小花带你一周hold住人人学IOT（三）窄带无线，海量物联

小花带你一周hold住人人学IOT（一）初识物联网
花带你一周hold住人人学IOT（二）IoT平台，能力开放
小花带你一周hold住人人学IOT（三）窄带无线，海量物联
小花带你一周hold住人人学IOT（四） 物联网关，汇聚回传
小花带你一周hold住人人学IOT（五） 操作系统，轻量开源
今天我们开始人人学IoT第三课的学习，下面先看一下今天要带大家学习那些内容。

1.NB-IoT=Niubility？

物联网技术离不开LPWA（低功耗广域网）技术的支撑
在低功耗广域网中（Halow SigFox NB-IoT RPMA LoRa） NB-IoT又尤为受世人关注，其技术基于3GPP标准并部署于运营商授权频段，为物联网终端设备提供了良好的公共网络，有效地帮助了物联网公共事业的发展。
窄带无线，海量物联 NB-IoT=Niubility？

基础背景知识
NB：Narrow Band
NB-IoT是一项基于窄带的通信技术
NB-IoT与前面提高的同为LPWA的SigFox有所不同
NB-IoT是构建于电信运营商的蜂窝移动网络
NB-IoT的研究和标准化工作是基于3GPP标准组织进行的

NB-IoT标准演进

NB-IoT标准持续演进

2017年华为在21个国家和地区交付了29张NB-IoT网络

NB-IoT的网络总体架构
基于NB-IoT网络的物联网解决方案总体架构 NB-IoT总体架构与我们之前学习的物联网层次架构划分是类似的

NB-IoT终端感知层 负责数据信息的采集处理并且通过NB-IoT通信模组进行无线连接，发送数据

NB-IoT基站与EPC核心网属于网络层，负责数据信息的接入、传输、转发，其中NB-IoT的eNodeB基站是低成本站点解决方案，可以在原有的2G或者4G的基站上，通过软件或更换基带板进行升级，并且相比之前支持更大容量的连接

NB-IoT核心网包含四个主要网元，这四个网元也是LTE的网元

MME，Mobility Management Entity 移动性管理实体
-是LTE接入网络的关键控制节点
-负责空闲模式的终端设备的定位
-包括传呼过程
-简单的说MME是负责信令处理部分

HSS，Home Subscriber Server 归属用户服务器
-HSS用户归属网络中存储用户信息的核心数据库
-用于在归属网络中保存用户的签约信息

SGW Service Gateway 服务网关
-SGW负责和无线建立连接
-把用户的数据包转发至PGW

PGW，PDN（Packet Data Network） Gateway PDN网关
-PGW PDN网关是3GPP与non-3GPP网络间的用户数据链路的锚点
-负责管理3GPP和non-3GPP间的数据路由
-还负责策略执行和计费等功能

可以说NB-IoT的核心网承载了终端的安全接入，连接管理，流量调度，网络鉴权，流量计费等功能
物联网平台属于平台层
-负责数据存储、数据管理
-并且负责应用层协议栈的适配、终端设备管理
-提供API的能力开发，大数据分析等

第三方应用属于应用层
-负责数据呈现与用户界面的交互
-例如APP软件 web界面
全球运营商NB-IoT频谱选择策略

2.NB-IoT中的Niubility技术

NB-IoT技术关键特性：超大连接 超低功耗 超强覆盖 超低成本 SC-FDMA OFDMA
窄带无线，海量接入 NB-IoT中的Niubility技术
NB-IoT最底层物理层
-NB-IoT系统带宽为180KHz
-上行技术采用SC_FDMA（单载波频分址 Single-carrier Frequency-Division Multiple Access）是子载波联系的调整解调技术，也是用于LTE上行链路的主流技术
-通常上行传输有单载波（Single-tone）和多载波（Multi-tone）两种传输技术

单载波标书终端设备上行数据传输仅占用一个子载波
多载波表示可以占用多个子载波进行上行数据传输

• 在相同功率的前提下单载波（Single-tone）比多载波（Multi-tone）拥有更高的功率谱密度增益
• NB-IoT上行支持Single-tone和Multi-tone传输，其中Single-tone作为终端设备的必备功能，而Multi-tone为可选功能

NB-IoT下行技术采用OFDMA
-OFDMA是OFDM技术的演进，将OFDM和FDMA技术结合，OFDMA在利用OFDM对信道进行子载波化后，再在部分子载波上加载传输数据，NB-IoT利用OFDMA将180KHz的宽带分为12个子载波，每个子载波15KHz

对比LTE为了减少实现的复杂性，NB-IoT精简了不必要的物流信道，在下行只有三种物理信道和两种参考信号，在上行只有两种物理信道和一种参考信号

NB-IoT通过降低目标速率、多次传输、采用低阶调制方式等措施，以达到增加覆盖、降低成本、降低功耗的目的
NB-IoT网络是如何搭建部署的
NB-IoT构建于蜂窝移动网络，支持基于目前LTE制式平滑演进，并根据不同运营商的请求支持灵活的频段部署

NB-IoT支持3种部署方式
独立部署（stand-alone）：可以利用单独的频带，适合用于GSM频段的重耕
保护带部署（Guard-band）：可以利用LTE系统中边缘无用频带
带内部署（inband）：可以利用LTE载波中间的任何资源块

从NB-IoT独特的物理层基础和它灵活的部署方式就可以发现NB-IoT的与众不同。

下面看看NB-IoT的关键特性：
四大关键特性：超低成本、超低功耗、超强覆盖、超大连接
基于华为提供的single ran解决方案，支持在现有网络设备上进行升级改造，从而降低网络建设和维护成本，并且NB-IoT的芯片是专门为物联网设计的，指针对窄带、低速率，并针对物联网需求，只支持单天线，半双工方式。另外简化了信令处理，大幅降低终端芯片价格

超低成本
通过简化功能、算法，裁剪不必要的物理硬件模块，从而达到降低芯片成本的目的。
超低功耗
DRX与eDRX PSM省电模式

独特的省电模式：PSM（最为省电） 和eDRX


超强覆盖
-功率谱密度提升与时域重传
-MCL（max coupling loss）最大耦合损耗 比GSM多增加20db MCL
-NB-IoT是GSM3倍覆盖距离
-能够提升9db下行增益
-提升12db上行增益
-更少站点可以覆盖更广区域和具备更强穿透性

超大连接
-减小空口信令开销与降低资源使用
关键技术
-上行业务调度单元较小
-PSM/eDRX降低设备对基站的资源使用
-减少空口信令开销
-基站核心网优化 终端上下文存储 下行数据缓存

3.eLTE-IoT中的excellent技术

工业物联网市场正在蓬勃发展，（智能汽车 智能电网 水处理 卫生事业 智能制造 冶金），工业设备的接入量也在迅速增长。对于工业物联网的建设，目前自建工业物联专网，实现园区产业升级是主流趋势。

eLTE-IoT解决方案
eLTE-IoT解决方案是华为专门为行业物联网市场开发的基于3GPP标准的窄带无线物联网解决方案
-基于1GHz以下的非授权ISM频谱
-采用灵活易部署的轻量化设备
-支持标准物联网协议与企业现有专业平台进行对接

eLTE-IoT目标市场为企业自建窄带物联网市场
eLTE-IoT可以应用在制造、电力、税务智慧城市等行业
-制造行业：
eLTE-IoT能够提供海量的低功耗物联方案
对产线上不计其数的传感器数据进行收集
不论是机械臂的位移还是物料状态，甚至是车间的温度都能尽在掌握
让管理者能够实现对生产状态的监控与能效的管理
-电力行业：
对于电力行业，利用eLTE-IoT实现电力远程抄表，主要优势是：覆盖广、海量连接、易于部署和扩展
单小区3-5KM的覆盖半价，有效降低站点数量、从而降低建网和维护成本，提供比传统网络更大的容量，最大支持一千多电表接入，并且小型化设备易部署，星型拓扑结构适配更多场景。

eLTE-IoT解决方案的特性
-可靠连接：基于开发的ISM频谱 跳频技术
-更大容量，海量物联 小包数据快传技术 提升上行的传输效率 缩短终端的发送时间 降低终端功耗
-最长10年，更低功耗 PSM DRX模式
-最大10KM，更广覆盖 时域重传技术

eLTE-IoT网络架构及网元设备
eLTE-IoT网络是一个开放被集成的架构，向上可以与第三方行业应用和平台集成，向下eLTE-IoT模组可以通过串口实现与第三方终端设备集成，构筑端到端的生态系统

eLTE-IoT的网元设备包括业务引擎 IoT一体化基站AirNode 用户接入终端CPE IoT模组与网管设备

业务引擎是eLTE-IoT网络的核心汇聚节点，主要提供
-终端设备管理
-终端和AirNode接入认证鉴权
-网络协议处理
-数据转发
-与第三方的物联网应用或平台对接
AirNode是轻量化设计的基站
-支持挂墙安装和抱杆安装
-支持有线传输（光纤 网线）与业务引擎直连
-支持外置3G 4G无线回传模块，无线网络回传 实现与业务引擎的数据回传
eLTE-IoT网络采用eSight网管来管理业务引擎、基站、用户接入终端等网元设备，实现设备管理、容灾备份。

好了，到这里第三课窄带无线，海量物联就学完了，相信通过今天的学习，大家对物联网已经有进一步的了解了。下面跟我来做一下练习，检验一下自己的学习成果哦。

判断题

1.NB-IoT的MCL值为164，相较于GPRS多增加30dB的增益。错误
相较于GPRS多增加20dB的增益
2.跳频技术通过上行数据发送时使用的物理信道不断变化，来避免持续干扰。正确

单选题

1.NB-IoT的系统带宽是？ D

A.12KHz
B.15KHz
C.60KHz
D.180KHz

2.NB-IoT在GSM频段上的重耕部署需要采用哪种部署方式？ A

A.独立部署
B.保护带部署
C.带内部署
D.带外部署

3.下列选项中，哪项不是小包数据快传技术的优点？ D

A.提升上行传输效率
B.缩短终端发送数据时间
C.降低终端功耗
D.提升数据传输距离 时域重传技术

4.eLTE-IoT网管设备不可以管理下列哪个网元？ C

A.业务引擎
B.AirNode
C.eLTE-IoT通信模组
D.CPE（用户接入终端）

多选题
1.下列选项中，哪些网元属于NB-IoT核心网的网元？ ABCD

A.MME（移动管理性实体）
B.HSS（归属用户服务器）
C.SGW（服务网关）
D.PGW（PDN网关）

2.下列选项中，关于NB-IoT上下行通信技术描述正确的是？ AC
在相同功率的前提下单载波（Single-tone）比多载波（Multi-tone）拥有更高的功率谱密度增益
NB-IoT上行支持Single-tone和Multi-tone传输，其中Single-tone作为终端设备的必备功能，而Multi-tone为可选功能

A.NB-IoT上行采用SC-FDMA，下行采用OFDMA
B.相同功率的前提下Multi-tone比Single-tone拥有更高的功率谱密度增益
C.OFDMA技术是OFDM和FDMA的技术融合
D.Multi-tone作为终端设备的必备功能，而Single-tone为可选功能

3.下列选项中，哪些技术和因素使得NB-IoT具备超低功耗特性？ AC

A.PSM模式
B.功率谱密度提升 超强覆盖
C.eDRX模式
D.重复发送 超强覆盖

4.eLTE-IoT可以应用在下列哪些场景？ ABCD

A.制造行业生产状态可视化及能效管理
B.电网实时状态监控
C.水务公司远程智能抄表
D.智慧城市公共设施入网

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