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绪章工程师视角的NB-IoT技术
窄带物联网通信技术的诞生并非偶然，它寄托着全球智能产业链对移动物联网市场的憧憬。华为技术有限公司和与其合作的多家国内通信公司在NB-IoT的研发中披荆斩棘，一路向前。
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●0.1工程师视角——NB-IoT设计初衷
NB-IoT设计的起源，遇到的困难以及解决的方案。
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●0.2工程师视角——NB-IoT发展之路
NB-IoT发展历程以及里程碑事件。
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●0.3工程师视角——NB-IoT的展望
NB-IoT技术在当下的发展前景以及在未来5G时代中所扮演的角色。
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模块一前导知识模块：物联网技术基础
窄带物联网通信技术的诞生并非偶然，它寄托着全球智能产业链对移动物联网市场的憧憬。NB-IoT技术、LoRa技术以及其他LPWAN技术的遍地开花，标志着物联网时代的正式到来。
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●1.1任务一：物联网概述
窄带物联网通信技术的诞生并非偶然，它寄托着全球智能产业链对移动物联网市场的憧憬。NB-IoT技术、LoRa技术以及其他LPWAN技术的遍地开花，标志着物联网时代的正式到来。
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●1.2任务二：蜂窝物联网概述
物联网并没有你想象中的那么复杂，也没有你想象中的那么简单，它就在你身边，影响和改变这我们的日常工作和生活。
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●1.3任务三：低功耗广域网技术
蜂窝物联网是蜂窝移动通信网与物联网相结合的发展产物，基础架构的简单性以及与5G的相结合，使蜂窝物联网在未来的万物互联中扮演着重要角色。
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●1.4任务四：NB-IoT概述
窄带物联网成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。
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●1.5任务五：NB-IoT技术应用特点之低成本
一套成熟的蜂窝物联网应用体系，涉及NB-IoT芯片、通信模组、UE、运营商网络、数据流量费用、通信协议栈、物联网平台、垂直应用软件、云平台、大数据、工程安装、运营维护等多个方面。对于物联网终端的海量部署特性，反映最直接的就是NB-IoT芯片的成本。
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●1.6任务六：LoRa无线通信技术概述
LoRa就是Long Range的简称，它是应用在物联网的低功耗广域网传输技术，适合用在小数据量、定期、大范围、低功耗需求的管理。
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●1.7任务七：LoRa无线通信技术关键技术
LoRa具备符合物联网应用的三大特点：第一、是最远15公里的传输距离；第二、低功耗，例如一颗钮扣电池可以让感测节点运作1年；第三、低成本，免牌照的频段、基础设施以及节点/终端的低成本让网络建设运维都十分容易。
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●1.8科技星光系列：飞天之星——钱学森
我国的飞天之星——钱学森，中国航天事业奠基人，“两弹一星”元勋，中国航天科技事业的先驱和杰出代表，被誉为“中国航天之父”和“火箭之王”。
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模块二任务模块：NB-IoT技术网络
NB-IoT网络体系是一个具备广覆盖、低成本、低功耗、低速率、大连接等特点的低功率广域网络技术色。可以用低比特率进行长距离通讯的无线网络。
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●2.1任务一：NB-IoT体系结构
NB-IoT网络体系结构分为5个部分，分别是NB-IoT的终端，NB-IoT的基站，NB-IoT的核心网，NB-IoT互联网平台以及NB-IoT的应用服务器。
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●2.2任务二：E-UTRAN的功能和无线接入协议
E-UTRAN和EPC核心网在NB-IoT网络架构中承担着彼此相互独立的功能。E-UTRAN由多个eNB基站功能实体组成，EPC由MME、S-GW和P-GW功能实体组成。
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●2.3任务三：NB-IoT网络数据传输方案
NB-IoT网络系统定义了两种数据传输模式：CP传输模式和UP传输模式。最终使用哪种CIoT信令减少来优化方案呢？
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●2.4任务四：NB-IoT网络的MAC层的基本功能
MAC层是介质访问控制层，MAC层是通过MAC协议来定义数据包怎样在介质上更有效和有序的传输。
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●2.5任务五：NB-IoT网络PDCP层和RLC层
PDCP层的中文名称叫做分组数据聚合协议，而RLC层被称为无线链路控制层。
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●2.6任务六：NB-IoT网络的RRC层
RRC层称为无线资源控制，又称为无线资源管理（RRM）或者无线资源分配（RRA）。
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●2.7任务七：NB-IoT网络的RRC子层协议
RRC处理UE和eNB基站之间控制面的第三层信息，执行系统消息广播、寻呼、RRC连接管理、无线承载控制、无线链路失败恢复、空闲状态移动性管理、NAS层信息交互、接入层安全和为底层协议提供参数配置等功能。
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●2.8科技星光系列：半导体之星——黄昆
我国的半导体之星——黄昆先生，一个多次令世界物理学界震惊的名字。在抗日烽火中的西南联大，青年杨振宁、李政道就知道黄昆是谁。杨振宁在获得诺贝尔奖后说，自己的研究方法，就是与黄昆同住一室时争论出来的。
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模块三任务模块：NB-IoT网络的数据传输
NB-IoT定位与运营商级，基于授权频谱的低速率物联网市场，NB-IoT的系统是一个窄带宽，低速率的数据传输系统。
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●3.1任务一：NB-IoT网络部署模式
为了是NB-IoT系统能够与传统的LTE系统很好地兼容，NB-IoT系统支持三种网络部署模式。
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●3.2任务二：NB-IoT的低功耗工作模式
NB-IoT系统实现低功耗特性，在LTE系统的非连续接收的基础上进行了优化，采用功耗节省模式和增强型非连续接收两种模式。
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●3.3任务三：NB-IoT系统的随机接入过程
NB-IoT系统与LTE通信系统类似，使用随机接入过程实现UE初始接入网络，用以完成上行链路同步过程。
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●3.4任务四：NB-IoT网络系统消息传输过程
NB-IoT终端接收系统消息是获取当前这个小区所提供的服务的第一步，只有接受了系统消息，终端才能够使用当前小区的一些资源。
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●3.5任务五：NB-IoT网络调度和速率控制
NB-IoT系统为了高校利用SCH资源，在MAC中使用调度功能。
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●3.6任务六：NB-IoT网络上行传输机制
对于信号覆盖较好的UE，NB-IoT系统调度配置15kHz带宽的子载波，提升其吞吐量以缩短业务对资源的占用时间，将资源调度给更多的UE使用。
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●3.7任务七：NB-IoT网络Non-IP数据传输过程
NB-IoT网络系统的一项重要功能就是UE支持Non-IP数据的传输，这是蜂窝物联网增强的重要部分。
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●3.8任务八：Non-IP数据接口建立与传输
Non-IP数据是非IP结构化的。NB-IoT系统中，Non-IP数据通过T6接口建立连接，有MO、MT的数据传输两部分。
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●3.9科技星光系列：杂交水稻之星——袁隆平
我国的杂交水稻之星袁隆平先生，一生致力于杂交水稻技术的研究、应用与推广，发明“三系法”籼型杂交水稻，成功研究出“两系法”杂交水稻，创建了超级杂交稻技术体系，为我国粮食安全、农业科学发展和世界粮食供给作出杰出贡献。
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模块四任务模块：NB-IoT网络通信技术
NB-IoT空中接口主要负责对无线接口的管理和控制，其通信技术与LTE系统有所不同。
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●4.1任务一：窄带物理随机接入信道——NPRACH
在NB-IoT网路中，物理信道上行这个方向信道只有两条，分别是NPRACH还有NPUSCH，NPRACH叫做窄带物理随机接入信道。NPUSCH叫做窄带物理上行共享信道。
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●4.2任务二：窄带物理层上行链路共享信道——NPUSCH
窄带物理层上行链路共享信道NPUSCH是NB-IoT物理层上行链路中用来传输上行数据和上行控制信息。
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●4.3任务三：窄带的广播信道——NPBCH
NB-IoT网络物理层信道NPBCH采用固定的预定义传输格式，并且能够在整个小区覆盖区域内广播。
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●4.4任务四：NB-IoT物理层的同步信号
NB-IoT的同步信号包括NPSS和NSSS。NPSS用于完成时间和频域的同步。
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●4.5任务五：NB-IoT网络下行参考信号——NRS
NB-IoT系统在下行方向上仅支持一种参考信号NRS，亦称导频信号。
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●4.6任务六：S1控制面板接口
NB-IoT的S1接口在原有LTE系统S1接口功能的基础上针对CP模式进行了优化。
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●4.7任务七：NB-IoT网络系统的X2控制面接口
NB-IoT系统中X2-AP控制面接口功能与LTE系统相比，增加了eNB基站间UE上下文恢复功能。
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●4.8任务八：NB-IoT网络的小区选择和寻呼过程
在NB-IoT网络系统中，小区选择和寻呼功能是必不可少的。
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●4.9任务九：NB-IoT网络的附着过程（一）
NB-IoT网络的附着过程是UE进行业务前在网络中的注册过程，主要完成接入鉴权和加密、资源清理和注册更新、默认承载建立等过程。
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●4.10任务十：NB-IoT网络的附着过程（二）
NB-IoT网络的附着过程是UE进行业务前在网络中的注册过程，主要完成接入鉴权和加密、资源清理和注册更新、默认承载建立等过程。
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●4.11任务十一：NB-IoT网络的去附着过程
在NB-IoT网络中，去附着过程可以显式去附着，也可以隐式去附着。
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●4.12任务十二：NB-IoT网络的跟踪区更新过程
NB-IoT终端应支持通过TAU向网络请求采用蜂窝物联网优化方案并且指示UE支持的方案。
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●4.13科技星光系列：“天眼”之星——南仁东
我国的“天眼”之星——南仁东先生，被誉为“中国天眼之父”，是国际天文界的顶尖科学家，也是中国科学院中备受尊敬的人物之一。南仁东的事迹见证了真正为国家奉献的精神。
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模块五任务模块：NB-IoT技术的CoAP协议
CoAP协议是一种在物联网世界的类WEB协议。
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●5.1任务一：CoAP协议概述
对物联网而言，CoAP这种轻量级的协议就更加合适。物联网世界的通信管道受限，设备终端设备受限，相对于大量数据的传输，CoAP协议是一种更好的数据传输的方案。
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●5.2任务二：CoAP协议的特点
CoAP协议是种面向网络的协议，采用了与HTTP协议类似的特征，核心内容为资源抽象、REST式交互及可扩展的头选项等。
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●5.3任务三：CoAP协议报文结构简介
CoAP协议的报文结构和其他TCP/IP协议簇中的协议一样，CoAP协议总是以“头”的形式出现在负载之前。
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●5.4任务四：Code字段详解
在CoAP协议中，Code字段总共占用8bits。被分成两个部分，为了便于阅读，Code字段编码被描述成c.dd的形式，c代表前三位，后五位用dd来表示。
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●5.5任务五：Option字段详解
Option字段主要用于描述请求或者响应中对应的各个属性，类似相关的参数或者特征描述。
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●5.6任务六：CoAP协议的消息模型
CoAP协议的消息层模型用于承载资源请求/响应模型的两种模式，分别是可靠传输模式和非可靠传输模式。
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●5.7科技星光系列：地质之星——李四光
我国的地质之星李四光先生，倾尽毕生心血创立地质力学理论；提出“先找油区、后找油田”的理论，帮中国摘掉“贫油”的帽子；指导寻找铀矿，为“两弹”研发奠定坚实基础；立志科学救国，三易专业，把个人理想融入国家事业是不愧于时代的无悔选择。
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模块六任务模块：NB-IoT网络平台架构
NB-IoT的网络体系架构相对于LTE网络简化了很多，作为一套完整的蜂窝物联网体系结构，包括NB-IoT芯片、模组、终端、基站、核心网、物联网平台以及各种物联网垂直行业应用。
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●6.1任务一：NB-IoT基站及部署
NB-IoT基站是移动通信中组成蜂窝小区的基本单元，基站一般由机房、信号处理设备、室外的射频模块、收发信号的天线、GPS、各种传输线缆等组成。
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●6.2任务二：NB-IoT核心网及IoT平台
IoT核心网是用来完成NB-IoT用户接入的过程处理。IoT平台主要包括物联网连接管理平台和物联网业务使能平台。
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●6.3任务三：NB-IoT网络空中升级
在物联网网络系统中，空中升级OTA是通过移动通信的Uu接口对SIM数据进行远程管理的技术。
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●6.4任务四：NB-IoT产品测试概述
相比现有的LTE技术，NB-IoT在功能方面无法复用LTE测试仪表，需要将NB-IoT视为一项全新的技术进行测试，并覆盖所有的协议功能点。
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●6.5任务五：NB-IoT基站测试
NB-IoT技术具备广覆盖、大连接、低功耗的特性，验证物联网设备和应用是否具备实际场景的部署效果，需要针对支持NB-IoT技术特性的基站进行测试。
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●6.6任务六：NB-IoT实验实训设备
NB-IoT实验实训设备是基于浙江华为物联网解决方案“1+2+1”架构，结合商业实践应用案例的教学方案。
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●6.7任务七：NB-IoT全栈实验实训箱（B型）
NB-IoT全栈实验实训箱（B型）偏向于软件，倾向于提高学员软件应用开发能力。