1、NB-IoT解决方案介绍 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 2 目录 LPWA物联网市场需求和 行业洞察 01 NB-IoT解 决方案 03 NB-IoT标准 进展 02 产业进展和应用探讨 04 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 3 物联网（ IoT）是移动网络运营商确定的高增长业务 物联网技术在行业应用比例逐年提高 物联网业务比例虽然还小，但增长迅速 125 163 205 298 372 0 200 400 FY10/11 FY11/12 FY12/13
2、 FY13/14 FY14/15 Financial performance M2M revenue 372m in FY 14/15， +25% YoY X3 5.3 7.8 12 16.2 22 0 10 20 30 2011 2012 2013 2014 2015 百万 X4 400% 连接增长 : 372M : 42,227M M2M收入 总收入 25% 同比收入增长 10Mbps) 2G: GPRS|CDMA2K1X MTC/eMTC 3G: HSPA/EVDO/TDS 4G: LTE/LTE-A WiFi 802.11技术 网 络接入技 术 2020年全球 M2M/IoT连接分 布
3、 CCTV, eHealth 中 速率 ( 物 联网连接数增长预测（十亿） LPWA 传统蜂窝 2019年 3% 17% HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 6 海外主流运营商 IoT战略和业务布局 做大连接数 做大业务面 车联网 消费电子 货物 能源 金融服务 健康 工业制造 公共服务 安全 运输物流 战略 ： 应用： 驱动： 增加收入 增加网络利用率 健康医疗 智慧家庭 教育 农业 监控 货物跟踪 车联网 IoT行业渗透和破局 未来收入和业务增长 政府主导 端管云全方位发力 连接是核心控制点 车联网 运输物流 工业制造 能源
4、 金融服务 健康 公共服务 智慧家庭 消费电子 货物 农业 车联网 健康 保险 工业制造 运输 公共服务 能源 支撑 Digital Service战略 新的收入增长点 Essential2020战略 支持企业客户数字化转型 ， 核心网络和服务资产发挥协同效应 健康医疗 车联网 零售 家庭互联 智慧城市 运输 工业制造 车联网 家庭互联 能源 健康 智慧城市 工业制造 智慧城市 能源 物流 车联网 健康 零售 货物跟踪 收入增长点 数字业务转型 全球领先 提升收入 提升 ARPU 智慧城市 连接控制点 说明：红色表示最适合 LPWA技术的物联网应用，蓝色表示其中部分物联网应用需要 LPWA技术
5、 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 7 运营商对 低功耗 /低成本 /低速率 /广深覆盖 CIoT技术 诉求强烈 预期 2G将普遍退网 考虑 未来 3G/4G模组贵 (2040美金 ) 终端 价格 2G/3G/4G覆 盖和终端功 耗不如 Sigfox/LoRa 覆盖 功耗 运营商需要 更具 竞争优势 的技术 来发展物联网业务 策略 先网络，后业务，快速跑马圈地建好网络再发展业务 大量融资， 107M 先圈地， 27 countries 100Hz超窄带技术 技术先天缺陷 可靠性低，无 QOS 低容量可用，高容量则难以承载 覆盖
6、差、时延高、速率低 (12byte) 部分运营商迫于市场 压力，引入 LoRa布局 类似运营商运作，提供管道服务 类 CDMA技术，容量低 安全性弱 公共频谱，干扰问题难以解决 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 8 LPWA开启低功率广覆盖 IoT市场， NB-IoT具备技术优势 1m 100m 10km Bluetooth ZigBee （短距低速） WiFi （短距宽带） UMTS/LTE （长距高速） GSM LPWA （长距低速） 覆盖 100bps 100kbps 100Mbps 速率 不同无线物联网接入技术对比 高
7、安全性 高可靠性 高速率 低功耗 高频谱效率 大覆盖 低成本 低时延 短距通信 （ WiFi等） NB IOT 私有技术 （ LoRa等） NB IoT相对短距通信 /私有技术优势明显 技术制式 网络定位 国际标准 NB-IoT 可与现蜂窝网融合演进的低成本电信级的 高可靠性、高安全性广域物联网技术 私有技术 LoRa 需独立建网、无执照波段的高风险局域网 物联技术 Sigfox 不适配国内无执照波段、由 Sigfox建网与运营商合作的高成本高风险物联网技术 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 9 NB-IoT产业链快步完备，全
8、球产业联盟加速行业成熟 其他各大主流芯片厂家动态 NB IoT产业联盟动态 华为： 已推出样机芯片并在外场验证， 16H2商用 高通： 已规划芯片 MDM9206，预计 17H1商用 英特尔： 宣布支持 NB-IoT，芯片规划待发布 MTK： 跟随 3GPP标准，芯片规划待发布 全球 NB IoT论坛成立 VDF、联通等 21 运营商 华为等 3 主流设备厂商 7 芯片模组厂商 11 垂直行业 NB IoT正逐渐形成完整的生态链 智能灯 水表 智能停车 宠物跟踪 气表 垃圾箱 芯片 模组 终端 运营商 NB IoT HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经
9、授权禁止扩散 Page 10 目录 LPWA物联网市场需求和 行业洞察 01 NB-IoT解 决方案 03 NB-IoT标准进展 02 产业进展和应用探讨 04 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 11 NB-IoT标准即将冻结， 16年 Q3/Q4开启商用序幕 3GPP R13 NB-M2M NB-OFDMA NB-LTE NB-IoT Work Item NB-CIoT NB-IoT 规范冻结 2016.6 2015.09 2015.05 2014.05 2014.07 2015.07 NB-IoT 技术方案 2015.12
10、 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 12 15年 11月 RAN1#83会议明确了 NB-IoT部署场景和空口技术 200k 200k GSM 200k UMTS/LTE (1) Standalone 结论 2： 上行支持 2种技术 200k LTE (2) Guard band 200k LTE (3) In-band 技术 1： Single-Tone技术 包含 3.75kHz与 15kHz两种子载波 带宽 支持更好的覆盖、容量与终端功耗 技术 2： Multi-Tone技术 选择 15KHz子载波 带宽 支持更大的峰值
11、速率 注：终端需要上报支持的能力 以便网络进行集中调度。 结论 1： NB-IoT支 持三种部署场景 结论 2： 下行采用 OFDMA 15kHz子载波 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 13 NB-IoT两类终端： Single-Tone vs. Multi-Tone 180 KHz 3.75 KHz LTE 36 times /17dB NB-IoT w. Flexible BW UL PSD 15 KHz UL BW Nx15 KHz Single-Tone Multiple-Tone Single-Tone: Enab
12、les extreme low cost IoT terminals to compete with non-cellular devices and enable faster time to market. Not only cellular industry, low cost chip vendors are interested in building ST only chips. Multi-Tone: Provides higher data rate and can target to replace most of the original CDMA/GPRS IoT app
13、lications Chipset and module has higher cost and power consumption Within ST Flexible bandwidth of 3.75kHz and 15kHz adaptive to different scenarios 3.75kHz: provides better coverage with relaxed timing requirements due to longer CP length better capacity for large cell PRACH and PUSCH links lower p
14、ower consumption 15kHz: better forward compatibility to TDD better coexist with legacy LTE links HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 14 NB-IoT三种部署场景： Standalone/ Guard-band/ In-band NB-IoT Guardband No occupation of LTE PRBs NB-IoT In-band Occupy one LTE PRB eMTC Occupy six LTE PRBs N
15、B-IoT In-band agricultural 510 Deep indoor coverage 10s for control use cases; 60 sec for data collection. Stationary NB-IoT eMTC EC-GSM NB-IoT = Yes eMTC= No Type 3 - b Industrial machinery control; agricultural / environmental stationary data collection. 510 Extended rural coverage Stationary NB-I
16、oT eMTC EC-GSM NB-IoT = Yes eMTC= No Type 4 City lighting, consumer white goods, vending machines eMTC EC-GSM Cat0 NB-IoT = Yes eMTC= No Cat0=No Summary The M2M LTE based technologies (NB-IoT, eMTC, Cat0) can support the identified applications but with different costs, different battery life and di
17、fferent coverage requirements. NB-IoT can meet the target cost for all the application families eMTC and NB-IoT overlap in meeting the same requirements for LTE in-band but NB-IoT is 50% more cost efficient than eMTC UL PA efficiency is an important factor in reducing the NB-IoT module cost Analysis
18、 is taking into consideration the EU cost and power consumption requirements HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 17 目录 LPWA物联网市场需求和 行业洞察 01 NB-IoT解 决方案 03 NB-IoT标准进展 02 产业进展和应用探讨 04 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 18 NB-IoT解决方案亮点和价值 20dB (7倍覆盖 ) 可靠 安全 广 /深覆盖 Super C
19、overage 低功耗 Low Power 低成本 Low Cost 大连接 Massive Connections 10年电池寿命 $1终端芯片 50k终端 /200kHz小区 漫游 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 19 广 /深覆盖： 比 GPRS覆盖增强 20dB+ 180 KHz 3.75 KHz IOT Device:200mw Data Package (e.g100 byte) Typical Case 功率谱密度 = 200mW/180kHz 2G/3G/LTE Solution 功率谱密度 = 200mW/
20、5kHz NB-IoT Solution 技术点 1：上行功 率谱密度增强 17dB 技术点 2： 重复 +编码 616dB 注： GSM终端发射功率最大可以到 33dBm， NB-IoT发射功率最大 23dBm，所以实际 NB-IoT终端比 GSM终端功率谱密度高 7dB 216重复 : 312dB 编译码增益：34dB D1 D1 D1 D2 D2 D2 重复 D 1 D2 D2 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 20 低功耗：基于 AA电池，使用寿命可超过 10年 （与具体应用和话务模型相关） Voice/Data Pa
21、ging PSM State Data Wake up NB-IoT 没有 Power Saving Mode的情况 Tx(23dBm): 200mW Rx: 80mW Idle: 3mW PSM: 0.015mW 终端 99% 时间在 PSM状态，只 占用 1% 功耗 终端芯片 低功耗关键技术： 关键技术 1： 芯片复杂度降低 ，工作电流小 关键技术 2： 空口信令简化 , 减小单次数传功耗 关键技术 3： 基于 覆盖等级的控制和 接入 ， 减少单次数传时间 关键技术 4： PSM（节能模式），终端 功耗 仅 15uW 关键技术 5： eDRX（扩展周期不连续接收）， 减少终端监听网络的频度
22、 关键技术 6： 长周期 TAR/RAU，减少终端发送位置更新的次数 关键技术 7： 只 支持小区选择和重选的移动性管理 ，减少测量开销 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 21 低成本： 终端芯片低至 $1 PMU: 电源管理单元 PA: Power Amplifier SOC: System on Chip 低成本 芯片 关键技术： 关键技术 1： 180kHz窄带系统 ，基带复杂 度 低 关键技术 2： 低 采样率 ， 缓存 Flash/RAM要求 小（ 28 kByte） 关键技术 3： 单 天线，半双工 ， RF成本低
23、 关键技术 4： 峰 均比低，功放效率高 ， 23dBm发射功率可支持单片 SoC内置功 放 PA， 进一步降低成本 关键技术 5： 协议栈简化 （ 500kByte），减少 片内 FLASH/RAM Cat-4 BB 2RX 1TX RF MMMB PA PMU Flash/RAM BB 1RX 1TX RF MB PA PMU Flash /RAM BB 1RX 1TX RF PA PMU Flash/ RAM Cat-0 NB-IoT SOC MMMB: 多模多频段 PA MB: 多频段 BB: 基带 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止
24、扩散 Page 22 大连接： 50k+用户容量 */ 200kHz小区 话务模型 海量连接的特有系统设计 15 分钟 1 天 xx byte 50k设备 /小区 对时延不敏感 蜂窝物联核心网 业务平台 DL Data 关键技术 4： 核心网优化 终端 上下文存储 下行数据缓存 关键技术 3： 基站优化 独立的准入拥塞控制 终端 上下文信息存储 关键技术 1： 窄带技术 上行 等效功率（ 36信道 *23dBm）提升，大大提升信道容量 关键技术 2： 减小 空口信令 开销，提升频谱效率 NB-IoT基站 * 典型值，与应用类型和话务模型相关 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., L
25、TD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 23 NB-IoT解决方案总体架构 SingleRAN G/U/L/NB-IoT NB-IoT 模块 M2M Platform SingleEPC HLR/PCRF NB-IoT 独立部署 Third Party Apps 行业Device 应用层协议栈适配 终端 SIM OTA 终端设备、事件订阅管理 API能力开放（行业，开发者） OSS/BSS（自助开户，计费） 大数据分析 移动性 /安全 /连接管理 无 SIM卡终端 安全接入 终端节能特性 时延不敏感终端适配 拥塞控制和流量调度 计费 使能 低成本站点解决方案 新空口支持Massive
26、 IoT连接 无线连接 软 SIM 传感器接口 应用驻留 传感器接口 应用驻留 MI Gb/IuPS/S1/MI 支持接口优化，优化 30%以上信令开销，支持终端节电和降成本。 1 2 2 3 基于 CloudEdge平台优化 的 CIoT专用核心网，可与现网组 pool，降低每连接成本 3 重用站点基础设施，降低部署成本 1 CIoT核心网 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 24 共站 点 共天线 共射频 共 CPRI 共传 输 共 OM（ SingleOM） FAN U/L BB GTMU UPEU LMBP/UBBPe
27、UMPT(M2M/U/L) BBU 新增或重用 UBBPe基带板 共传输、共主控 共射频 共天馈 G/U/L(FDD/TDD)/M (NB-IoT) SingleOM 场景 1： SingleRAN共建方 案 -48V DC 低成本部 署 无机柜 无场地占用 One-box站点方案，简化站点 (*) 自然 散热 易 扩展、平衡演进 场景 2: 独立建站方 案 备注 *： 规划中 共 CPRI 分 CPRI (双星型 ) 全向天线 低成本的站点解决方案，支持快速部 署 NB-IoT 亮点 : 亮点 : HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 P
28、age 25 BBU（ GUL） BBU（ LTE-M） 基站 MBB User MBB Machine （ GUL/eMTC） NB CIoT Machine 低成本，低功耗 MME GW PCRF HLR 现有核心网 vGW vHLR 专有网络（部分） CloudEdge平台 vMME vGW 专有网络 CloudEdge平台 M2M管理平台（ Neul） 基于虚拟化平台灵活定制 M2M EPC，接管 M2M管理平台，匹配不同市场需求 16A： vEPC支持简化 NAS协议，支持终端低功耗 /低成本要求和窄带空口要求，联合 RAN形成 E2E解决方案 16A： CloudEdge接管 Ne
29、ulM2M连接管理平台，形成 all in one box形式的 Mini DC方案，降低部署成本 16B：叠加网络能力开放（终端管理 /位置等），使能 M2M业务 极简 NAS 基于虚拟化平台灵活定制 M2M EPC，接管M2M管理平台，匹配两类市场需求 Internet M2M管理平台 集成服务平台 FusionSphere (Cloud OS) Huawei COTS 3rd Party COTS VMware 3rd Party Cloud OS M2M EPC MANO vHLR 管理平台 vU2000 vUIC （ IWF/SCEF） 基于 CloudEdge的 CIoT EPC，
30、加快 NB-IoT业务部署和升级 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 26 目录 LPWA物联网市场需求和 行业洞察 01 NB-IoT解 决方案 03 NB-IoT标准进展 02 产业进展和应用探讨 04 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 27 芯片 /模组 终端 NB-IoT 网络 大数据 业务管理 运营商集成方案 芯片模组终端厂商 API API API API 业务 运营 垂直行业及业务解决方案提供商 华为积极推动 NB-IoT生态链快速构建，初见成效
31、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 28 依托产业峰会 /论坛和开放实验室促进生态链发展 NB-IoT 峰会 香港 11月 5号 ,2015 21 运营商 3 主流设备厂商 7 芯片模组厂商 11 垂直行业 7+1个 NB-IoT开 放 实验室 中 国移动、中国联通 、德国电信、阿 联酋 Etisalat、韩国LG U+、 意大利电 信、沃达丰以及华为上海研究所 NB-IoT 端到端的验证环境 与不同 API、 SDK和平台集成 加速业务创新和商业模式创新 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息
32、 未经授权禁止扩散 Page 29 NB-IoT终 端芯片，支 撑 NB-IoT快 速商用和产业链发展 ROM UE private key UE public key NEUL public key Public Public Private RX LO TX PMU Analog blocks ARM M0 core, DSP core, I$, D$ SRAM & Embedded Flash Secure Element OTP (eFuse) blocks Secure Flash Tamper-resistant ARM core 第一代芯片： ICENI 第二代芯片： BODIC
33、A（ 2016Q2预商用） 90nm SoC 698-960Mhz Build in F/MCU/PMU FLASH memory Security element 90nm 169-960Mhz Separate MCU FLASH memory PMU UICC 支撑了前期运营商的 PoC测试 支撑 MWC演示，以及深圳和上海展厅 基于 BODICA芯片的模块尺寸，相比基于ICENI的减半 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. 华为保密信息 未经授权禁止扩散 Page 30 华 为 NB-IoT解决方案整合芯片到网络端到端优势， 16Q3商用 芯片 模组 终端 垂直行业 终端操作系统 开源 LiteOS NB-IoT 智能停车 ：一个街区部署一个基站，每个车位一个 Parking Sensor，通过手机 APP寻找停车位、付款、查找车辆等应用 智能抄表 ：水表（ Kamstrup合作）、气表（ Pietro合作）。实现高密度大容量，深度地下覆盖，低成本低功耗、端到端集成、大数据应用 物品追踪 ：宠物跟踪（狗链，终端 40*40*17mm，集成 GPS/NB IoT）； Dahon自行车跟踪，集成 NB IoT， APP里程记录、档位调整记录 其他应用： 智能水箱 、 智能垃圾桶 、 智能路灯 已经在外场 Trial，联合产业伙伴验证了多个 M2M应用
