5G物聯網及NB-IoT技術詳解 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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江林華 著

圖書標籤:

• 5G
• 物聯網
• NB-IoT
• 通信技術
• 無綫通信
• 網絡技術
• 物聯網應用
• 移動通信
• 技術詳解
• 嵌入式係統

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121338311

版次：01

商品編碼：12337942

包裝：平裝

叢書名： 5G新技術叢書

開本：16開

齣版時間：2018-03-01

頁數：216

正文語種：中文

內容簡介

本書詳細講解瞭物聯網相關技術，包括各類非授權頻譜（私有物聯網技術和3GPP主導的授權頻譜）物聯網技術，其中窄帶物聯網（NB-IoT）技術是本書的重點。第1～2章介紹移動通信技術近40年的發展曆程，著重介紹ITU及3GPP組織主導的5G標準進展、應用場景、核心指標（5G KPI）要求及關鍵技術。第3～6章詳細介紹NB-IoT基本概念、物理層原理、基本過程和數據傳輸模式。第7章解析NB-IoT物聯網網絡中常用的信令信息內容，對從事NB-IoT物聯網係統及終端開發與測試以及網絡維護的工程師有更大的參考意義，更方便讀者查對和比較相關信令消息內容，實用性和針對性強。本書既適閤移動物聯網行業的測試工程師、研發工程師和NB-IoT網絡運營維護人員以及第三方應用開發平颱的工程師閱讀，也適閤從事物聯網終端行業特彆是NB-IoT終端模塊研發和測試的工程師參考，同時可供大專院校電子與通信相關專業的師生參考閱讀。

作者簡介

在索尼、阿爾卡特朗訊、北電網絡、摩托羅拉等多傢通信設備公司供職，從事按鍵設計、係統測試、係統架構等多種工作。一直在3G、4G網絡演進過程中從事核心産品研發，實踐經驗豐富，對新一代通信網絡技術發展有獨到見解。

目錄

目 錄

第1章 5G概述 1
1．1 移動通信發展史 1
1．2 5G技術演進 3
1．3 5G應用場景 5
1．4 5G核心指標 7
1．5 5G關鍵技術 8
1．5．1 毫米波技術 8
1．5．2 大規模天綫陣列 8
1．5．3 新型調製編碼技術 9
1．5．4 多載波聚閤 11
1．5．5 網絡切片技術 12
1．5．6 設備到設備直接通信 14
1．5．7 超密集異構網絡 14
1．5．8 新型網絡架構 15
第2章 物聯網介紹 17
2．1 物聯網的前世今生 17
2．1．1 物聯網起源與發展 17
2．1．2 物聯網在美國―智慧地球 18
2．1．3 物聯網在中國―感知中國 18
2．2 物聯網特性與應用 19
2．2．1 物聯網特性 19
2．2．2 物聯網應用 21
2．3 物聯網技術分類 22
2．4 授權頻譜物聯網技術 24
2．4．1 3GPP物聯網之路 24
2．4．2 NB-IoT和LTE-M 26
2．5 非授權頻譜物聯網技術 28
2．5．1 Sigfox 28
2．5．2 LoRaWAN 30
2．5．3 RPMA 32
2．5．4 Weightless 33
2．5．5 HaLow 34
第3章 NB-IoT概述 35
3．1 NB-IoT特點 35
3．1．1 超強覆蓋 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 典型應用 36
3．2 NB-IoT模式 39
3．2．1 網絡架構 40
3．2．2 部署模式 41
3．2．3 雙工模式 43
3．3 NB-IoT頻段 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覆蓋 47
3．5．1 覆蓋增強手段 47
3．5．2 覆蓋增強等級 48
3．6 NB-IoT功耗 48
3．6．1 降低功耗機製 49
3．6．2 PSM降低功耗 49
3．6．3 eDRX降低功耗 51
3．7 NB-IoT演進增強 51
3．7．1 定位增強 51
3．7．2 多播功能 52
3．7．3 移動性增強 52
3．7．4 語音支持 52
第4章 NB-IoT物理層 53
4．1 物理層概述 53
4．2 物理信號 54
4．2．1 NPSS 54
4．2．2 NSSS 55
4．2．3 NRS 55
4．3 NPBCH 56
4．4 NPDCCH 58
4．4．1 NPDCCH搜索空間 59
4．4．2 NPDCCH盲檢次數 62
4．4．3 NPDCCH格式（DCI） 64
4．4．4 NPDCCH配置 65
4．5 NPDSCH 66
4．5．1 NPDSCH時頻資源 66
4．5．2 NPDSCH時域重復 66
4．6 NPRACH 67
4．6．1 NPRACH跳頻 68
4．6．2 NPRACH格式 69
4．6．3 NPRACH配置 70
4．6．4 MSG3調度 72
4．7 NPUSCH 73
4．7．1 NPUSCH子載波 73
4．7．2 NPUSCH格式 75
4．7．3 NPUSCH配置 77
4．7．4 DM-RS 78
4．8 發送GAP 79
4．8．1 DL發送GAP 79
4．8．2 UL發送GAP 80
第5章 NB-IoT基本過程 81
5．1 NB-IoT移動性管理過程 81
5．1．1 小區重選簡化 81
5．1．2 小區選擇準則 81
5．1．3 小區測量準則 82
5．1．4 小區重選準則 82
5．2 RRC連接管理過程 83
5．2．1 NB-IoT協議棧 83
5．2．2 RRC狀態變化 84
5．2．3 RRC消息列錶 85
5．2．4 RRC連接建立過程 86
5．2．5 RRC連接暫停過程 88
5．2．6 RRC連接恢復過程 90
5．3 NB-IoT係統信息過程 92
5．3．1 係統信息分類 92
5．3．2 MIB-NB信息調度 93
5．3．3 SIB1-NB信息調度 93
5．3．4 SIBx-NB信息調度 95
5．3．5 SIBx-NB信息更新 96
5．4 NB-IoT隨機接入過程 97
5．4．1 隨機接入等級 97
5．4．2 隨機接入時序 98
5．4．3 隨機接入步驟 99
5．5 NB-IoT附著過程 103
5．6 NB-IoT多載波配置 105
5．6．1 NB-IoT載波類型 105
5．6．2 Anchor PRB配置 106
第6章 NB-IoT數據傳輸 108
6．1 數據傳輸概述 108
6．2 SMS數據傳輸過程 110
6．2．1 附著過程中單次SMS數據包傳輸 110
6．2．2 附著過程後多次SMS數據包傳輸 112
6．3 EPS控製麵數據傳輸 113
6．3．1 EPS控製麵數據傳輸概述 113
6．3．2 終端觸發控製麵數據傳輸過程 114
6．3．3 尋呼觸發控製麵數據傳輸過程 116
6．4 EPS用戶麵數據傳輸 117
6．4．1 傳統LTE用戶麵數據傳輸過程 117
6．4．2 EPS用戶麵優化數據傳輸過程 118
6．4．3 EPS用戶麵優化失敗迴落過程 120
6．5 NB-IoT數據調度過程 121
6．5．1 下行數據調度 121
6．5．2 上行數據調度 125
6．5．3 SR、BSR和DV 131
6．5．4 鏈路自適應（LA） 134
6．6 NB-IoT功率管理過程 136
6．6．1 上行功率控製 136
6．6．2 功率餘量報告 138
6．6．3 下行功率分配 138
第7章 NB-IoT消息解析 139
7．1 係統信息解析 139
7．1．1 MIB-NB 139
7．1．2 SIB1-NB 140
7．1．3 SIB2-NB 141
7．1．4 SIB3-NB 144
7．1．5 SIB4-NB 145
7．1．6 SIB5-NB 145
7．1．7 SIB14-NB 146
7．2 MAC層消息解析 146
7．2．1 DCI Format N0 147
7．2．2 DCI Format N1 147
7．2．3 Random Access Response 147
7．3 RRC消息解析 148
7．3．1 RRC Connection Request 148
7．3．2 RRC Connection Setup 149
7．3．3 RRC Connection Setup Complete 151
7．3．4 DL Information Transfer 151
7．3．5 UL Information Transfer 152
7．3．6 RRC Connection Release 152
7．4 S1AP消息解析 153
7．4．1 Initial UE Message 153
7．4．2 Initial Context Setup Request 154
7．4．3 Initial Context Setup Response 157
7．4．4 Downlink NAS Transport 158
7．4．5 Uplink NAS Transport 159
7．4．6 Paging 160
7．4．7 UE Context Release Command 161
7．4．8 UE Context Release Complete 162
7．5 NAS消息解析 163
7．5．1 Attach Request 163
7．5．2 Authentication Request 173
7．5．3 NAS Security Mode Command 175
7．5．4 Activate Default EPS Bearer Context Request 176
7．5．5 Detach Request 179
7．5．6 Control Plane Service Request 181
7．5．7 Data Transport 183
7．6 終端能力消息解析 187
7．6．1 UE Capability Enquiry 188
7．6．2 UE Capability Information 188
附錄A 縮略語 190
附錄B IETF-RFC規範 197
附錄C 3GPP規範 198
附錄D GSMA規範 200
參考文獻 203

智能時代萬物互聯的基石：下一代通信技術前沿探索 引言 我們正身處一個前所未有的數字變革時代，數據洪流以前所未有的速度洶湧而來，智能終端以前所未有的密度遍布於生活的每個角落。從手腕上的智能手錶到宏大的智慧城市，從工業生産綫的自動化升級到偏遠地區的醫療服務拓展，這一切的實現都離不開一個共同的驅動力：通信技術的飛躍式發展。而在這場波瀾壯闊的技術浪潮中，下一代通信技術正扮演著至關重要的角色，它們不僅是實現“萬物互聯”的堅實橋梁，更是開啓未來無限可能的鑰匙。本書旨在深入剖析這一關鍵領域，為讀者勾勒齣下一代通信技術的發展圖景，揭示其核心技術原理，並展望其在各個行業引發的深刻變革。 第一章：通信技術演進的宏觀視角 迴顧通信技術的發展曆程，我們可以清晰地看到一條從語音到數據的指數級進化之路。從最初的模擬通信，到數字通信的興起，再到移動通信的普及，每一次代際更迭都極大地擴展瞭人類溝通的邊界，提升瞭信息傳遞的效率。2G的齣現使得短信和初步的移動上網成為可能；3G帶來瞭更快的移動數據傳輸速度，催生瞭移動互聯網的萌芽；4G（LTE）則徹底改變瞭我們的生活方式，高清視頻、在綫遊戲、雲服務等都依賴於其強大的吞吐能力。 然而，隨著物聯網設備數量的爆炸式增長，以及對更低延遲、更高可靠性和更廣連接密度的迫切需求，現有4G技術已顯現齣瓶頸。下一代通信技術，以其顛覆性的架構和前所未有的性能，應運而生，旨在解決這些挑戰，並為未來無數創新應用奠定基礎。本章將從曆史的縱深感齣發，梳理通信技術發展的脈絡，為理解下一代技術的重要性提供宏觀背景。 第二章：下一代通信技術的核心驅動力與挑戰 理解下一代通信技術，必須首先探究其誕生的驅動力。物聯網的崛起是其中最核心的因素。數量龐大、類型多樣的傳感器、執行器、智能設備需要低功耗、高密度、低成本的連接方式。例如，一個智慧城市的傳感器網絡，如果每個設備都采用高功耗的4G連接，將是不可持續的。此外，工業自動化對低延遲和高可靠性的嚴苛要求，自動駕駛對毫秒級響應的需求，以及虛擬現實/增強現實（VR/AR）對沉浸式體驗的追求，都對通信係統提齣瞭全新的挑戰。 與此同時，下一代通信技術的發展也麵臨諸多技術挑戰。頻譜資源的稀缺與高效利用，如何實現海量設備的接入而不造成網絡擁塞，如何保證數據的安全性和隱私性，如何降低網絡部署和運營的成本，以及如何實現技術的標準化和全球化推廣，都是需要攻剋的難題。本章將深入剖析這些驅動因素和挑戰，為後續的技術探討奠定基礎。 第三章：低功耗廣域網（LPWAN）技術：連接萬韆設備的無限可能 在海量物聯網設備連接需求日益增長的背景下，低功耗廣域網（LPWAN）技術應運而生，成為連接數以億計傳感器的關鍵。LPWAN技術的核心在於其能夠以極低的功耗、較低的數據速率，實現長距離的無綫通信。這使得終端設備能夠長時間運行，無需頻繁充電，極大地降低瞭部署和維護成本。 本章將重點介紹LPWAN技術的重要代錶，例如： LoRaWAN（Long Range Wide Area Network）：這是一種開放標準的LPWAN技術，以其長距離、低功耗、低成本的特性，在全球範圍內得到瞭廣泛應用。我們將探討LoRaWAN的組網架構、通信協議、MAC層和物理層設計，以及其在智慧農業、智慧城市、環境監測等領域的典型應用案例。 Sigfox：作為一種專有的LPWAN技術，Sigfox通過其全球單一網絡運營商的模式，簡化瞭部署和管理。我們將分析Sigfox的通信方式、特點及其在特定場景下的優勢。 NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）：作為由3GPP標準化的蜂窩物聯網技術，NB-IoT具備與現有蜂窩網絡兼容、覆蓋範圍廣、功耗低、連接數高、安全性好等優勢。我們將深入解析NB-IoT的技術原理，包括其在LTE網絡中的部署方式、頻譜效率、信道編碼、調製解調等關鍵技術細節，並探討其在智能抄錶、智能物流、智慧安防等領域的廣泛應用前景。 通過對這些LPWAN技術的詳細闡述，讀者將能全麵理解它們如何滿足物聯網對連接性的獨特需求，並為各種垂直行業的數字化轉型提供強大的支撐。 第四章：麵嚮未來的5G網絡架構與關鍵技術 5G，作為新一代移動通信技術的集大成者，不僅是前幾代移動通信技術的簡單演進，更是對網絡架構和技術能力的一次根本性重塑。5G將為用戶帶來前所未有的高速率、低延遲和海量連接能力，從而催生齣全新的應用場景和商業模式。 本章將重點剖析5G網絡的關鍵技術和架構： 超密集組網（UDN）與小蜂窩技術：為瞭滿足日益增長的數據流量需求，5G將采用更密集的小區部署，提升網絡容量和覆蓋質量。我們將探討UDN的組網策略、乾擾協調和負載均衡等技術。 網絡功能虛擬化（NFV）與軟件定義網絡（SDN）：NFV和SDN是實現5G網絡靈活、可編程的關鍵技術。我們將解釋如何通過虛擬化技術將網絡功能部署在通用硬件上，以及如何通過SDN實現網絡流量的集中控製和優化。 邊緣計算（MEC）：將計算和存儲能力部署在網絡邊緣，靠近用戶和設備，能夠顯著降低延遲，提升響應速度，為實時應用提供支持。我們將探討MEC的架構、部署模式以及其在自動駕駛、工業物聯網、VR/AR等領域的應用價值。 波束賦形（Beamforming）與大規模 MIMO（Massive MIMO）：這些技術通過智能地控製天綫的信號方嚮，提高頻譜利用效率，增強信號強度，並支持更多的用戶同時連接。我們將深入解析這些先進的天綫技術如何提升5G網絡的性能。 網絡切片（Network Slicing）：5G網絡能夠根據不同的業務需求，將物理網絡劃分為多個邏輯上獨立的虛擬網絡，為不同的應用場景提供定製化的服務質量保障。我們將詳細介紹網絡切片的實現機製、關鍵技術和應用場景。 本章的深入探討將幫助讀者理解5G網絡如何從根本上改變通信基礎設施，並為未來的數字生活和産業發展奠定堅實的基礎。 第五章：5G與LPWAN技術的融閤應用與發展趨勢 雖然5G和LPWAN技術在設計目標和技術特性上有所差異，但它們並非相互排斥，而是能夠實現優勢互補，共同構建一個更加豐富和智能的連接生態係統。 5G的增強型物聯網（eIoT）與超可靠低延遲通信（URLLC）：5G網絡自身也包含針對物聯網優化的能力，如eIoT，能夠提供比傳統4G更好的物聯網連接。而URLLC則能滿足對極低延遲和高可靠性有極端要求的應用，例如工業控製和自動駕駛。 5G與NB-IoT的協同工作：在實際部署中，5G網絡可以與NB-IoT等LPWAN技術協同工作。例如，NB-IoT負責連接大量的低功耗設備，而5G則為需要更高帶寬、更低延遲的網關設備或數據聚閤點提供支持。這種分層連接的模式能夠最大化網絡的效率和覆蓋範圍。 麵嚮垂直行業的應用場景：我們將重點探討5G與LPWAN技術融閤後，在各個垂直行業的創新應用。例如： 智慧城市：結閤5G的高速連接和NB-IoT的廣覆蓋，實現智能交通、智能照明、環境監測、公共安全等全麵升級。 工業4.0：利用5G的低延遲和高可靠性實現工業自動化、智能製造、遠程監控和預測性維護；同時，LPWAN技術可用於連接工廠內的海量傳感器。 智慧醫療：5G支持遠程手術、高清醫療影像傳輸、移動醫療監測；LPWAN則可用於連接可穿戴健康設備和傢庭醫療傳感器。 智慧農業：通過LPWAN連接農田的傳感器進行土壤監測、灌溉控製，再結閤5G進行數據分析和遠程決策。 發展趨勢與未來展望：本章最後將對下一代通信技術的未來發展趨勢進行展望，包括6G的初步構想、人工智能與通信技術的深度融閤、以及通信技術在推動可持續發展和社會進步方麵的重要作用。 結語 下一代通信技術，以其革命性的能力，正在以前所未有的速度重塑著我們的世界。它們是驅動智能時代發展的關鍵引擎，是實現萬物互聯的堅實基石。本書力求以清晰、深入、全麵的視角，為讀者呈現這一激動人心領域的核心技術、應用潛力與未來走嚮。希望本書能夠激發讀者對通信技術創新及其廣泛影響的深入思考，並為相關從業者、研究者和愛好者提供寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

從另一個角度來看，技術文檔的價值往往體現在其前瞻性和對未來標準的預判上。目前物聯網的標準仍在快速迭代中，新的安全漏洞和性能優化方案層齣不窮。我希望這本書不僅是對現有技術的總結，還能對未來幾年內5G和NB-IoT可能演進的方嚮有所洞察。例如，在更先進的切片技術（Network Slicing）如何為物聯網服務提供定製化SLA保證方麵，作者是否有獨到的見解或模型推演？再者，隨著AI能力的下沉，連接層的技術如何更好地服務於智能決策，比如如何根據實時的環境變化動態調整連接參數以適應機器學習模型的帶寬需求？如果這本書能對這些尚處於探索階段的問題有所涉獵，哪怕隻是提齣閤理的思考框架，也足以讓我感到物超所值。我不太喜歡那種“一錘子買賣”式的技術手冊，而是期待能有一位富有遠見的導師，通過這本書引領我看到技術演進的下一個路口。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計很有科技感，那種深邃的藍色背景配上簡潔的白色字體，一下子就抓住瞭我的眼球。我個人對那些熱門的前沿技術一直抱有濃厚的興趣，尤其是涉及到“萬物互聯”這個宏大願景的領域。每次翻閱市麵上關於物聯網的資料，總感覺有些概念停留在理論層麵，或者講解得過於淺顯，無法滿足我深入探究的欲望。這本書的標題雖然直接點齣瞭兩個核心技術，但它散發齣的那種“硬核”氣質，讓我覺得它或許能提供更紮實的理論基礎和更細緻的實踐指導。我尤其期待它能在係統架構設計、協議棧的底層原理，以及不同應用場景下的優化策略等方麵有獨到的見解。畢竟，要在復雜多變的物聯網環境中實現穩定、高效的連接和數據處理，絕不是一朝一夕之功，需要對技術的“來龍去脈”有深刻的理解。我希望這本書能成為我手中那把解開技術迷霧的鑰匙，而不是又一本徒有其錶的“概念堆砌冊”。從書名就能感受到作者在技術深度上的追求，這對於我們這些渴望從使用者升級到架構師的讀者來說，無疑是極大的吸引力。

評分☆☆☆☆☆

對於任何一本技術專著而言，其配套的示例代碼和實驗環境的指導是檢驗其實用性的試金石。我通常會帶著一種審慎的態度去對待書中的理論，必須通過實際操作來驗證其有效性。我特彆期待這本書中是否包含瞭基於主流開發闆或模組的實際配置指南，特彆是關於如何從零開始搭建一個包含終端、接入網關和雲平颱的最小可行性物聯網（MVP）係統。如果作者能夠提供一些關鍵API的調用示例，並解釋這些API背後的網絡行為差異，那麼這本書的實操價值將大大提升。很多時候，理論上的“完美”與實際部署中的“泥濘”之間存在巨大鴻溝，那些關於調試工具的使用、常見錯誤碼的解析以及性能調優的“小竅門”，往往是實踐者最寶貴的財富。這本書如果能把這些隱藏在工程實踐中的“內功心法”傳授齣來，那它就不僅僅是一本技術書籍，更像是一份珍貴的“工程經驗備忘錄”。

評分☆☆☆☆☆

翻開目錄，我注意到章節的劃分似乎很有邏輯性，不是簡單地羅列技術名詞，而是遵循瞭一個從宏觀到微觀的遞進過程。我個人一直對協議棧的底層實現特彆感興趣，尤其是數據包的封裝、傳輸機製以及如何保證在極端網絡條件下的可靠性。如果這本書能夠深入到MAC層或物理層的一些關鍵技術細節，比如時隙分配、功耗控製算法的數學模型解析，那就太棒瞭。此外，在當前的工業互聯網浪潮中，如何確保海量設備的數據流能夠實時、準確地傳輸到雲端進行分析，是決定項目成敗的關鍵。我非常關注作者是否提供瞭一些關於邊緣計算（Edge Computing）如何與這些連接技術協同工作的實戰經驗。畢竟，單純依賴核心網處理所有數據流是不現實的。這本書如果能在網絡側的優化和應用側的快速響應之間架起一座堅實的橋梁，那麼它就超越瞭一般的入門或參考書的範疇，成為一本真正具有指導意義的工具書。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書後，我最直觀的感受是它的裝幀質量相當不錯，紙張的質地也適閤長時間閱讀，這對於技術書籍來說非常重要，畢竟需要反復查閱和思考。內容上，我非常好奇作者是如何平衡5G的廣域高速連接能力和NB-IoT的低功耗廣覆蓋特性之間的關係。通常來說，這類書籍會分彆介紹兩者，但真正的挑戰在於如何在實際項目中將它們有機結閤，實現資源的最優配置。我希望能看到一些關於異構網絡融閤的案例分析，比如在智能電網或智慧城市這種需要不同級彆連接密度的場景下，如何巧妙地調度資源，避免不必要的帶寬浪費或延遲增加。更進一步說，這本書如果能探討一下在安全邊界模糊化的物聯網生態中，這些連接技術在加密、認證和數據完整性保障方麵的最新進展，那將是極大的加分項。很多技術書籍往往在介紹完標準定義後就戛然而止，而我更需要的是那些“在現實世界中跑起來”的經驗和教訓，那些關於性能瓶頸和實際部署難點的真知灼見。