5G物联网及NB-IoT技术详解(第2版)

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标准与应用 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 物联网简介 17
2.1 物联网的前世今生 17
2.1.1 物联网的起源与发展 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 物联网的特性与应用 19
2.2.1 物联网的特性 19
2.2.2 物联网的应用 20
2.3 物联网技术的分类 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 29
2.5.3 RPMA 32
2.5.4 Weightless 32
2.5.5 HaLow 33
第3章 5G轻量化物联网技术RedCap 35
3.1 5G RedCap源起与概述 35
3.2 5G RedCap的标准与特点 37
3.3 5G RedCap的进展与应用 41
3.3.1 工业通信设备 42
3.3.2 视频监控设备 43
3.3.3 可穿戴设备 44
第4章 NB-IoT概述 46
4.1 NB-IoT的特性与典型应用 46
4.1.1 超强覆盖 46
4.1.2 超低功耗 47
4.1.3 超低成本 47
4.1.4 超大容量 47
4.1.5 典型应用 47
4.2 NB-IoT模式 50
4.2.1 网络架构 50
4.2.2 部署模式 51
4.2.3 双工模式 53
4.3 NB-IoT频段 54
4.4 NB-IoT信道 55
4.4.1 下行信道 55
4.4.2 上行信道 57
4.5 NB-IoT覆盖 58
4.5.1 覆盖增强手段 58
4.5.2 覆盖增强等级 59
4.6 NB-IoT功耗 59
4.6.1 降低功耗机制 59
4.6.2 PSM降低功耗 60
4.6.3 eDRX降低功耗 61
4.7 NB-IoT演进增强 62
4.7.1 定位增强 62
4.7.2 多播功能 62
4.7.3 移动性增强 63
4.7.4 语音支持 63
第5章 NB-IoT物理层 64
5.1 物理层概述 64
5.2 物理信号 65
5.2.1 NPSS 65
5.2.2 NSSS 66
5.2.3 NRS 66
5.3 NPBCH 67
5.4 NPDCCH 69
5.4.1 NPDCCH搜索空间 70
5.4.2 NPDCCH盲检次数 73
5.4.3 NPDCCH格式（DCI） 75
5.4.4 NPDCCH配置 76
5.5 NPDSCH 77
5.5.1 NPDSCH时频资源 77
5.5.2 NPDSCH时域重复 77
5.6 NPRACH 78
5.6.1 NPRACH跳频 79
5.6.2 NPRACH格式 80
5.6.3 NPRACH配置 81
5.6.4 MSG3调度 83
5.7 NPUSCH 84
5.7.1 NPUSCH子载波 84
5.7.2 NPUSCH格式 86
5.7.3 NPUSCH配置 87
5.7.4 DM-RS 88
5.8 发送GAP 89
5.8.1 DL发送GAP 90
5.8.2 UL发送GAP 91
第6章 NB-IoT基本过程 92
6.1 NB-IoT移动性管理过程 92
6.1.1 小区重选简化 92
6.1.2 小区选择准则 92
6.1.3 小区测量准则 93
6.1.4 小区重选准则 93
6.2 RRC连接管理过程 94
6.2.1 NB-IoT协议栈 94
6.2.2 RRC状态变化 95
6.2.3 RRC消息列表 96
6.2.4 RRC连接建立过程 97
6.2.5 RRC连接暂停过程 99
6.2.6 RRC连接恢复过程 101
6.3 NB-IoT系统信息过程 103
6.3.1 NB-IoT系统信息分类 103
6.3.2 MIB-NB信息调度 104
6.3.3 SIB1-NB信息调度 104
6.3.4 SIBx-NB信息调度 105
6.3.5 SIBx-NB信息更新 107
6.4 NB-IoT随机接入过程 108
6.4.1 随机接入等级 108
6.4.2 随机接入时序 109
6.4.3 随机接入步骤 110
6.5 NB-IoT附着过程 114
6.6 NB-IoT多载波配置 116
6.6.1 NB-IoT载波类型 116
6.6.2 Anchor PRB配置 117
第7章 NB-IoT数据传输 119
7.1 NB-IoT数据传输概述 119
7.2 SMS数据传输 121
7.2.1 附着过程中单次SMS数据包传输 121
7.2.2 附着过程完成后多次SMS数据包传输 123
7.3 EPS控制面数据传输 124
7.3.1 EPS控制面数据传输概述 124
7.3.2 终端触发控制面数据传输过程 125
7.3.3 寻呼触发控制面数据传输过程 127
7.4 EPS用户面数据传输 128
7.4.1 传统LTE用户面数据传输过程 128
7.4.2 EPS用户面优化数据传输过程 129
7.4.3 EPS用户面优化失败回落过程 131
7.5 NB-IoT数据调度过程 132
7.5.1 下行数据调度 132
7.5.2 上行数据调度 136
7.5.3 SR、BSR和DV 142
7.5.4 链路自适应（LA） 145
7.6 NB-IoT功率管理过程 147
7.6.1 上行功率控制 147
7.6.2 功率余量报告 149
7.6.3 下行功率分配 149
第8章 NB-IoT消息解析 151
8.1 系统信息解析 151
8.1.1 MIB-NB 151
8.1.2 SIB1-NB 152
8.1.3 SIB2-NB 153
8.1.4 SIB3-NB 156
8.1.5 SIB4-NB 157
8.1.6 SIB5-NB 157
8.1.7 SIB14-NB 158
8.2 MAC层消息解析 158
8.2.1 DCI Format N0 159
8.2.2 DCI Format N1 159
8.2.3 Random Access Response 159
8.3 RRC消息解析 160
8.3.1 RRC Connection Request 160
8.3.2 RRC Connection Setup 161
8.3.3 RRC Connection Setup Complete 163
8.3.4 DL Information Transfer 163
8.3.5 UL Information Transfer 164
8.3.6 RRC Connection Release 164
8.4 S1AP消息解析 165
8.4.1 Initial UE Message 165
8.4.2 Initial Context Setup Request 166
8.4.3 Initial Context Setup Response 169
8.4.4 Downlink NAS Transport 170
8.4.5 Uplink NAS Transport 171
8.4.6 Paging 172
8.4.7 UE Context Release Command 173
8.4.8 UE Context Release Complete 174
8.5 NAS消息解析 175
8.5.1 Attach Request 175
8.5.2 Authentication Request 185
8.5.3 NAS Security Mode Command 187
8.5.4 Activate Default EPS Bearer Context Request 188
8.5.5 Detach Request 191
8.5.6 Control Plane Service Request 193
8.5.7 Data Transport 195
8.6 终端能力消息解析 199
8.6.1 UE Capability Enquiry 200
8.6.2 UE Capability Information 200
附录A 缩略语 202
附录B IETF-RFC规范 209
附录C 3GPP规范 211
附录D GSMA规范 214
参考文献 215