Page 38 - 网络电信2017年4月刊上
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解决方案

      由于NB-IoT系统功能的简化，系统消息[7]的类型减少且每      方案，不需要支持接入层安全中要求PDCP实现的加密和完整性
个系统消息需要包含的信息也相应减少，而物理层广播信道的               保护，甚至不可以使用PDCP层，减少了PDCP协议头的额外开
重新设计使得NB-IoT系统的主信息块（MIB）消息也不同于LTE         销；对于用户面优化传输方案，允许在连接恢复时继续使用原
系统，因此，在NB-IoT系统中最终重新定义了一套系统消息，            有的头压缩上下文但需要重置空口加密和完整性保护参数。无
包括窄带主信息块（MIB-NB）、窄带主信息块1（SIB1-NB）         线链路层控制协议（RLC）层仅支持透明传输和确认传输模式，
~SIB5-NB、SIB14-NB、SIB20-NB等8条系统消息，各条系统消息  不支持无确认传输模式。媒体访问控制（MAC）层对调度、混合
基本沿用了LTE 相应系统消息的功能。                       自动重传请求（HARQ）及连接态DRX等关键技术过程也进行了简
                                          化和相应的优化，仅支持对逻辑信道的优先级设置但不进行速
      为了提升资源效率，NB-IoT中系统消息的调度方式由LTE       率保证，调度请求通过随机接入触发（NB-IoT不支持PUCCH）；
采用的动态调度改为半静态调度，包括：SIB1-NB的调度资源由           仅支持一个HARQ处理过程，上行HARQ从LTE的同步HARQ改为异步
MIB-NB指定，其他SIB的时域资源由SIB1-NB指定。            HARQ，连接态DRX仅支持长DRX周期操作，支持在初始连接建立
                                          的随机接入过程携带终端的数据量报告以便基站能够为终端合
      为了降低终端接收系统消息带来的功耗和网络发送系统消           理的分配传输资源。
息带来的资源占用，NB-IoT系统的系统消息处理采用了以下机
制，包括：系统消息的有效时间从LTE的3个小时扩展为24个小                 3.NB-IoT接入网特性
时，MIB-NB消息中携带系统消息改变的指示标签，SIB1-NB中携              NB-IoT系统的接入网基于现有LTE的X2接口和S1接口进行相
带了针对每个系统信息（SI）改变的单独的指示标签，连接态              关的优化。
终端不读取系统消息，允许通过NPDCCH的控制信息直接指示系
统消息变更等。                                                                             X2接口用以在eNodeB和eNodeB
                                                                              之间实现信令和数据交互。在NBIoT
      （3）寻呼优化                                                                 系统中，X2接口在基于R13的版本不
      为了满足NB-IoT终端超长待机                                                        支持eNodeB间的用户面操作，主要
时间的要求，NB-IoT系统的寻呼机                                                            是在控制面引入了新的跨基站用户
制也进行了优化，支持以超帧为单                                                               上下文恢复处理，在用户面优化传
位（1个超帧包含1 024个无线帧）                                                            输方案下，挂起的终端移动到新基
的长达3个小时的扩展非连续接收                                                               站发起RRC连接恢复过程，携带先前
（DRX）；为了提升终端在扩展DRX                                                            从旧基站获得的恢复ID，新基站在
周期内的寻呼接收成功率，NB-IoT                                                            X2接口向旧基站发起用户上下文获
系统引入了寻呼传输窗（PTW），允                                                             取流程，从旧基站获取终端在旧基
许在PTW内多次寻呼终端。                                                                 站挂起时保存的用户上下文信息，
      （4）随机接入过程优化                                                             以便在新基站上将该UE 快速恢复。
      针对覆盖增强需求，NB-IoT系                          S1接口的控制面用以实现eNodeB和MME之间的信令传递，S1
统采用了基于覆盖等级的随机接入；终端根据测量到的信号强               接口的用户面用以实现eNodeB和SGW之间的用户面数据传输。在
度判断当前所处的覆盖等级，并根据相应的覆盖等级选择合适               NB-IoT系统中，S1接口引入的新特性主要包括：无线接入技术
的随机接入资源发起随机接入。为了满足不同覆盖等级下的数               （RAT）类型上报（区分NB-IoT或E-TURAN接入）、UE无线能力
据传输要求，基站可以给每个覆盖等级配置不同的重复次数、               指示（例如，允许MME通过下行NAS传输消息向eNodeB发送用户
发送周期等，例如，处于较差覆盖等级下的终端需要使用更多               设备（UE）的无线能力）、优化信令流程支持控制面优化传输
的重复次数来保证数据的正确传输，但同时为了避免较差覆盖               方案，以及为用户面优化传输方案在S1接口引入连接挂起和恢
等级的终端占用过多的系统资源，可能需要配置较大的发送周               复处理等。
期。                                             4.NB-IoT核心网特性
      （5）接入控制                                   NB-IoT系统的核心网优化了现有LTE/EPC在MME、SGW、PGW
      物联网终端数量巨大，需要有效的接入控制机制来保证控           及归属签约用户服务器（HSS）之间的各个接口（包括S5/S8/
制终端的接入和某些异常上报数据的优先接入。NB-IoT系统的            S10/S11/S6a等）和功能，并针对新引入的业务能力开放单元
接入控制机制充分借鉴了LTE 系统的扩展接入限制（EAB）机制           （SCEF）增加了MME和SCEF之间的T6接口以及HSS和SCEF之间的
（SIB14）和随机接入过程的Backoff机制，并通过在MIB-NB中      S6t接口和相应功能。
广播是否使能接入控制的指示降低终端尝试读取的SIB14-NB的                 NB-IoT系统的核心网必须支持的功能包括：支持控制面优
功耗。                                       化传输方案和用户面优化传输方案的处理及提供必要的安全控
      （6）数据传输机制优化                         制（例如，控制面优化传输方案使用非接入层安全，用户面优
      针对NB-IoT系统低复杂度且数据包具有时延不敏感、低         化传输方案必须支持接入层安全），支持控制面优化传输方案
速、不频繁、量小等特性，空口数据传输的各协议层功能进行               和用户面优化传输方案间的切换（例如，S11-U和S1-U传输方式
了相应简化。分组数据汇聚协议（PDCP）数据包的大小从LTE            间的切换），支持与空口覆盖增强配合的寻呼，支持非IP数据
的8188字节缩减为不超过1600字节，可以相应地降低对缓冲区           经过PGW（SGi接口实现隧道）和SCEF传输（基于T6接口），对
的要求，有利于降低NB-IoT设备的成本。对于控制面优化传输

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