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與高通/華為/愛立信有淵源,刨根問底NB-IoT背后的故事

作者: 時(shí)間:2017-08-03 來源:EEFOCUS 收藏
編者按:物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)很多,一類是局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù),一類是廣域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù),為何NB-IoT成為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代那顆最亮的星,且沒有之一。

  廣覆蓋

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201708/362527.htm

  可做到164 dB MCL(最大耦合損耗即從基站天線端口到終端天線端口的路徑損耗),比GPRS強(qiáng)20dB。要做到比GSM覆蓋增強(qiáng)20dB,列出了一個(gè)自身“潛力”公式:

  20 dB =7 dB(功率譜密度提升)+ 12 dB(重傳增益)+ 0-3 dB (多天線增益)

  那么其大招也就顯而易見了:

  - 提升功率譜密度,增益為7 dB

  上行功率譜密度增強(qiáng)17dB,考慮GSM終端發(fā)射功率最大可以到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7dB。

  - 反復(fù)重傳,增益一般為12 dB

  - 多天線增益,一般為0-3 dB

  當(dāng)然有利也有弊,在擁有物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)面積非常廣的優(yōu)勢下,傳輸速度與傳輸?shù)念l率成了犧牲品。

  低功耗

  要做到低功耗,NB-IoT采取的策略很簡單,就是能有多懶就做到多懶。eDRX和PSM是NB-IoT的兩大省電技術(shù)。

  DRX(Discontinuous Reception),又稱不連續(xù)接收,eDRX意味著擴(kuò)展DRX周期,終端可睡更長時(shí)間。這就是終端睡覺的“依據(jù)”,又分為idle DRX、connect DRX、inactive timer三種模式。DRX讓終端周期性的進(jìn)入睡眠狀態(tài),不用時(shí)刻監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò),只在需要的時(shí)候進(jìn)行工作即可。

  在idle 模式下,使用DRX去監(jiān)聽尋呼消息。終端在一個(gè) DRX 的周期內(nèi),通過判斷 PDCCH 上是否攜帶有 P—RNTI,進(jìn)而去判斷相應(yīng)的PDSCH 上是否有承載尋呼消息。如果在 PDCCH 上攜帶有 P-RNTI,就按照 PDCCH 上指示的 PDSCH 的參數(shù)去接收 PDSCH 物理信道上的數(shù)據(jù);而如果終端在 PDCCH 上未解析出 P-RNTI,則無需再去接收 PDSCH 物理信道,就可以依照 DRX 周期進(jìn)入休眠。

  connect DRX模式可以理解為終端根據(jù)實(shí)際情況判斷能否忙里偷閑睡個(gè)覺,看個(gè)圖也許就能明白。


與高通/華為/愛立信有淵源,刨根問底NB-IoT背后的故事


  終端在時(shí)間軸上劃分為激活期(On duration Timer)需要像打了雞血一樣工作,而休眠期就是“Long Drx Cycle” 減去 “On duration Timer”,于是就有了忙里偷閑的機(jī)會(huì)。

  RRC inactive timer即主動(dòng)讓終端休息去的機(jī)制,用通俗的話來講就是,活干完的早就可以早下班的彈性工作制。

  PSM(Power Saving Mode),即省電模式。在PSM模式下,相當(dāng)于關(guān)機(jī)狀態(tài),所以更加省電。

  低功耗是所有通訊追求的目標(biāo),但NB-IoT使用的是AA電池,但是這對電池的壽命和使用環(huán)境的要求也相應(yīng)增高??磥砉╇娂夹g(shù)的后援還需要跟上啊!

  低成本

  在降低成本方面NB-IoT精打細(xì)算,通過減少協(xié)議棧處理開銷與不必要的硬件的方式達(dá)到目的,即舍棄了LTE物理層的上行共享信道、物理混合自動(dòng)重傳請求或指示信道等,并采用單天線和FDD半雙工模式以降低RF成本。

  同樣,低速率與低帶寬意味著芯片處理復(fù)雜度降低,芯片成本隨之降低,因此模塊成本小于5美元、2020年實(shí)現(xiàn)2-3美元,是非常誘人的。

  大連接

  最后就要說說大連接了,NB可謂是海量連接,每小區(qū)可達(dá)50K連接,那么這也表明在同一基站下,NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50~100倍的接入數(shù)。

  單小區(qū)50K用戶是如何實(shí)現(xiàn)?

  NB-IoT的基站是基于物聯(lián)網(wǎng)的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)的, 話務(wù)模型是終端很多,但是每個(gè)終端發(fā)送的包小,發(fā)送包對時(shí)延的要求不敏感。可以設(shè)計(jì)更多的用戶接入,保存更多的用戶上下文,這樣可以讓50k左右的終端同時(shí)在一個(gè)小區(qū),大量終端處于休眠態(tài),但是上下文信息由基站和核心網(wǎng)維持,一旦有數(shù)據(jù)發(fā)送,可以迅速進(jìn)入激活態(tài)。這是根本原因。

  大連接是物聯(lián)網(wǎng)的終極目標(biāo),但是面對NB-IoT這樣窄帶的空中資源來說,大連接也暴露出一大弊端,就是擁塞,也因此影響大連接的優(yōu)勢。


與高通/華為/愛立信有淵源,刨根問底NB-IoT背后的故事


  關(guān)于NB-IoT我們這期《趣科技》就說這么多,下期我們來解析一下NB-IoT與LoRa的巔峰對決。與此同時(shí),與非網(wǎng)本周也將推出NB-IoT版《芯榜單》看看這個(gè)圈里的大佬人物都是何許人也。


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