5G物联网及NB-IoT技术详解

目 录

第1章 5G概述 1
1.1 移动通信发展史 1
1.2 5G技术演进 3
1.3 5G应用场景 5
1.4 5G核心指标 7
1.5 5G关键技术 8
1.5.1 毫米波技术 8
1.5.2 大规模天线阵列 8
1.5.3 新型调制编码技术 9
1.5.4 多载波聚合 11
1.5.5 网络切片技术 12
1.5.6 设备到设备直接通信 14
1.5.7 超密集异构网络 14
1.5.8 新型网络架构 15
第2章 物联网介绍 17
2.1 物联网的前世今生 17
2.1.1 物联网起源与发展 17
2.1.2 物联网在美国—智慧地球 18
2.1.3 物联网在中国—感知中国 18
2.2 物联网特性与应用 19
2.2.1 物联网特性 19
2.2.2 物联网应用 21
2.3 物联网技术分类 22
2.4 授权频谱物联网技术 24
2.4.1 3GPP物联网之路 24
2.4.2 NB-IoT和LTE-M 26
2.5 非授权频谱物联网技术 28
2.5.1 Sigfox 28
2.5.2 LoRaWAN 30
2.5.3 RPMA 32
2.5.4 Weightless 33
2.5.5 HaLow 34
第3章 NB-IoT概述 35
3.1 NB-IoT特点 35
3.1.1 超强覆盖 35
3.1.2 超低功耗 36
3.1.3 超低成本 36
3.1.4 超大容量 36
3.1.5 典型应用 36
3.2 NB-IoT模式 39
3.2.1 网络架构 40
3.2.2 部署模式 41
3.2.3 双工模式 43
3.3 NB-IoT频段 43
3.4 NB-IoT信道 44
3.4.1 下行信道 44
3.4.2 上行信道 45
3.5 NB-IoT覆盖 47
3.5.1 覆盖增强手段 47
3.5.2 覆盖增强等级 48
3.6 NB-IoT功耗 48
3.6.1 降低功耗机制 49
3.6.2 PSM降低功耗 49
3.6.3 eDRX降低功耗 51
3.7 NB-IoT演进增强 51
3.7.1 定位增强 51
3.7.2 多播功能 52
3.7.3 移动性增强 52
3.7.4 语音支持 52
第4章 NB-IoT物理层 53
4.1 物理层概述 53
4.2 物理信号 54
4.2.1 NPSS 54
4.2.2 NSSS 55
4.2.3 NRS 55
4.3 NPBCH 56
4.4 NPDCCH 58
4.4.1 NPDCCH搜索空间 59
4.4.2 NPDCCH盲检次数 62
4.4.3 NPDCCH格式（DCI） 64
4.4.4 NPDCCH配置 65
4.5 NPDSCH 66
4.5.1 NPDSCH时频资源 66
4.5.2 NPDSCH时域重复 66
4.6 NPRACH 67
4.6.1 NPRACH跳频 68
4.6.2 NPRACH格式 69
4.6.3 NPRACH配置 70
4.6.4 MSG3调度 72
4.7 NPUSCH 73
4.7.1 NPUSCH子载波 73
4.7.2 NPUSCH格式 75
4.7.3 NPUSCH配置 77
4.7.4 DM-RS 78
4.8 发送GAP 79
4.8.1 DL发送GAP 79
4.8.2 UL发送GAP 80
第5章 NB-IoT基本过程 81
5.1 NB-IoT移动性管理过程 81
5.1.1 小区重选简化 81
5.1.2 小区选择准则 81
5.1.3 小区测量准则 82
5.1.4 小区重选准则 82
5.2 RRC连接管理过程 83
5.2.1 NB-IoT协议栈 83
5.2.2 RRC状态变化 84
5.2.3 RRC消息列表 85
5.2.4 RRC连接建立过程 86
5.2.5 RRC连接暂停过程 88
5.2.6 RRC连接恢复过程 90
5.3 NB-IoT系统信息过程 92
5.3.1 系统信息分类 92
5.3.2 MIB-NB信息调度 93
5.3.3 SIB1-NB信息调度 93
5.3.4 SIBx-NB信息调度 95
5.3.5 SIBx-NB信息更新 96
5.4 NB-IoT随机接入过程 97
5.4.1 随机接入等级 97
5.4.2 随机接入时序 98
5.4.3 随机接入步骤 99
5.5 NB-IoT附着过程 103
5.6 NB-IoT多载波配置 105
5.6.1 NB-IoT载波类型 105
5.6.2 Anchor PRB配置 106
第6章 NB-IoT数据传输 108
6.1 数据传输概述 108
6.2 SMS数据传输过程 110
6.2.1 附着过程中单次SMS数据包传输 110
6.2.2 附着过程后多次SMS数据包传输 112
6.3 EPS控制面数据传输 113
6.3.1 EPS控制面数据传输概述 113
6.3.2 终端触发控制面数据传输过程 114
6.3.3 寻呼触发控制面数据传输过程 116
6.4 EPS用户面数据传输 117
6.4.1 传统LTE用户面数据传输过程 117
6.4.2 EPS用户面优化数据传输过程 118
6.4.3 EPS用户面优化失败回落过程 120
6.5 NB-IoT数据调度过程 121
6.5.1 下行数据调度 121
6.5.2 上行数据调度 125
6.5.3 SR、BSR和DV 131
6.5.4 链路自适应（LA） 134
6.6 NB-IoT功率管理过程 136
6.6.1 上行功率控制 136
6.6.2 功率余量报告 138
6.6.3 下行功率分配 138
第7章 NB-IoT消息解析 139
7.1 系统信息解析 139
7.1.1 MIB-NB 139
7.1.2 SIB1-NB 140
7.1.3 SIB2-NB 141
7.1.4 SIB3-NB 144
7.1.5 SIB4-NB 145
7.1.6 SIB5-NB 145
7.1.7 SIB14-NB 146
7.2 MAC层消息解析 146
7.2.1 DCI Format N0 147
7.2.2 DCI Format N1 147
7.2.3 Random Access Response 147
7.3 RRC消息解析 148
7.3.1 RRC Connection Request 148
7.3.2 RRC Connection Setup 149
7.3.3 RRC Connection Setup Complete 151
7.3.4 DL Information Transfer 151
7.3.5 UL Information Transfer 152
7.3.6 RRC Connection Release 152
7.4 S1AP消息解析 153
7.4.1 Initial UE Message 153
7.4.2 Initial Context Setup Request 154
7.4.3 Initial Context Setup Response 157
7.4.4 Downlink NAS Transport 158
7.4.5 Uplink NAS Transport 159
7.4.6 Paging 160
7.4.7 UE Context Release Command 161
7.4.8 UE Context Release Complete 162
7.5 NAS消息解析 163
7.5.1 Attach Request 163
7.5.2 Authentication Request 173
7.5.3 NAS Security Mode Command 175
7.5.4 Activate Default EPS Bearer Context Request 176
7.5.5 Detach Request 179
7.5.6 Control Plane Service Request 181
7.5.7 Data Transport 183
7.6 终端能力消息解析 187
7.6.1 UE Capability Enquiry 188
7.6.2 UE Capability Information 188
附录A 缩略语 190
附录B IETF-RFC规范 197
附录C 3GPP规范 198
附录D GSMA规范 200
参考文献 203