2022年NB-IOT技术及优化培训讲学 .pdf

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1、此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用NB-IOT技术及优化名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用目录1.NB-IOT关键技术 .5 1.1 强覆盖： .5 1.2 低成本： .5 1.3 小功耗： .7 1.4 大连接： .8 2.NB-IOT帧结构 .9 2.1 下行物理层结构.9 2.2 上行物理层结构. 10 2.3 上行资源单元RU .

2、11 3.NB-IOT网络架构 . 13 3.1 CP 和 UP 传输方案 . 14 3.2 CP 和 UP 方案传输路径对比. 15 3.3 CP 和 UP 协议栈对比 . 15 3.3.1 CP 方案的控制面协议栈. 15 3.3.2 UP 方案的控制面协议栈. 16 2.4 状态转换 . 16 4.信令流程 . 19 4.1 CP 传输方案端到端信令流程. 19 4.2 RRC 连接建立过程. 21 4.3 UP 传输方案端到端信令流程. 23 4.4 RRC 挂起流程（ Suspend Connection procedure）. 25 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

3、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用4.5 RRC 恢复流程（ Resume Connection procedure） . 26 4.6 CP/UP 方案网络协商流程. 27 5.覆盖优化 . 29 5.1 弱覆盖 . 29 5.2 SINR差 . 29 5.3 重叠覆盖问题点. 29 5.4 覆盖指标要求: . 29 6.重选优化 . 29 6.1 重选时延统计方法：. 30 6.2 判断小区重选是否成功

4、： . 31 6.3 重选成功率统计：. 31 6.4 脱网重搜时延统计：. 31 7. 参数优化： . 31 覆盖等级门限. 31 SIB1 重复次数 . 32 SIB2 周期 . 32 同频重选测量门限配置标示. 32 同频小区重选指示. 33 加密算法优先级. 33 完整性保护算法优先级. 34 MIB 和 SIB 加扰开关 . 34 eDRX 开关 . 35 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于

5、网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用定时器T300 . 35 定时器T310 . 35 UE 不活动定时器. 36 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用1.NB-IOT关键技术NB-IOT属于 LPWA 技术的一种，它具备强覆盖、低成本、小功耗、大连接这四个关键特点。1.1 强覆盖：较 GSM 有 20db增益，1、采用提升IOT 终端的发射功率谱密度（P

6、SD，Power spectral density ） ；2、通过重复发送， 获得时间分集增益，并采用低阶调制方式，提高解调性能， 增强覆盖；3、天线分集增益，对于1T2R 来说，比1T1R 会有 3db 的增益。20db= 7db（功率谱密度提升）+ 12db（重传增益） + 0-3db （多天线增益）1.2 低成本：NB-IOT基于成本考虑， 对 FDD-LTE 的全双工方式进行阉割，仅支持半双工。 带来的好处当然是终端实现简单，影响是终端无法同时收发上下行，无法同时接收公共信息与用户信息。上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行；基站/终端在不同的时间进行信道的发送/ 接收或者接收 /发

7、送 ； H-FDD与 F-FDD 的差别在于终端不允许同时进行信号的发送与接收，终端相对全双工 FDD 终端可以简化，只保留一套收发信机即可，从而节省双工器的成本；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用NB-IOT终端工作带宽仅为传统LTE的 1 个 PRB 带宽（180K ） ，带宽小使得NB 不需要复杂的均衡算法。带宽变小后，也间接导致原有宽带信道、物理层流程

8、简化。下面仅粗略讲解，以后单独成系列篇讲解物理层。下行取消了PCFICH 、 PHICH 后将使得下行数据传输的流程与原LTE 形成很大的区别，同样一旦上行取消了PUCCH ，那么必然要解决上行控制消息如何反馈的问题，这也将与现网LTE 有很大的不同。? 终端侧 RF 进行了阉割，主流NB 终端支持1 根天线（协议规定NRS 支持 1 或者 2 天线端口）? 天线模式也就从原来的1T /2R 变成了现在的1T/1R ，天线本身复杂度，当然也包括天线算法都将有效降低? FD 全双工阉割为HD 半双工，收发器从FDD-LTE 的两套减少到只需要一套? 低采样率，低速率，可以使得缓存Flash/RA

9、M要求小（ 28 kByte ）? 低功耗，意味着RF 设计要求低，小PA 就能实现? 直接砍掉IMS 协议栈，这也就意味着NB 将不支持语音（注意实际上eMTC 是可以支持的）各层均进行优化? PHY 物理层：信道重新设计，降低基本信道的运算开销。比如PHY 层取消了PCFICH 、PHICH 等信道，上行取消了PUCCH 和 SRS。?MAC 层：协议栈优化，减少芯片协议栈处理流程的开销。仅支持单进程HARQ （相比于LTE 原有的最多支持8 个进程 process ，NB仅支持单个进程。 ） ；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -

10、- - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用不支持 MAC 层上行 SR、SRS、CQI 上报。没了CQI，LTE 中的 AMC （自适应调制编码技术）功能不可用不支持非竞争性随机接入功能；功控没有闭环功控了， 只有开环功控 （如果采用闭环功控，算法会麻烦得多，调度信令开销也会很大）。? RLC 层：不支持 RLC UM（这意味着没法支持VoLTE 类似的语音）、TM 模式（在LTE 中走 TM 的系统消息，在NB 中也必须走AM ） ；? PDCP：PDCP

11、的功能被大面积简化，原LTE 中赋予的安全模式、RoHC 压缩等功能直接被阉割掉；? 在 RRC 层：没有了mobility管理（ NB 将不支持切换） ；新设计 CP、UP 方案简化 RRC 信令开销；增加了PSM 、eDRX 等功能减少耗电。1.3 小功耗：PSM 技术原理，即在IDLE 态下再新增加一个新的状态PSM （idle 的子状态），在该状态下，终端射频关闭（进入冬眠状态，而以前的DRX 状态是浅睡状态） ，相当于关机状态（但是核心网侧还保留用户上下文，用户进入空闲态/连接态时无需再附着/PDN建立）。在 PSM 状态时，下行不可达，DDN 到达 MME 后，MME通知 SGW

12、缓存用户下行数据并延迟触发寻呼；上行有数据/信令需要发送时，触发终端进入连接态。终端何时进入PSM 状态，以及在 PSM 状态驻留的时长由核心网和终端协商。如果设备支持PSM （Power Saving Mode） ，在附着或TAU（Tracking Area Update）过程中，向网络申请一个激活定时器值。当设备从连接状态转移到空闲后，该定时器开始名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请

13、联系网站删除只供学习交流用运行。当定时器终止，设备进入省电模式。进入省电模式后设备不再接收寻呼消息，看起来设备和网络失联，但设备仍然注册在网络中。UE 进入 PSM 模式后，只有在UE 需要发送 MO 数据， 或者周期 TAU/RAU定时器超时后需要执行周期TAU/RAU时，才会退出 PSM 模式， TAU 最大周期为310 小时。eDRX(Extended DRX) DRX状态被分为空闲态和连接态两种，依次类推eDRX 也可以分为空闲态eDRX 和连接态的eDRX 。不过在PSM 中已经解释， IOT 终端大部分呆在空闲态，所以咱们这里主要讲解空闲态eDRX 的实现原理。eDRX 作为 Re

14、l-13中新增的功能，主要思想即为支持更长周期的寻呼监听，从而达到节电目的。传统的 2.56s 的寻呼间隔对IOT 终端的电量消耗较大，而在下行数据发送频率小时，通过核心网和终端的协商配合，终端跳过大部分的寻呼监听，从而达到省电的目的。1.4 大连接：每个小区可达50K 连接，这意味着在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50100倍的接入数。第一： NB 的话务模型决定。NB-IoT的基站是基于物联网的模式进行设计的。它的话务模型是终端很多，但是每个终端发送的包小，发送包对时延的要求不敏感。基于 NB-IoT ，基于对业务时延不敏感，可以设计更多的用户接入，保存更多的用户上下

15、文，这样可以让 50k 左右的终端同时在一个小区，大量终端处于休眠态，但是上下文信息由基站和核心网维持，一旦有数据发送，可以迅速进入激活态。第二：上行调度颗粒小，效率高。2G/3G/4G的调度颗粒较大，NB-IoT因为基于窄带，上行传输有两种带宽3.75KHz和 15KHz 可供选择，带宽越小，上行调度颗粒小名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用很多，在同样的资源

16、情况下，资源的利用率会更高。第三：减小空口信令开销，提升频谱效率。 NB-IoT在做数据传输时所支持的CP 方案（实际上NB 还支持 UP 方案，不过目前系统主要支持CP 方案）做对比来阐述NB 是如何减小空口信令开销的。CP 方案通过在NAS 信令传递数据（ DoNAS ） ，实现空口信令交互减少，从而降低终端功耗，提升了频谱效率。2.NB-IOT帧结构2.1 下行物理层结构根据 NB 的系统需求， 终端的下行射频接收带宽是180KHZ 。由于下行采用15KHZ的子载波间隔，因此NB 系统的下行多址方式、帧结构和物理资源单元等设计尽量沿用了原有 LTE的设计。频域上： NB 占据 180kH

17、z带宽（ 1 个 RB） ，12 个子载波（ subcarrier） ，子载波间隔（ subcarrier spacing）为 15kHz 。时域上： NB 一个时隙 （slot ）长度为 0.5ms ，每个时隙中有7 个符号（symbol ） 。NB 基本调度单位为子帧，每个子帧1ms （2 个 slot ） ，每个系统帧包含1024 个子帧，每个超帧包含1024 个系统帧（ up to 3h） 。这里解释下，不同于LTE，NB 中引入了超帧的概念，原因就是eDRX 为了进一步省电，扩展了寻呼周期，终端通过少接寻呼消息达到省电的目的。1 个 signal 封装为 1 个 symbol 7 个

18、 symbol封装为 1 个 slot 2 个 slot 封装为 1 个子帧名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用10 个子帧组合为1 个无线帧1024 个无线帧组成1 个系统帧（ LTE 到此为止了）1024 个系统帧组成1 个超帧， over 。这样计算下来，1024 个超帧的总时间=(1024*1024*10)/(3600*1000)=2.9h. 2.2 上

19、行物理层结构频域上：占据 180kHz带宽（ 1 个 RB） ，可支持2 种子载波间隔： 15kHz ： 最大可支持12 个子载波： 如果是 15KHZ 的话，那就真是可以洗洗睡了。因为帧结构将与LTE 保持一致，只是频域调度的颗粒由原来的PRB 变成了子载波。关于这种子帧结构不做细致讲解。 3.75kHz ：最大可支持48 个子载波：如果是3.75K 的话，首先你得知道设计为3.75K的好处是哪里。总体看来有两个好处，一是根据在NB-IOT强覆盖之降龙掌谈到的， 3.75K 相比 15K 将有相当大的功率谱密度PSD 增益，这将转化为覆盖能力，二是在仅有的180KHZ的频谱资源里，将调度资源

20、从原来的12 个子载波扩展到48 个子载波，能带来更灵活的调度。支持两种模式： Single Tone （ 1 个用户使用1 个载波， 低速物联网应用， 针对 15K 和 3.75K 的子载波都适用，特别适合IOT 终端的低速应用） Multi-Tone （1 个用户使用多个载波，高速物联网应用，仅针对15K 子载波间隔。特别注意，如果终端支持Multi-Tone的话必须给网络上报终端支持的能力）时域上：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 36 页 - -

21、- - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用基本时域资源单位都为Slot ，对于15kHz子载波间隔，1 Slot=0.5ms，对于3.75kHz子载波间隔， 1 Slot=2ms。2.3 上行资源单元 RU 对于 NB 来说，上行因为有两种不同的子载波间隔形式，其调度也存在非常大的不同。NB-IoT在上行中根据Subcarrier的数目分别制订了相对应的资源单位RU 做为资源分配的基本单位。基本调度资源单位为RU（Resource Unit ） ，各种场景下的RU 持续时长、子载波有所不同。时域、频域两个域的资源组合后的调度单位才为RU。NPUSCH f

22、ormat 子载波间隔子载波个数每 RU Slot 数每 Slot 持续时长（ms ）每 RU 持续时长（ms ）场景1 （普通数传）3.75 kHz 1 16 2 32 Single-Tone 15 kHz 1 16 0.5 8 3 8 4 Multi-Tone 6 4 2 12 2 1 2（UCI ）3.75kHz 1 4 2 8 Single-Tone 15kHz 1 4 0.5 2 NPUSCH 根据用途被划分为了Format 1和 Format 2. 其中 Format 1主要用来传普通数据 .，类似于 LTE 中的 PUSCH 信道，而 Format 2资源主要用来传UCI ，类似

23、于LTE 中的 PUCCH 信道（其中一个功能） 。3.75KHz Subcarrier Spacing只支持单频传输，而15KHz Subcarrier Spacing既支持单频又支持多频传输。对 Fomat1而 言 ， 3.75KHz Subcarrier Spacing的资 源 单 位 的 带 宽 为 一 个Subcarrier，时间长度是16 个 Slot ，也就是 32ms 长，而 15KHz Subcarrier Spacing单频传输，带宽为1 个 Subcarrier的资源单位有16 个 Slot 的时间长度，即8ms 。从上可以看出，实际上Format 1 两种单频传输占用的

24、时频资源的总和是一样的。对于名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用15KHzSubcarrier Spacing多频传输来说， 共计有三种情况， 实际上这三种情况最终占用的时频资源的总和也是一样的。另外，12 个 Subcarrier的资源单位则有2 个 Slot 的时间长度，即1ms ，此资源单位即是LTE 系统中的一个Subframe。对 Fomat2而言，

25、 仅仅支持单频传输，3.75KHzSubcarrier Spacing的资源单位和15KHzSubcarrier Spacing资源单位占用的时频资源的总和也是一样的。2.3 系统消息系统信息 MIB-NB(Narrowband Master Information Block)承载于周期640ms之周期性出现的NPBCH(Narrowband Physical BroadcastChannel)中，其余系统信息如 SIB1-NB(Narrowband System InformationBlock Type1)等则承载于NPDSCH中。 SIB1-NB为周期性出现，其余系统信息则由SIB1-

26、NB中所带的排程信息做排程。SIB-IOTNB-IoT共有以下几种SIB-NB: SIB1-NB ：存取有关之信息与其他系统信息方块排程SIB2-NB ：无线资源分配信息SIB3-NB ：Cell Re-selection信息SIB4-NB ：Intra-frequency的邻近 Cell 相关信息SIB5-NB ：Inter-frequency的邻近 Cell 相关信息SIB14-NB ：存取禁止 (Access Barring) SIB16-NB ：GPS 时间 /世界标准时间(Coordinated Universal Time, UTC)信息Cell Reselection与闲置模式运

27、作名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用3.NB-IOT网络架构NB-IoT的引入，给 LTE/EPC 网络带来了很大的改进要求。传统的 LTE网络的设计，主要是为了适应宽带移动互联网的需求，即为用户提供高带宽、高响应速度的上网体验。但是， NB 却具有显著的区别：终端数量众多、终端节能要求高（现有LTE 信令流程可能导致终端耗能高） 、以小包收发为主（会导致网

28、络信令开销远远大于数据载荷传输本身大小）、可能有非格式化的Non-IP数据（无法直接传输）等。?NB-IoT终端：通过空口连接到基站。?eNodeB ：主要承担空口接入处理，小区管理等相关功能，并通过S1-lite接口与IoT 核心网进行连接，将非接入层数据转发给高层网元处理。这里需要注意， NB-IoT可以独立组网， 也可以与 EUTRAN 融合组网 （在讲双工方式的时候谈到过，NB 仅能支持FDD 哦，所以这里必定跟FDD 融合组网）?IoT 核心网：承担与终端非接入层交互的功能，并将IoT 业务相关数据转发到IoT平台进行处理。同理，这里可以NB 独立组网，也可以与LTE 共用核心网。?

29、IoT 平台：汇聚从各种接入网得到的IoT 数据，并根据不同类型转发至相应的业务应用器进行处理。? 应用服务器：是IoT 数据的最终汇聚点，根据客户的需求进行数据处理等操作。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用3.1 CP 和 UP 传输方案为了适配NB-IoT的数据传输特性，协议上引入了CP 和 UP 两种优化传输方案，即 control plane CIo

30、T EPS optimization和 user plane CIoT EPS optimization。CP方案通过在NAS 信令传递数据， UP 方案引入 RRC Suspend/Resume流程，均能实现空口信令交互减少，从而降低终端功耗。需要说明的是CP 方案又称为Data over NAS ，UP 方案又称为Data over User Plane 。将以上总体架构图进行细化，如下：1)SCEF 称为服务能力开放平台，为新引入网元。2) 在实际网络部署时，为了减少物理网元的数量，可以将部分核心网网元（如MME 、SGW 、PGW ）合一部署，称为CIoT 服务网关节点C-SGN ，如

31、虚框中所示。从这里也可以看出， PGW 可以合设，也可以集成到C-SGN 中来，图中标示的为PGW 单独设置。3) Control plane CIoT EPS optimization不需要建立数据无线承载DRB ，直接通过控制平面高效传送用户数据（IP 和 non-IP ）和 SMS 。NB-IoT必须支持CP 方案，小数据包通过 NAS 信令随路传输至MME ，然后发往T6a 或 S11 接口。这里实际上得出在CP 传输模式下，有两种传输路径，梳理如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - -

32、- - - - - 第 14 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用? UE MME SCEFCIoT Services ；? UE MME SGW/PGW CIoT Services。4)user plane CIoT EPS optimization，通过新定义的挂起和恢复流程，使得UE 不需要发起 service request过程就能够从EMM-IDLE状态迁移到EMM-CONNECTED状态，(相应地 RRC 状态从 IDLE 转为 CONNECTED) ，从而节省相关空口资源和信令开销。这里分两层意思： 一是 U

33、P 方式需要建立数据面承载S1-U 和 DRB（类似于LTE） ，小数据报文通过用户面直接进行传输；二是在无数据传输时，UE/eNodeB/ MME中该用户的上下文挂起暂存，有数据传输时快速恢复。3.2 CP 和 UP 方案传输路径对比3.3 CP 和 UP 协议栈对比3.3.1 CP 方案的控制面协议栈UE 和 eNodeB间不需要建立DRB 承载，没有用户面处理。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源

34、于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用CP 方案在 UE 和 eNodeB间不需要启动安全功能，空口数据传输的安全性由NAS 层负责。因此空口协议栈中没有PDCP 层，RLC 层与 RRC 层直接交互。上行数据在上行RRC 消息包含的 NAS 消息中携带，下行数据在下行RRC 消息包含的NAS 消息中携带。3.3.2 UP 方案的控制面协议栈上下行数据通过DRB 承载携带，需要启用空口协议栈中PDCP 层提供 AS 层安全模式。2.4 状态转换Connected(连接态 )：模块注册入网后处于该状态，可以发送和接收数据，无数据交互超过一段时间后会进入名师资料总结 - - -精品资料欢迎下

35、载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用Idle 模式，时间可配置。Idle( 空闲态 )：可收发数据，且接收下行数据会进入Connected状态，无数据交互超过一段时会进入PSM 模式，时间可配置。PSM( 节能模式 )：此模式下终端关闭收发信号机，不监听无线侧的寻呼，因此虽然依旧注册在网络，但信令不可达，无法收到下行数据，功率很小。持续时间由核心网配置(T3412) ，有上行数据需要传输或TAU

36、周期结束时会进入Connected态。NB-IoT三种工作状态一般情况的转换过程可以总结如下：终端发送数据完毕处于Connected态，启动“不活动计时器”，默认20 秒，可配置范围为 1s3600s；“不活动计时器”超时，终端进入Idle 态， 启动及或定时器(Active-Timer 【T3324 】 )，超时时间配置范围为2 秒186分钟；Active-Timer超时，终端进入PSM 状态， TAU 周期结束时进入Connected态，TAU 周期【 T3412 】配置范围为54 分钟 310小时。【PS：TAU 周期指的是从Idle 开始到 PSM 模式结束】名师资料总结 - - -精

37、品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用1、NB-IoT发送数据时处于激活态，在超过“不活动计数器”配置的超时时间后，会进入 Idle 空闲态；2、空闲态引入了eDRX 机制，在一个完整的Idle 过程中， 包含了若干个eDRX 周期，eDRX 周期可以通过定时器配置，范围为20.48秒2.92小时，而每个eDRX 周期中又包含了若干个DRX 寻呼周期；3、若干个DRX寻呼周期组成一个寻呼

38、时间窗口(PTW) ，寻呼时间窗口可由定时器设置，范围为2.56s40.96s，取值大小决定了窗口的大小和寻呼的次数；4、在 Active Timer 超时后， NB-IoT终端由空闲态进入PSM 态，在此状态中，终端不进行寻呼，不接受下行数据，处于休眠状态；5、TAU Timer从终端进入空闲态时便开始计时，当计时器超时后终端会从PSM 状态退出，发起TAU 操作，回到激活态（对应图中）；6、当终端处于PSM 态时，也可以通过主动发送上行数据令终端回到激活态（对应图中）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心

39、整理 - - - - - - - 第 18 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用4.信令流程NB-IoT UE可以支持所有需要的EPS流程，比如：ATTACH 、DETACH 、TAU、MO Data Transport及 MT Data Transport，当然， EPS流程又必须跟无线的RRC 流程耦合在一起。下面主要讲MO Data Transport流程，这将是NB 中的主要业务形式，它又分为两种形式，一个是CP 方案，也就是Data over NAS，另外一个是UP 方案，也就是 Data over User P

40、lane。Data over NAS是用控制面消息传递用户数据的方法。目的是为了减少UE 接入过程中的空口消息交互次数，节省UE 传输数据的耗电。4.1 CP 传输方案端到端信令流程Data over NAS的 E2E 的 MO 流程如下（参见3GPP TS 23401） 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用步骤 0： UE 已经 EPS attached，

41、当前为ECM-Idle状态。步骤 1-2 ：UE 建立 RRC 连接，在 NAS 消息中发送已加密和完整性保护的上行数据。UE 在 NAS 消息中可包含Release Assistance Information，指示在上行数据传输之后是否有下行数据传输（比如，UL 数据的 Ack 或响应）。如果有下行数据，MME在收到 DL data 后释放 S1 连接。如果没有下行数据，MME将数据传输给SGW 后就立即释放连接。步骤 3：MME检查 NAS 消息的完整性，然后解密数据。在这一步，MME还会确定使用SGi 或 SCEF 方式传输数据。步骤 4： MME 发送 Modify Bearer R

42、equest消息提供 MME的下行传输地址给SGW ，SGW 现在可以经过MME传输下行数据给UE。步骤 5-6 ：如果 RAT type有变化，或者消息中携带有UEs Location 等，SGW会发送 Modify Bearer Request message (RAT Type)给 PGW 。该消息也可触发PGW charging。步骤 7： SGW 在响应消息中给MME 提供上行传输的SGW 地址和 TEID。步骤 8： MME 将上行数据经SGW 发送给 PGW 。步骤9： 如果在步骤1 的 Release Assistance Information中没有下行数据指示，MME将 U

43、L data 发送给 PGW 后，立即释放连接，执行步骤14 。否则，进行下行数据传输。如果没接收到数据，则跳过步骤11-13进行释放。在RRC 连接激活期间， UE 还可在 NAS 消息中发送UL 数据（图中未显示） 。在任何时候，UE 在 UL data 中都可携带 Release Assistance Information。步骤 10：MME 接收到 DL 数据后，会进行加密和完整性保护。步骤 11：如果有DL data ， MME 会在 NAS 消息中下发给eNB 。如果 UL data名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - -

44、- - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用有 Release Assistance Information指示有 DL 数据， MME 还会马上发起S1 释放。步骤 12 ：eNB 将 NAS data 下发给 UE。如果马上又收到MME的 S1 释放，则在 NAS data下发完成后进入步骤14 释放 RRC 连接。步骤 13 ：如果 NAS 传输有一段时间没活动，eNB 则进入步骤14 启动 S1 释放。步骤 14：S1 释放流程。4.2 RRC 连接建立过

45、程NB-IoT UU 口消息大都重新进行了定义，虽和LTE 名称类似，但是简化了消息内容。NB-IoT引入了一个新的信令承载SRB1bis 。SRB1bis 的 LCID 为 3，和 SRB1 的配置相同，但是没有 PDCP 实体。 RRC 连接建立过程创建SRB1 的同时隐式创建SRB1bis 。对于 CP 来说，只使用SRB1bis ，因为 SRB1bis 没有 PDCP 层，在 RRC 连接建立过程中不需要激活安全模式，SRB1bis 不启动 PDCP 层的加密和完整性保护。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

46、名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用UE 主动或者收到寻呼后被动发起RRC Connection Request-NB。RRC Connection Request-NB消息部分信元解析：IE/Group Name Value Semantics description ue-Identity-r13 Random Value或 s-TMSI 用户标识EstablishmentCause_r13 NB-IoT支持四种连接建立原因：mt-Access 、mo-Signall

47、ing、mo-Data和 mo-Exception-Data。 eNodeB 向 UE 发送 RRC Connection Setup-NB，只建立SRB1bis 承载。eNodeB也可以向 UE 发送 RRC Connection Reject-NB，拒绝 UE 连接建立请求，比如发生流控时。 RRC 连接建立成功后UE 向 eNodeB回送 RRC Connection Setup Complete-NB ，消息中携带初始NAS 专用信息。 RRC Connection Setup Complete-NB消息信元解析：IE/Group Name Semantics description

48、s-TMSI-r13 用于 S1 接口选择。 UP 时如果 UE resume失败后， UE 将回落进行RRC 连接建立，由于恢复请求消息MSG3 中没有 s-TMSI ，所以在 MSG5 中携带。up-CIoT-EPS-Optimisation-r13 UE 是否支持 up-CIoT-EPS-Optimisation优化，用于S1 接口选择。如果 eNodeB RRC Connection Setup Complete-NB消息中没有携带up-CIoT-EPS-Optimisation-r13信元，则表明UE 只支持 CP，不支持 UP。eNodeB可以选择只支持 CP（或者 CP 和 UP

49、 都支持）的MME发送 Initial Ue Message，消息中携带NAS等信息。与 CP 方案相比， UP 方案支持 NB-IoT业务数据通过建立E-RAB 承载后在用户面User Plane上传输，无线侧支持对信令和业务数据进行加密和完整性保护。此外，为了降低接入流程的信令开销，满足UE 低功耗的要求，UP 优化传输支持释放UE 时，基站和UE 可以挂起 RRC 连接，在网络侧和UE 侧仍然保存UE 的上下文。当UE名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共

50、 36 页 - - - - - - - - - 此文档来源于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习交流用重新接入时， UE 和基站能快速恢复UE 上下文，不用再经过安全激活和RRC 重配的流程，减少空口信令交互。4.3 UP 传输方案端到端信令流程Data over User Plane的 E2E 的 MO 流程如下。步骤 1-5 ：UE 通过随机接入并发起RRC 连接建立请求与eNodeB建立 RRC 连接，UE 是否支持UP 传输的能力通过在MSG5 中携带 up-CIoT-EPS-Optimisation信元通知基站，通过该信息帮助eNB 选择支持UP 的 MME 。步骤 6：eNodeB