場需求16A：vEPC支持簡化NAS

31、協(xié)議，支持終端低功耗/低成本要求和窄帶空口要求，聯(lián)合RAN形成E2E處理方案16A：CloudEdge接管NeulM2M連接管理平臺，形成all in one box形式MiniDC方案，降低布署成本16B：疊加網(wǎng)絡(luò)能力開放（終端管理/位置等），使能M2M業(yè)務(wù)極簡NAS基于虛擬化平臺靈活定制M2M EPC，接管 M2M管理平臺，匹配兩類市場需求InternetM2M管理平臺集成 服務(wù) 平臺FusionSphere (Cloud OS)Huawei COTS3rd Party COTSVMware3rd Party Cloud OSM2M EPCMANOvHLR管理平臺Page 25vUvUIC（IWF/SCEF）基于CloudEdgeCIoT EPC，加緊NB-IoT業(yè)務(wù)布署和升級25/31目錄01LPWA物聯(lián)網(wǎng)市場需求和行業(yè)洞察NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展NB-IoT處理方案04產(chǎn)業(yè)進(jìn)展和應(yīng)用探討Page 2626/31芯片/模組終端NB-IoT網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)管理運(yùn)行商集成方案