NB-IoT技术业务流程.pptx
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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。
为了达到涵盖范围延伸(Coverage Enhancement, CE)以满足布建在细胞(Cell)边缘或地下室等信道质量较低的NB-IoT UE,基地台与NB-IoT UE之间透过采用较少数量的子载波(Subcarrier)与将欲传递的数据作重复传送以利于接收端提高正确解出数据的成功率。
依照目前规格的规范,在随机存取(Random Access)信道、控制信道与数据信道所传递之讯息的重复传送次数最高可高达128、2,048与2,048次。
三种运行模式各有发挥灵活运用频段资源涵盖范围延伸(Coverage Enhancement Level, CE Level)共分为三种等级,分别为达到可对抗最大耦合损失(Maxim um Coupling Loss, MCL)为144dB、154dB、164dB的讯号能量衰减。
基地台与NB-IoT UE 间会根据所在的CE Level来选择相对应的讯息重复传送次数。
另一方面,为了使营运商能灵活地使用LTE频段或非LTE频段来布建NB-IoT系统以及考虑到对LTE 系统的兼容性,单一载波带宽被限制为180KHz,相当于一个PRB(Physical Resource Block)的带宽。
NB-IoT支持在频段内(In-Band)、保护频段(Guard Band)以及独立(Stand-alone)共三种运行模式。
In-Band运行是利用LTE载波(Carrier)内的PRB进行数据传输,Guard Band运行是利用LTE载波内的Guard Band来进行数据传输,Stand-alone运行则是使用非LTE频段的载波来进行数据传输。
为了提高NB-IoT的市场需求性,三种运行模式的设计具有一致性,但In-Band与Guard Band两种运行模式则需特别考虑到对LTE系统的兼容性。
NB-IoT所支持的最大数据速率(Data Rate)在上行(Uplink)为64Kbit/s,下行(Downlink)为28Kbit/s。
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。