面向物聯網的蜂窩窄帶接入(NB-IoT,Narrow Band Internet of Things)系統,簡稱窄帶物聯網系統,它是基于第四代數字蜂窩移動通信系統(FDD-LTE)技術為物聯網(IoT)提供網絡服務的一種通信系統。因此,窄帶物聯網(NB-IoT)的終端(UE,User Equipment)同樣是基于LTE系統,具有數字蜂窩移動通信的技術特征。下述依據我國通信行業標準YD/T 3337《面向物聯網的蜂窩窄帶接入(NB-IoT)終端設備技術要求》對NB-IoT終端的技術要求給予簡要介紹,若要詳細了解該標準具體內容的請查閱下附件。
附件:YD/T 3337-2018《面向物聯網的蜂窩窄帶接入(NB-IoT) 終端設備技術要求》
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一、綜述
1、基本構成
與數字蜂窩移動終端相同,NB-IoT終端包含有射頻模塊,能夠與NB-IoT 網絡中的基站(基于FDD-LTE)進行收發交互。終端根據其連接設備的不同應提供相應的兼容性接口,包括空中接口(Uu接口)、數據接口(USB接口)等。NB-IoT終端的邏輯結構如下圖1-1所示,它包含能進行無線信號收發、基帶處理和高層應用的移動設備(ME)設備和一個可以保存數據、程序和安全身份識別的智能卡(UICC)。UICC可以是可插拔SIM/USIM、貼片式SIM/USIM(eUICC)或其它SIM形態中的一種或多種。MT設備邏輯上可以進一步分為更小的單元設備,分別是負責無線接收和發送及相關功能的MT設備和負責允許端到端高層應用的TE設備。MT設備和TE設備之間可以通過多種物理方式(有線或無線)實現連接。
圖 1-1:NB-IoT終端的邏輯結構
2、工作模式
由于NB-IoT是基于LTE網絡,它是對FDD-LTE的無線接入網(E-UTRAN)功能的簡化。因此,NB-IoT終端應可支持三種工作模式:獨立工作模式、帶內工作模式和保護帶工作模式,其工作模式的具體含義詳見下表1-2。事實上,所謂NB-IoT系統的工作模式,是指NB-IoT系統終端與基站共同遵守的空中接口對于射頻工作頻率的部署模式。
表 1-2:NB-IoT終端支持的工作模式
3、等級分類
NB-IoT終端(UE)可以按功率等級和傳輸能力等級進行分類。NB-IoT終端的功率等級是按其最大輸出功率來定義的,可分為Class 2和Class 3兩個等級,具體要求詳見下表1-3-1。
表 1-3-1:NB-IoT終端的功率等級分類
按照NB-IoT終端的上下行傳輸能力,可以分為下述傳輸能力等級。NB-IoT終端應支持半雙工FDD(HD-FDD),其中下表1-3-2分別定義了NB-IoT終端上/下行業務能力等級描述;下表1-3-3定義了NB-IoT終端層2總體緩存大小;下表1-3-4定義了NB-IoT終端HD-FDD操作類型。
表 1-3-2:NB-IoT終端上/下行業務能力等級
表 1-3-3:NB-IoT終端層2總體緩存大小
表 1-3-4:NB-IoT終端HD-FDD操作類型
4、支持的業務
NB-IoT終端(UE)應支持承載業務和定位業務。承載業務及要求具體詳見下表1-4。對于定位業務,NB-IoT終端可具備全球衛星導航系統(GNSS)和輔助GNSS(A-GNSS)的支持能力,如支持GNSS應同時支持GPS系統和北斗系統。
表 1-4:NB-IoT終端(UE)應支持的承載業務及要求
二、NB-IoT終端設備的功能要求
對于NB-IoT終端設備的功能要求,YD/T 3337標準主要是對NB-IoT終端的物理層、層2、層3及NAS層和高層提出了功能要求。
對于物理層,NB-IoT終端應支持下行OFDMA傳輸和上行SC-FDMA傳輸,其中下行傳輸可使用12個子載波,每個子載波間隔為15kHz;上行傳輸子載波間隔應同時支持3.75kHz和15kHz,對于15kHz子載波間隔配置支持3、6或者12個子載波傳輸方式。NB-IoT終端定義了5個下行窄帶物理信道和2個上行窄帶物理信道,具體下見下表2-1;下表2-2給出了NB-IoT終端相應物理信道所支持的調制方式的要求。對于NB-IoT終端物理層功能詳細要求請查閱本文的附件。
表 2-1:NB-IoT終端支持的窄帶物理信道
表 2-2:NB-IoT終端支持的調制方式要求
對于層2,NB-IoT終端應支持物理信道、傳輸信道、邏輯信道的建立、重配置和刪除,并完成邏輯信道與傳輸信道之間、傳輸信道和物理信道之間的映射。NB-IoT終端應支持的傳輸信道和邏輯信道及要求詳見下表2-3。其MAC層、RLC層、PDCP層具體功能及過程請查閱本文的附件。
表 2-3:NB-IoT終端應支持的傳輸信道和邏輯信道
對于層3及NAS層、高層的功能要求請查閱本文的附件。
三、NB-IoT終端設備的性能要求
在YD/T 3337標準別準中對NB-IoT終端設備的性能要求包括:信道的劃分要求、發信機指標要求、收信機指標要求和終端設備的性能要求。其中,關于信道的劃分情況詳見下表3-1;對于收/發信機的性能指標的參數名稱匯總于下表3-1;設備的性能要求主要規定了NPDSCH和NPDCCH解調性能要求。這些指標要求具體請詳見本文的附件。
表 3-1:NB-IoT終端設備信道劃分要求
表 3-2:收/發信機的性能指標的參數名稱
需要特別指出的是:在YD/T 3337標準中要求,NB-IoT終端基于HD-FDD半雙工模式進行工作,并給出了終端可支持的工作頻段,但其使用的工作頻段應符合國家無線電管理部門的相關規定。事實上,由于NB-IoT系統基于LTE系統,因而NB-IoT終端設備工作頻段也應基于E-UTRAN系統的工作頻段。為此,工信部在2017年6月5日頒布了《中華人民共和國工業和信息化部公告》(2017年第27號)。在公告中指配了我國窄帶物聯網(NB-IoT)系統的工作頻段及范圍,即將已指配于工作在FDD模式的IMT系統(包括GSM系統)的工作頻段用于窄帶物聯網(NB-IoT)系統。
欲詳細了解工信部2017年第27號《公告》內容的請進入。
四、NB-IoT終端設備的接口要求
NB-IoT終端設備的接口主要是指空中接口(Uu接口)和通用集成電路卡(UICC)與移動設備(ME)之間的接口(Cu接口)。這兩個接口都是開放的標準接口,其應遵循的規范標準詳見下表4。
表 4:NB-IoT終端設備接口應遵循的規范標準
五、其它要求
在YD/T 3337標準中,還對NB-IoT終端設備的可靠性、電磁兼容性、比吸收率(SAR)和電池/充電器(如果配備)等做出了規范要求,具體要求匯總于下表5中。
表 5:NB-IoT終端設備的相關要求
另外,對于上述NB-IoT終端設備的技術要求是基于其第一階段的,后續將有第二階段的技術要求。
欲進一步了NB-IoT網絡設備(基站和核心網設備)技術要求的請進入。