5G物联网及NB-IOT技术详解
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作者江林华
出版社电子工业出版社
ISBN9787121338311
出版时间2018-03
装帧平装
开本16开
定价58元
货号25253345
上书时间2024-10-27
商品详情
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前言
前 言
当前移动通信技术的发展日新月异，4G-LTE演进部署正当其时，5G及NB-IoT物联网技术又要登场，尽管目前很多私有的采用非授权频谱的物联网技术已经发展应用了很多年，但都不温不火，没有爆发大规模商用。但是随着3GPP主导的、能可靠运营的、电信级的、具备统一开放标准的NB-IoT物联网技术在2016年年底横空出世，并很快后来居上，大有一统江湖之势，全球各大通信运营商、网络设备商和终端模块制造商及第三方物联网服务与应用提供方等共同掀起了大规模开发、测试和部署NB-IoT物联网的热潮。
目前图书市场上虽然有一些5G和物联网方面的图书出版，但是很少有专门论述NB-IoT技术的书籍。正是在这样的背景之下，本书编著者抓住了这个市场热点和图书出版需求，基于3G/4G-LTE移动通信行业的丰富经验和当前从事NB-IoT开发测试工作的基础上，决心总结编写一部重点论述NB-IoT物联网技术的书籍，同时也兼顾介绍5G标准与关键技术以及其他各类非授权频谱的私有物联网技术，以期满足广大从事NB-IoT物联网技术的相关人员的迫切需求。
本书采用以点带面、点面结合的方法，既概述了当前5G的标准进展、核心指标要求、关键技术与应用场景，又总结了当下流行的各类物联网技术及其发展应用，后重点深入论述3GPP主导的NB-IoT物联网技术的实现原理、基本过程、数据传输和消息解读，而非泛泛而谈或简单翻译协议，特别适合当前从事NB-IoT技术系统设计、开发与集成测试及网络维护相关人员参考阅读或查询比对。更重要的是，读者能在一本书中尽览的5G标准与关键技术，及各种物联网技术和NB-IoT技术的详解。本书附录中对英文缩略语进行了中文翻译，其中部分词汇没有统一表达，此处仅供参考。
本书由电子工业出版社出版发行，是对编著者多年移动通信行业的工作积累的肯定，在此特别感谢电子工业出版社的策划编辑曲昕女士，以及出版社其他相关排版、设计、审稿人员的大力支持和辛勤付出。另外，还要感谢家人给予的鼓励和支持。
尽管编著者已经尽力将出错的概率降到小，但错漏之处仍在所难免。如果发现本书有任何错漏的地方，欢迎广大读者批评指正，不胜感激！
江林华
2018年1月8日于北京
导语摘要
本书详细讲解了物联网相关技术，包括各类非授权频谱（私有物联网技术和3GPP主导的授权频谱）物联网技术，其中窄带物联网（NB-IoT）技术是本书的重点。第1～2章介绍移动通信技术近40年的发展历程，着重介绍ITU及3GPP组织主导的5G标准进展、应用场景、核心指标（5G KPI）要求及关键技术。第3～6章详细介绍NB-IoT基本概念、物理层原理、基本过程和数据传输模式。第7章解析NB-IoT物联网网络中常用的信令信息内容，对从事NB-IoT物联网系统及终端开发与测试以及网络维护的工程师有更大的参考意义，更方便读者查对和比较相关信令消息内容，实用性和针对性强。本书既适合移动物联网行业的测试工程师、研发工程师和NB-IoT网络运营维护人员以及第三方应用开发平台的工程师阅读，也适合从事物联网终端行业特别是NB-IoT终端模块研发和测试的工程师参考，同时可供大专院校电子与通信相关专业的师生参考阅读。
作者简介
在索尼、阿尔卡特朗讯、北电网络、摩托罗拉等多家通信设备公司供职，从事按键设计、系统测试、系统架构等多种工作。一直在3G、4G网络演进过程中从事核心产品研发，实践经验丰富，对新一代通信网络技术发展有独到见解。
目录
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-M26
2.5 非授权频谱物联网技术28
2.5.1 Sigfox28
2.5.2 LoRaWAN30
2.5.3 RPMA32
2.5.4 Weightless33
2.5.5 HaLow34
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 NPSS54
4.2.2 NSSS55
4.2.3 NRS55
4.3 NPBCH56
4.4 NPDCCH58
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 NPDSCH66
4.5.1 NPDSCH时频资源66
4.5.2 NPDSCH时域重复66
4.6 NPRACH67
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 NPUSCH73
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-RS78
4.8 发送GAP79
4.8.1 DL发送GAP79
4.8.2 UL发送GAP80
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DV131
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-NB139
7.1.2 SIB1-NB140
7.1.3 SIB2-NB141
7.1.4 SIB3-NB144
7.1.5 SIB4-NB145
7.1.6 SIB5-NB145
7.1.7 SIB14-NB146
7.2 MAC层消息解析146
7.2.1 DCI Format N0147
7.2.2 DCI Format N1147
7.2.3 Random Access Response147
7.3 RRC消息解析148
7.3.1 RRC Connection Request148
7.3.2 RRC Connection Setup149
7.3.3 RRC Connection Setup Complete151
7.3.4 DL Information Transfer151
7.3.5 UL Information Transfer152
7.3.6 RRC Connection Release152
7.4 S1AP消息解析153
7.4.1 Initial UE Message153
7.4.2 Initial Context Setup Request154
7.4.3 Initial Context Setup Response157
7.4.4 Downlink NAS Transport158
7.4.5 Uplink NAS Transport159
7.4.6 Paging160
7.4.7 UE Context Release Command161
7.4.8 UE Context Release Complete162
7.5 NAS消息解析163
7.5.1 Attach Request163
7.5.2 Authentication Request173
7.5.3 NAS Security Mode Command175
7.5.4 Activate Default EPS Bearer Context Request176
7.5.5 Detach Request179
7.5.6 Control Plane Service Request181
7.5.7 Data Transport183
7.6 终端能力消息解析187
7.6.1 UE Capability Enquiry188
7.6.2 UE Capability Information188
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
内容摘要
本书详细讲解了物联网相关技术，包括各类非授权频谱（私有物联网技术和3GPP主导的授权频谱）物联网技术，其中窄带物联网（NB-IoT）技术是本书的重点。第1～2章介绍移动通信技术近40年的发展历程，着重介绍ITU及3GPP组织主导的5G标准进展、应用场景、核心指标（5G KPI）要求及关键技术。第3～6章详细介绍NB-IoT基本概念、物理层原理、基本过程和数据传输模式。第7章解析NB-IoT物联网网络中常用的信令信息内容，对从事NB-IoT物联网系统及终端开发与测试以及网络维护的工程师有更大的参考意义，更方便读者查对和比较相关信令消息内容，实用性和针对性强。本书既适合移动物联网行业的测试工程师、研发工程师和NB-IoT网络运营维护人员以及第三方应用开发平台的工程师阅读，也适合从事物联网终端行业特别是NB-IoT终端模块研发和测试的工程师参考，同时可供大专院校电子与通信相关专业的师生参考阅读。
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