NB-IoT物聯網技術解析與案例詳解

序言
前言

第1篇 移動物聯網概述 1
第1章 全球移動物聯網發展概況 3
1.1全球移動物聯網市場情況 3
1.2中國移動物聯網發展情況 4
1.3典型物聯網技術對比 5
參考文獻 6

第2篇 NB-IoT關鍵技術 7
第2章 NB-IoT體系架構 8
參考文獻 10
第3章 NB-IoT空中介面關鍵技術 11
3.1子載波間隔 11
3.2工作模式 11
3.3物理通道 12
3.4資料傳輸方案 12
3.5部署方案建議 14
參考文獻 14
第4 章NB-IoT關鍵流程 15
4.1概述 15
4.2附著 15
4.3去附著 15
4.4 TAU 16
4.5控制面優化傳輸方案 16
4.6用戶面優化傳輸方案 16
4.7控制面優化和用戶面優化傳輸共存 17
4.8 Non-IP資料傳輸方案 17
4.9短消息方案 18
4.10 NB-IoT R14及後續演進的關鍵技術 18
參考文獻19
第5章 NB-IoT安全體系及關鍵技術 20
5.1 NB-IoT安全架構 20
5.2 NB-IoT認證與金鑰協商 20
5.3 NB-IoT金鑰層次 21
5.4 NB-IoT安全演算法 23
5.4.1機密性保護演算法 23
5.4.2完整性保護演算法 23
5.5控制面優化傳輸安全 23
5.5.1非接入層安全協商 23
5.5.2 RRC連接重建安全 24
5.6用戶面優化傳輸安全 25
5.6.1接入層安全協商 25
5.6.2 RRC連接掛起過程安全 25
5.6.3 RRC連接恢復過程安全 26
參考文獻 26
第6章 網路能力開放關鍵技術 27
6.1能力開放背景和目的 27
6.2能力開放架構 27
6.3能力開放功能 28
6.3.1使用者節電模式 28
6.3.2事件監控 28
6.3.3 Non-IP資料傳輸 29
6.4能力開放部署策略研討 29
6.5能力開放未來展望 29
參考文獻 29

第3篇 NB-IoT特性解密 30
第7章 覆蓋增強 31
7.1覆蓋增強背景和目標 31
7.2覆蓋增強方案 31
7.2.1提升功率譜密度 31
7.2.2重複傳輸 32
7.3覆蓋增強評估指標 34
參考文獻 35
第8章 海量連接 36
8.1海量連接背景和目標 36
8.2海量連接實現方案 37
8.2.1降低信令開銷 37
8.2.2窄帶傳輸 37
8.3海量連接評估指標 38
參考文獻 38
第9章 低功耗 39
9.1低功耗背景和目標 39
9.2低功耗方案 39
9.2.1待機功耗優化 39
9.2.2資料傳輸功耗優化 41
9.2.3業務模型優化 42
9.3低功耗評估指標 43
9.3.1功耗性能評估指標 43
9.3.2續航時長評估方法 44
參考文獻 45
第10章 低複雜度特性 46
10.1低複雜度背景和目的 46
10.2低複雜度實現方案 46
10.2.1 NB-IoT簡化技術分析 46
10.2.2低複雜度產品實現 47

第4篇 NB-IoT應用案例解析 48
第11章 智慧市政 49
11.1智能路燈 49
11.1.1智慧路燈業務描述 49
11.1.2智慧路燈行業現狀 49
11.1.3智能路燈引入NB-IoT的優勢 51
11.1.4基於NB-IoT的智慧路燈解決方案 51
11.1.5 NB-IoT智慧路燈應用實踐情況 52
11.2智能煙感 52
11.2.1智慧煙感業務描述 52
11.2.2智慧煙感產品行業現狀 54
11.2.3煙感產品引入NB-IoT的優勢 55
11.2.4基於NB-IoT的煙感創新解決方案 55
11.2.5 NB-IoT煙感產品應用實踐情況 57
11.3智能消火栓58
11.3.1智慧消火栓業務描述58
11.3.2智慧消火栓行業現狀59
11.3.3消火栓引入NB-IoT的優勢60
11.3.4基於NB-IoT的智慧消火栓解決方案60
11.3.5 NB-IoT消火栓應用實踐情況62
11.4智能停車63
11.4.1智慧停車業務描述63
11.4.2智慧停車行業現狀63
11.4.3智能停車引入NB-IoT的優勢64
11.4.4基於NB-IoT的智慧停車解決方案64
11.4.5智慧停車應用實踐情況67
11.5智能水錶67
11.5.1智慧水錶業務描述68
11.5.2智慧水錶行業現狀68
11.5.3智能水錶引入NB-IoT的優勢71
11.5.4基於NB-IoT的智慧水錶解決方案72
11.5.5 NB-IoT智慧水錶應用實踐情況74
11.6智慧電錶75
11.6.1智慧電錶業務描述76
11.6.2電錶行業現狀77
11.6.3智慧電錶引入NB-IoT的優勢79
11.6.4基於NB-IoT的智慧電錶解決方案79
11.6.5 NB-IoT智慧電錶應用實踐情況81
11.7智能單車81
11.7.1智慧單車業務描述81
11.7.2智慧單車行業現狀82
11.7.3智能單車引入NB-IoT的優勢83
11.7.4基於NB-IoT的智慧單車解決方案83
11.7.5 NB-IoT智慧單車應用實踐情況86
參考文獻87
第12章 工業物聯88
12.1智慧工廠業務描述88
12.2智慧工廠行業現狀89
12.3智慧工廠引入NB-IoT的優勢90
12.4基於NB-IoT的智慧工廠解決方案92
12.5智慧工廠應用實踐情況95
第13章 智能穿戴96
13.1智能追蹤96
13.1.1智慧追蹤業務描述96
13.1.2智慧追蹤行業現狀97
13.1.3智能追蹤引入NB-IoT的優勢97
13.1.4基於NB-IoT的智慧追蹤解決方案97
13.2兒童智能手錶106
13.2.1兒童智慧手錶業務介紹106
13.2.2兒童智慧手錶行業現狀107
13.2.3兒童智能手錶引入NB-IoT的優勢107
13.2.4基於NB-IoT的創新解決方案108
13.2.5NB-IoT兒童智慧手錶應用實踐情況109
第14章 智能家居110
14.1智能家居概述110
14.1.1智慧家居業務描述110
14.1.2智慧家居行業現狀110
14.1.3智能家居引入NB-IoT的優勢111
14.1.4基於NB-IoT的智慧家居解決方案112
14.1.5智慧家居應用實踐情況113
14.2智能安防114
14.2.1智慧安防業務描述114
14.2.2智慧安防行業現狀115
14.2.3智能安防引入NB-IoT的優勢116
14.2.4基於NB-IoT的智慧安防解決方案116
14.3家居環境監

物聯網在經歷了十幾年的發展之後進入了一個全新階段。繼移動互聯網給人類生活帶來深刻變革之後，以實現萬物互聯為目標的物聯網時代正在到來，並將重塑整個世界。物聯網技術是改造提升傳統動能、培育壯大新動能、建設新型信息化社會的使能技術，是助力“互聯網+”“中國製造2025”等國家戰略落地，促進我國經濟“高品質發展”的重要基礎，蘊含著廣闊的市場潛力。

近年來，低功耗廣域（LPWA）物聯網技術逐漸成為產業關注的焦點。目前傳統2G/3G/4G技術用於物聯網會帶來連接少、功耗大、成本高等問題，而NB-IoT是專門為物聯網優化設計的移動通信技術，具有多連接、低功耗、低成本以及強覆蓋的優勢，已經成為LPWA的主流技術，也是5G三大應用場景之海量連接的基礎技術。NB-IoT技術和產業規模發展也將有效克服傳統物聯網碎片化和難以規模應用的問題，助力物聯網應用的快速普及。

在國家創新驅動發展戰略引領下，我國物聯網產業界抓住新一輪資訊革命的重大機遇，大力推動物聯網技術發展和產業應用。我於2016年8月23日來到江西省鷹潭市任職，順勢大力實施“智慧新城”行動計畫，提出“用新理念引領、用新技術支撐，帶來產業發展新業態、政府管理新手段、百姓生活新體驗”，大力推進國家NB-IoT業務應用試點城市建設。目前，鷹潭市已經成為全國NB-IoT創新應用先行城市，無論是在網路建設和覆蓋，還是在公共服務平臺搭建、產業培育，以及應用創新方面都走在了全國乃至世界的前列。

在NB-IoT技術標準化和產業化過程中，我國公司發揮了核心作用。目前我國三大運營商均已啟動了NB-IoT網路的規模商用，新型物聯網技術將帶領各行各業進入創新活躍期。中國移動作為全球最大的移動運營商之一，在NB-IoT標準制定、產業推進、測試驗證、應用推廣等方面扮演了重要角色，為NB-IoT端到端產業的成熟做出了突出貢獻，他們將研究和部署NB-IoT過程中積累的經驗撰寫成書，有助於整個產業更深入地理解NB-IoT的技術特性，為NB-IoT的應用開發帶來了有益的參考。因此，本書的面世可謂適逢其會。

曹淑敏
北京航空航太大學黨委書記