本书以一个无线网络工程师的视角，用通俗易懂的语言解读了窄带物联网（NB-IoT）的重要特性、基本原理、关键技术和网络规划。在阐述的过程中，重点介绍了NB-IoT 与LTE 的联系与差异，方便具备LTE 技术基础的读者快速完成知识导入。书中通过对一些关键过程的详细分析，将散落在各层协议的相关知识点有机串联起来，使得知识全面化、体系化。在内容编排上，将整体知识以讲座的形式进行科学切分，方便读者阅读学习。本书主要读者对象为移动通信领域从事技术研究、产品开发、网络优化、网络维护、网络规划人员，也可供高等院校师生参考。

时光荏苒，我已然在移动通信行业摸爬打滚十载有余，先后参与了GSM、 TDS、LTE 网络的建设与优化，而现在正处在万物互联及5G 兴起的风口，细 细思索，这个行业唯一不变的是一直在变，技术的车轮一直滚滚向前。 作为一名技术人员，我一直在不断汲取各方营养滋养自己，如今虽不敢妄 称已经修炼为专家，但也总算初有所悟、小有所得。又有感于公司新入职员工 技术学习道路的艰辛，老鸟们又俗务缠身，无法时时、处处点拨，于是，我萌 生了一个大胆的想法：在公司内部开班授课，传道授业，一来可以赠人玫瑰， 二来可以教学相长。不成想，在这三尺讲台上我一讲就是七年，从TDS 讲到 了NB-IoT，我自己也从小吴讲成了吴老师。 记得是在2016 年圣诞，有人问我：如何扩大你技术培训的受益面？因此， 就有了“吴老师聊通信”公众号。我基于多年的技术讲稿，针对NB-IoT 技术， 将自己的部分技术见解写成了系类文章，斗胆在公众号上陆续发布，一来是为 了技术的普及，二来鞭策自己努力学习和提高，晒文章的同时，求教于各位专 家，共同进步。公布之后，我收到了好多点赞，好多鼓励（当然也有拍砖的）， 还有好多朋友在问，有没有出版实体书可以用来系统学习？但我一直回复没 有。甚至也有出版商约书稿，我都是婉拒“大叔，咱不约”。因为潜意识里我 觉得写书是个非常严肃的事，公众号上的文章我可以嬉笑怒骂，更新速度可以 三天打渔两天晒网，写的内容可以天马行空。但是一旦写成书出版，那就必须 严肃对待，我得对技术细节负责，对知识结构进行系统化，对行文进行规范， 还有，我得一次交稿不能拖拉，总之，我得对得起大家买书的钱。直到2017 年春节后，我的领导鼓励我：为了方便系统化学习，还是汇编成书吧。由此， 我用了半年时间，翻阅各种资料，梳理思路，辛苦码字，将多年的知识沉淀终 于汇成了此书。 应该说，没有众多朋友、同事、领导、同行、热心网友、家人的支持，这 本书就难以面世，在此，诚挚致谢！特别感谢我的好朋友蒋专、刘言敏等，在 网络规划章节给了我很多好的技术建议。 写作本书，我秉承三个基本原则：一是内容上坚持理论加实践，尽量选取 跟工作中相关的内容进行讲解，并配备一些现网应用情况；二是尽量做到通俗 易懂，在这点上，我多年讲课的经验帮了我很大的忙，让我知道如何做到深入 浅出，大量利用了生活中的例子进行类比说明，使得技术不再是冷冰冰的公式、 图标和文字；三是如何做到快速理解，由此我在本书中重点介绍了NB-IoT 与 LTE 的异同，方便具备LTE 技术基础的读者快速完成知识导入，另外尽量多 利用图、表进行讲解，使得形象化、生动化。 本书是基于作者的主观视角，其中夹杂了很多例证，观点难免有欠周全之 处；又因为是技术讲稿，甚至有较多口语化的用词，表达难免有欠妥当之处， 敬请读者谅解，并给与宝贵意见。 作 者

四大特性篇 第1 讲 NB-IoT 的笑傲江湖 .................................................................................. 2 1.1 物联网的前世今生 ................................................................................... 2 1.1.1 何为物联网？ ................................................................................ 2 1.1.2 物联网的应用场景 ........................................................................ 3 1.1.3 物联网技术的众生相 .................................................................... 4 1.2 NB-IoT 的笑傲江湖 ................................................................................. 6 1.2.1 NB 是什么...................................................................................... 7 1.2.2 NB 与不同门派的SB .................................................................... 8 1.2.3 NB 与同门师兄弟的SB 大战 ....................................................... 9 1.2.4 NB 与同门不同宗派间的SB ...................................................... 10 第2 讲 NB-IoT 强覆盖之降龙掌 ........................................................................ 11 2.1 第一招 飞龙在天 ................................................................................... 11 2.2 第二招 六龙回旋 ................................................................................... 13 2.3 第三招 亢龙有悔 ................................................................................... 15 2.4 15K 能达到20db 增益吗？ ................................................................... 16 2.5 链路预算表 ............................................................................................. 17 第3 讲 NB-IoT 小功耗之前戏要做足 ................................................................ 18 3.1 DRX 概述 ................................................................................................ 18 3.2 场景一：IDLE DRX ............................................................................... 19 3.3 场景二：CONNECT DRX ..................................................................... 21 VIII 3.4 场景三：INACTIVE TIMER ................................................................. 23 3.5 小结 ......................................................................................................... 24 第4 讲 NB-IoT 小功耗之太极拳 ........................................................................ 25 4.1 PSM(Power Saving Mode) ...................................................................... 25 4.2 eDRX(Extended DRX) ............................................................................ 28 4.3 PSM 和eDRX 的关系 ............................................................................ 29 第5 讲 NB-IoT 低成本之葵花宝典1 ................................................................. 31 5.1 采用FDD 半双工，降低器件复杂度 ................................................... 31 5.2 新硬件结构，裁剪不必要的硬件 ......................................................... 35 第6 讲 NB-IoT 低成本之葵花宝典2 ................................................................. 37 6.1 根据终端窄带特性，简化信道及物理层 ............................................. 37 6.2 新空口协议栈，阉割芯片运算能力 ..................................................... 38 6.3 产业链及运营等影响成本的因素 ......................................................... 40 6.4 芯片成本进展 ......................................................................................... 41 6.5 低成本小结 ............................................................................................. 42 第7 讲 NB-IoT 大连接之乾坤大挪移 ................................................................ 43 7.1 NB-IoT 的用户密度估算 ....................................................................... 43 7.2 单小区50K 用户如何做到？ ................................................................ 45 7.3 实际容量估算 ......................................................................................... 47 7.4 关于容量的一些思考 ............................................................................. 48 物理信道篇 第8 讲 NB-IoT 工作带宽为多少，这是个问题！ ............................................ 50 8.1 LTE 带宽分析 ......................................................................................... 50 8.2 NB 是200K？ ......................................................................................... 52 8.3 NB 是180K？ ......................................................................................... 53 8.4 为什么大家都在谈GSM 退频给NB 用？ ........................................... 54 第9 讲 NB-IoT 三种部署方式 ............................................................................ 56 9.1 你到底叫啥名？ ..................................................................................... 56 IX 目 录 9.2 三种部署方式 ......................................................................................... 56 9.3 NB-IoT Channel Raster ........................................................................... 58 9.4 三种部署方式性能比较 ......................................................................... 60 9.5 终端如何区分部署方式？ ..................................................................... 62 第10 讲 NB-IoT 物理层结构 .............................................................................. 63 10.1 下行物理层结构 ................................................................................... 63 10.1.1 频域分析 .................................................................................... 64 10.1.2 时域分析 .................................................................................... 64 10.2 上行物理层结构 ................................................................................... 66 10.2.1 频域分析 .................................................................................... 66 10.2.2 时域分析 .................................................................................... 68 10.3 上行资源单元RU ................................................................................. 69 第11 讲 NB-IoT 下行主同步信号NPSS .......................................................... 72 11.1 练好基本功——Zadoff - Chu Sequence .............................................. 72 11.2 NPSS 信号作用和资源映射 ................................................................. 75 11.3 NPSS 信号的生成 ................................................................................. 77 第12 讲 NB-IoT 下行辅同步信号NSSS .......................................................... 80 12.1 NSSS 信号作用和资源映射 ................................................................. 80 12.2 NSSS 信号的生成 ................................................................................. 83 12.3 NB 同步信号与LTE 比较 ................................................................... 86 第13 讲 NB-IoT 下行参考信号NRS ................................................................. 87 13.1 LTE 中下行参考信号RS ..................................................................... 87 13.2 NRS 信号的生成及作用 ...................................................................... 89 13.3 NRS 资源映射 ...................................................................................... 90 13.4 遇到的挑战 ........................................................................................... 92 13.5 NRS 与CRS 比较 ................................................................................. 93 第14 讲 NB-IoT 下行NPBCH 信道 .................................................................. 94 14.1 信号与信道的区别 ............................................................................... 94 14.2 系统消息简介 ....................................................................................... 94 14.3 NPBCH 中内容解码 ............................................................................. 96 X 14.4 NPBCH 的处理过程 ............................................................................. 98 14.5 NPBCH 资源映射 ............................................................................... 100 14.6 NPBCH 与PBCH 比较 ...................................................................... 101 第15 讲 NB-IoT 下行控制信道NPDCCH ...................................................... 102 15.1 NPDCCH 的DCI 格式和功能 ........................................................... 102 15.2 NPDCCH 资源映射 ............................................................................ 105 15.3 NPDCCH 的处理过程 ........................................................................ 108 15.4 NPDCCH 的搜索空间 ........................................................................ 108 15.4.1 搜索空间分类 .......................................................................... 108 15.4.2 搜索空间起始位置及盲检次数 .............................................. 109 15.5 DL GAP 配置 ...................................................................................... 111 15.6 NPDCCH 与PDCCH 比较 ................................................................. 112 第16 讲 NB-IoT 下行共享信道NPDSCH ...................................................... 113 16.1 DCI Format N1 字段解析 ................................................................... 113 16.2 NPDSCH 资源映射 ............................................................................ 118 16.3 NPDSCH 的处理过程 ........................................................................ 118 16.4 SIB1-NB 的传输 ................................................................................. 119 第17 讲 NB-IoT 上行随机接入信道NPRACH .............................................. 122 17.1 NPRACH 信道结构 ............................................................................ 122 17.2 覆盖等级介绍 ..................................................................................... 126 17.3 NPRACH 资源配置 ............................................................................ 128 17.4 Preamble 码的生成和发送 ................................................................. 130 17.5 NPRACH 与PRACH 比较 ................................................................. 132 第18 讲 NB-IoT 上行共享信道NPUSCH ...................................................... 133 18.1 NB 与LTE 上行传输的不同点 ......................................................... 133 18.2 NPUSCH 上行资源单元RU .............................................................. 134 18.3 DCI Format N0 字段解析（for NPUSCH Format 1） ...................... 134 18.4 NPUSCH Fomat2（UCI）调度字段解析 ......................................... 140 18.5 NPUSCH 其他特性 ............................................................................ 140 18.6 NPUSCH 与PUSCH 比较 ................................................................. 141 XI 目 录 第19 讲 NB-IoT 上行参考信号DMRS 及信道小结 ...................................... 142 19.1 DMRS 信号的作用 ............................................................................. 142 19.2 DMRS 资源映射 ................................................................................. 143 19.3 NB 中DMRS 与LTE 的差异性 ........................................................ 146 19.4 NB 中信道小结................................................................................... 147 19.5 结语 ..................................................................................................... 148 关键技术篇 第20 讲 NB-IoT 网络架构 ................................................................................ 150 20.1 NB 总体网络架构 ............................................................................... 150 20.2 UP 和CP 传输优化方案大PK .......................................................... 152 20.2.1 CP 和UP 方案传输路径对比 ................................................. 153 20.2.2 CP 和UP 协议栈对比 ............................................................. 154 20.2.3 信令流程对比 .......................................................................... 155 20.2.4 CP/UP 方案综合比较 .............................................................. 155 20.3 Non-IP 数据传输方案 ........................................................................ 156 20.4 短消息传输方案 ................................................................................. 157 第21 讲 NB-IoT 关键信令流程 ........................................................................ 159 21.1 CP 传输方案 ....................................................................................... 159 21.1.1 CP 传输方案端到端信令流程 ................................................ 159 21.1.2 RRC 连接建立过程 ................................................................. 161 21.2 UP 传输方案 ....................................................................................... 163 21.2.1 UP 传输方案端到端信令流程 ................................................ 164 21.2.2 RRC 挂起流程（Suspend Connection procedure） ............... 166 21.2.3 RRC 恢复流程（Resume Connection procedure） ................ 167 21.3 CP/UP 方案网络协商流程 ................................................................. 168 第22 讲 NB-IoT 小区选择与重选 .................................................................... 171 22.1 小区选择与重选概述 ......................................................................... 171 22.2 小区搜索 ............................................................................................. 174 XII 22.3 PLMN 选择 ......................................................................................... 174 22.4 小区选择 ............................................................................................. 175 22.5 邻区测量 ............................................................................................. 177 22.6 小区重选 ............................................................................................. 178 第23 讲 NB-IoT 系统消息调度 ........................................................................ 182 23.1 系统消息广播概述 ............................................................................. 182 23.2 系统消息调度 ..................................................................................... 183 23.2.1 MIB 和SIB1 的发送 ............................................................... 184 23.2.2 其他SIB 消息调度 .................................................................. 185 23.2.3 SI 窗口开始SFN 计算方法及调度示例 ................................ 186 23.3 系统消息更新 ..................................................................................... 187 第24 讲 NB-IoT 寻呼原理与eDRX ................................................................ 190 24.1 关于省电的故事的续集 ..................................................................... 190 24.2 寻呼原理 ............................................................................................. 191 24.2.1 寻呼的触发 .............................................................................. 191 24.2.2 空口寻呼机制 .......................................................................... 192 24.2.3 寻呼处理过程 .......................................................................... 194 24.2.4 寻呼实际计算示例 .................................................................. 195 24.3 eDRX 寻呼 .......................................................................................... 196 24.3.1 eDRX 协商和寻呼流程 ........................................................... 196 24.3.2 eDRX 寻呼机制 ....................................................................... 197 第25 讲 NB-IoT 随机接入过程 ........................................................................ 200 25.1 NB 和LTE PRACH 信道特性对比 ................................................... 201 25.2 覆盖等级简介 ..................................................................................... 202 25.3 基于竞争的随机接入流程解析 ......................................................... 203 25.4 SIB2 中NPRACH 解码 ...................................................................... 208 第26 讲 NB-IoT 功率控制 ................................................................................ 209 26.1 下行功率分配 ..................................................................................... 209 26.2 上行功率控制 ..................................................................................... 211 26.2.1 NPRACH 功率控制 ................................................................ 212 XIII 目 录 26.2.2 NPUSCH 功率控制 ................................................................ 215 第27 讲 NB-IoT HARQ 过程 ........................................................................... 218 27.1 HARQ 连环九问 ................................................................................. 218 27.2 NB 中上下行HARQ 应用要点 ......................................................... 221 27.3 下行HARQ 定时关系 ........................................................................ 222 27.3.1 NPDCCH 与NPDSCH 定时关系 ........................................... 223 27.3.2 NPDSCH 与NPUSCH 格式2 定时关系 ................................ 224 27.3.3 下行HARQ 示例 ..................................................................... 225 27.4 上行HARQ 定时关系 ........................................................................ 225 27.4.1 NPDCCH 和NPUSCH 定时关系 ........................................... 225 27.4.2 上行HARQ 示例 ..................................................................... 226 27.5 一次完整的下行HARQ 传输定时流程 ............................................ 227 第28 讲 NB-IoT 技术拾遗 ............................................................................... 228 28.1 NB 中常见的定时器和计数器 ........................................................... 228 28.1.1 RRC 初始接入类 ..................................................................... 230 28.1.2 无线链路失败监测类 .............................................................. 230 28.1.3 RRC 重建类 ............................................................................. 232 28.2 NB-IoT 的安全机制 ........................................................................... 233 28.3 NB 中终端能力信息交互 ................................................................... 234 网络规划篇 第29 讲 NB-IoT 规划概述及链路预算 ............................................................ 237 29.1 规划的三大要点 ................................................................................. 237 29.2 NB 的规划特点分析 ........................................................................... 238 29.3 覆盖规划之于链路预算 ..................................................................... 240 29.3.1 链路预算过程 .......................................................................... 241 29.3.2 链路预算表（示例）解读 ...................................................... 242 29.3.3 NPUSCH 链路预算实例 ......................................................... 243

吴细刚，工程师，中国移动通信湖南有限公司。有一定的图书写作经验，写作方式能容丰富又趣味丛生。其文学作品题材广泛，视角独特并有见解。尤其是从专业领域的工作经验为其他相关人士提供帮助。