#12. NB -IoT

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| 22.11.27 First Upload

NB-IoT

• KT
  • NB-IoT망을 사용함
  • NB-IoT는 1.8 GHz 대역에서 180KHz를 대역폭으로 사용.
  • KT가 서울과 수도권 일대에서 NB-IoT의 상용화 서비스를 시작.
  • NB -IoT 선택이유
    • 3GPP 표준에 기반한 IoT 추진이다.
    • 글로벌 표준으로 향후 기술진화 수용이 용이하다.
    • 글로벌 로밍 (Roaming)이 가능하다.
    • 면허대역 (Licensed Band)를 이용함으로써, QoS를 보장하고 보안 및 간섭 성능이 우수하다.
    • 별도의 IoT 망을 구축하지 않고 기존 LTE 망을 활용할 수 있어 비용 효율적.
• SKT
  • 920MHz 대역에서 LoRa기반 IoT 전용망 전국 구축을 완료.
  • LoRA 선택이유
    • 통신모듈 비용이 저렴하다.
    • Open source로 플랫폼 생태계를 구축했다.
  • LTE Cat. M1
    • 면허대역(Licensed Band)를 사용하는 LTE 기반의 저전력 광대역 1.4MHz 대역폭의 IoT기술
    • 최고 전송 속도가 LoRa(5.5Kbps) 보다 50배 이상 빠른 300Kbps로 고화질급 사진과 음성 전송이 가능하다.

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LoRA 와 NB-IoT의 비교특징 LoRa NB - IoT

 

Licensed Spectrum	Unlicensed Band	Licensed Band
Reuse Of Cellular Network	No	Yes
Development Status	Existing	Existing
Modulation	SS chrip (실내위치에 유용한 모듈)	QPSK
BandWidth	500 HZ ~125kHz	180kHz
Data Rate	290 bps ~ 50 kbps	250 kbps max
Device cost / Complexity	1 - 5$ (Ref - LPWA survey)	5$ per module
Latency and Battery Lifetime	10 years (사실상 불가능)	10 years
Type of Standard	Proprietary (독점적인 표준, 즉 회사만 쓸 수 있다.)	Open ( Global 표준)

• NB - IoT
  • NB -IoT 는 liceensed Band만 사용이 가능하다.
  • Narrowband Operation이다. (즉, 딱 하나의 PRB bandwidth 를 사용한다.)
  • 3가지의 모드를 사용할 수 있다.
    1. LTE를 안쓰고 , GSM에서 200kHz을 빼서 쓴다.
    2. 주파수끼리 충돌을 방지하는 GuardBand 를 사용한다.
    3. 정식으로 그냥 LTE band에서 넣어서 쓴다.
  • FDD를 사용하고, Half-Duplex(송수신을 같은 시간에 못하고, 다른 시간에 한다.)이다.
  • Maximum DL/UL rate 가 30/60 Kbps 이다.
    • 사물인터넷에서 내가 어떠한 사진이라던지, 내용물을 올리는 것이니까 내가 보내는 UL data rate가 더 높다고 생각하면 된다.
  • Modulation Scheme 은 QPSK이다.
    • 저속으로, 전송오류를 없애기 위해서이다.
    • 사실상 많은 데이터를 빠르게 보낼 필요가 없으므로 안정성이 중요하다.
  • Downlink를 할때
    • Narrow band physical downlink channel 은 180kHz ( 1PRB )이다.
    • subcarrier spacing은 15kHz이다.
  • Uplink를 할때
    • singletone일때: 15kHz인 경우도 있고, 3.75kHz인 경우도 있다.
      • 3.75kHz를 사용하는 이유
        • 주파수 spacing이 작아지면, 시간축이 4배가 되어서, 심볼의 길이가 길어진다.
        • 이때 심볼의 길이가 길어지면, 보낼 수 있는 길이가 길어진다.
        • 따라서 3.75kHz는 멀리 보낼때 사용하는 옵션이다.
    • multi-tone일떄: 15kHz

LTE NAS, AS

• NAS (Non -access stratum)
  • MME(Core Netwrok) 와 UE 사이에 있는 Control Plane을 위한 Protocol Stack 들이다.
• AS (Access Stratum)
  • 정보를 보내주는 부분 즉, Data Plane이다. (UE와 eNB 사이에 있는 User Plane)

NB -IoT L2

• MTU size 가 1500 bytes for both, NAS AND AS solution
• Error correction, Concatenation, Segmentation and reassembly in RLC Acknowledged Mode
  • Error Correction through ARQ
  • Segmentation to segment the SDUs from PDCP into the transmiision block sizes for physical layer
• Non-access stratum (NAS) and Access Stratum (AS)
  • NAS
    •  non-radio signaling UE and the core network.
    • Authentication, Security Control
    • Monbility Management and bearer management
  • AS
    • UE and radio network
    • Transporting Data
  • NB -IoT
    • Optimization for data transfer over NAS (DoNAS) signaling 
    • Minimize the signaling
• L2 Security
  • Authentication between UE and core network
  • Encryption and integrity protection of both AS and NAS signaling
  • Encryption plane data UE and radio network
  • Key management mechanism to effectively support mobility

NB -IoT summary

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NB- IoT 실제 서비스

• Water Metering Solution
• Street Lighting Solution
• Farming & Agriculture Solution
• Smart Parking Solution
• Fire Control Solution
• Gas Metering Solution
• Electricity Metering Solution
• Tracking & Tracing Solution
• Smart Logistics Solution
• White Goods Solution
• Smart Lock Solution
• Environment Solution
• Sharing Bike Solution