面向5G的蜂窝物联网（CIoT）规划设计及应用

作者: 汪伟 , 黄小光 , 张建国 , 李燕春

出版社: 人民邮电出版社

出版时间: 2019-09

版次: 1

ISBN: 9787115517722

定价: 128.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 272页

分类: 工程技术

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本书介绍了物联网的基础知识，对非蜂窝物联网典型技术与应用；NB-IoT与eMTC技术标准，物理层和包括小区搜索、随机接入、HARQ流程在内的物理过程，CIoT网络覆盖发展策略、频率部署规划、覆盖和容量能力、参数规划、无线仿真技术、无线设备、机房、塔桅和天馈改造方案；CIoT业务及产业链发展情况、运营商建设；对CIoT未来发展、多技术融合，网络安全等进行阐述，适合从事5G移动通信的人士阅读。汪伟毕业于浙江大学控制科学与工程专业，硕士研究生，高级工程师，一直从事移动通信网络规划与设计和项目管理工作，在移动通信领域的2G/3G/4G/CIoT网络规划、优化、工程设计方面有丰富的经验，已公开发表专业论文十几篇。华信咨询设计研究院有限公司成立于1984年，注册资本3亿，是全国邮电系统第一批6家甲级单位之一，持有国家建设部颁发的甲级通信、建筑规划、工程设计、技术咨询证书和甲级工程总承包资质证书，同时持有国外承包工程经营许可证书，是中国通信标准研究组成员单位。获奖项目 1、国家级优秀设计奖 2、中国电信CN2网络工程金奖 3、中国电信CN2网络工程可行性研究报告一等奖 4、广东移动TD-SCDMA无线网络集成管理与资源分析一等奖 5、中国电信北方十省市干线传输网高速北环网工程一等奖第一章　物联网概述

1.1 什么是物联网 / 1

1.1.1 概念的形成和发展 / 1

1.1.2 物联网的定义 / 2

1.1.3 物联网的特点 / 3

1.1.4 物联网应用 / 4

1.1.5 物联网业务特征 / 6

1.1.6 与互联网的区别 / 6

1.2 网络架构 / 7

1.2.1 感知识别层 / 8

1.2.2 网络传输层 / 8

1.2.3 平台应用层 / 9

1.3 无线接入技术 / 9

1.4 非蜂窝制式的LPWAN / 11

1.4.1 SigFox / 11

1.4.2 LoRa / 12

1.4.3 Weightless / 12

1.4.4 RPMA / 12

1.5 蜂窝物联网 / 13

1.5.1 NB-IoT / 13

1.5.2 eMTC / 14

1.5.3 二者关系 / 15

1.6 5G和物联网 / 17

1.7 物联网平台 / 18

1.8 面临的挑战 / 21

参考文献 / 22

第二章　非蜂窝物联网技术及应用

2.1 非蜂窝短距离通信 / 25

2.2 非蜂窝物联网的系统架构 / 26

2.3 非蜂窝无线传感器网络 / 27

2.4 非蜂窝无线接入技术类型 / 30

2.4.1 无线个域网 / 31

2.4.2 无线局域网 / 32

2.4.3 无线城域网 / 34

2.4.4 无线广域网 / 36

2.5 非蜂窝物联网与蜂窝物联网的技术对比 / 37

2.6 非蜂窝短距离无线通信技术 / 40

2.6.1 Bluetooth / 40

2.6.2 Wi-Fi / 42

2.6.3 IrDA / 43

2.6.4 ZigBee / 44

2.6.5 RFID / 45

2.6.6 NFC / 46

2.6.7 UWB / 47

2.6.8 60 GHz / 48

2.6.9 Z-Wave / 48

2.6.10 本小节小结 / 49

2.7 本章总结 / 51

参考文献 / 51

第三章　基于蜂窝网的物联网应用

3.1 公用蜂窝物联网和专有物联网的区别 / 53

3.2 2G/3G蜂窝系统下的窄带M2M技术解决方案 / 55

3.2.1 物联网的应用分类 / 55

3.2.2 基于2G/3G技术解决方案 / 56

3.3 基于4G增强型宽带技术解决方案 / 59

3.4 本章总结 / 64

参考文献 / 64

第四章　CIoT标准及技术介绍

4.1 CIoT标准介绍 / 67

4.2 NB-IoT技术介绍 / 68

4.2.1 NB-IoT的网络结构 / 68

4.2.2 NB-IoT频谱划分 / 70

4.2.3 NB-IoT无线帧结构 / 72

4.2.4 NB-IoT物理信道 / 74

4.2.5 NB-IoT物理层过程 / 79

4.2.6 NB-IoT增强技术 / 82

4.3 eMTC技术介绍 / 83

4.3.1 eMTC窄带（NB）定义 / 83

4.3.2 eMTC物理信道 / 85

4.3.3 eMTC典型流程 / 88

4.4 NB-IoT/eMTC技术特性总结 / 96

参考文献 / 98

第五章　CIoT网络规划与设计

5.1 规划概述 / 101

5.1.1 总体要求 / 101

5.1.2 规划内容 / 103

5.1.3 规划流程 / 104

5.2 发展策略 / 106

5.2.1 技术定位与协同发展 / 106

5.2.2 网络覆盖策略 / 108

5.3 规划目标 / 110

5.3.1 指标目标制定 / 110

5.3.2 规划目标实施 / 113

5.4 频率部署规划 / 113

5.4.1 部署频段及国内频谱建议 / 114

5.4.2 NB-IoT频率部署方式 / 116

5.4.3 同频组网缓冲区（Bufferzone）规划 / 121

5.5 覆盖规划 / 123

5.5.1 CIoT覆盖能力影响分析 / 123

5.5.2 链路预算参数 / 128

5.5.3 链路预算 / 133

5.5.4 链路预算分析 / 135

5.5.5 电波传播模型 / 138

5.5.6 覆盖能力分析 / 140

5.6 容量规划 / 143

5.6.1 容量的影响因素 / 143

5.6.2 容量规划方法 / 144

5.6.3 容量估算 / 145

5.7 基站及参数规划 / 157

5.7.1 基站估算 / 157

5.7.2 PCI规划 / 159

5.7.3 TAC规划 / 161

5.7.4 干扰规划 / 162

5.7.5 邻区规划 / 163

5.8 无线仿真技术 / 164

5.8.1 仿真概述 / 164

5.8.2 传播模型 / 165

5.8.3 仿真流程 / 169

5.8.4 NB-IoT特殊设置 / 170

5.8.5 预测指标 / 176

5.9 工程部署方案 / 178

5.9.1 部署对现网影响 / 178

5.9.2 站址获取策略 / 179

5.9.3 基站建设方式 / 181

5.9.4 无线设备选型 / 182

5.9.5 设备及改造方案 / 183

5.9.6 设计图规范及要求 / 186

参考文献 / 188

第六章　CIoT业务及应用

6.1 产业链及发展阶段 / 191

6.1.1 传统通信业的产业链 / 191

6.1.2 物联网新的产业链 / 192

6.1.3 产业发展阶段 / 194

6.2 运营商建设及试点应用 / 195

6.2.1 建设进展 / 195

6.2.2 初期试点应用 / 198

6.2.3 资费套餐 / 201

6.2.4 商业模式 / 205

6.3 主要典型应用 / 207

6.3.1 智慧水表 / 207

6.3.2 智慧燃气 / 213

6.3.3 智慧停车 / 220

6.3.4 智慧畜牧 / 226

6.3.5 共享单车 / 232

6.3.6 车联网 / 237

6.4 小结 / 244

6.4.1 规模连接驱动物联网成熟度 / 246

6.4.2 加快现有蜂窝网承载的业务规模迁移至蜂窝物联网 / 247

6.4.3 LPWAN快速拉动行业数字化转型 / 247

6.4.4 规模化的物联网应用开始验证 / 248

6.4.5 人工智能物联网拉开序幕 / 248

参考文献 / 249

第七章　演进和展望

7.1 物联网和边缘计算 / 251

7.1.1 边缘计算的作用 / 251

7.1.2 边缘计算的定位 / 253

7.1.3 边缘计算的价值 / 254

7.1.4 前景和展望 / 255

7.2 物联网和区块链 / 256

7.2.1 应用背景 / 256

7.2.2 可应用场景 / 257

7.2.3 可能的挑战 / 261

7.2.4 改进思路和措施 / 261

7.3 物联网和eSIM / 262

7.3.1 什么是eSIM / 262

7.3.2 eSIM卡的优势 / 263

7.3.3 eSIM卡在物联网中的应用 / 264

7.3.4 国内运营商布局 / 266

7.3.5 总结展望 / 267

7.4 物联网安全 / 267

7.4.1 风险分析 / 267

7.4.2 NB-IoT安全目标和框架 / 269

7.4.3 推进建议 / 271

7.4.4 总结展望 / 272

参考文献 / 272
内容简介:
本书介绍了物联网的基础知识，对非蜂窝物联网典型技术与应用；NB-IoT与eMTC技术标准，物理层和包括小区搜索、随机接入、HARQ流程在内的物理过程，CIoT网络覆盖发展策略、频率部署规划、覆盖和容量能力、参数规划、无线仿真技术、无线设备、机房、塔桅和天馈改造方案；CIoT业务及产业链发展情况、运营商建设；对CIoT未来发展、多技术融合，网络安全等进行阐述，适合从事5G移动通信的人士阅读。
作者简介:
汪伟毕业于浙江大学控制科学与工程专业，硕士研究生，高级工程师，一直从事移动通信网络规划与设计和项目管理工作，在移动通信领域的2G/3G/4G/CIoT网络规划、优化、工程设计方面有丰富的经验，已公开发表专业论文十几篇。华信咨询设计研究院有限公司成立于1984年，注册资本3亿，是全国邮电系统第一批6家甲级单位之一，持有国家建设部颁发的甲级通信、建筑规划、工程设计、技术咨询证书和甲级工程总承包资质证书，同时持有国外承包工程经营许可证书，是中国通信标准研究组成员单位。获奖项目 1、国家级优秀设计奖 2、中国电信CN2网络工程金奖 3、中国电信CN2网络工程可行性研究报告一等奖 4、广东移动TD-SCDMA无线网络集成管理与资源分析一等奖 5、中国电信北方十省市干线传输网高速北环网工程一等奖
目录:
第一章　物联网概述

1.1 什么是物联网 / 1

1.1.1 概念的形成和发展 / 1

1.1.2 物联网的定义 / 2

1.1.3 物联网的特点 / 3

1.1.4 物联网应用 / 4

1.1.5 物联网业务特征 / 6

1.1.6 与互联网的区别 / 6

1.2 网络架构 / 7

1.2.1 感知识别层 / 8

1.2.2 网络传输层 / 8

1.2.3 平台应用层 / 9

1.3 无线接入技术 / 9

1.4 非蜂窝制式的LPWAN / 11

1.4.1 SigFox / 11

1.4.2 LoRa / 12

1.4.3 Weightless / 12

1.4.4 RPMA / 12

1.5 蜂窝物联网 / 13

1.5.1 NB-IoT / 13

1.5.2 eMTC / 14

1.5.3 二者关系 / 15

1.6 5G和物联网 / 17

1.7 物联网平台 / 18

1.8 面临的挑战 / 21

参考文献 / 22

第二章　非蜂窝物联网技术及应用

2.1 非蜂窝短距离通信 / 25

2.2 非蜂窝物联网的系统架构 / 26

2.3 非蜂窝无线传感器网络 / 27

2.4 非蜂窝无线接入技术类型 / 30

2.4.1 无线个域网 / 31

2.4.2 无线局域网 / 32

2.4.3 无线城域网 / 34

2.4.4 无线广域网 / 36

2.5 非蜂窝物联网与蜂窝物联网的技术对比 / 37

2.6 非蜂窝短距离无线通信技术 / 40

2.6.1 Bluetooth / 40

2.6.2 Wi-Fi / 42

2.6.3 IrDA / 43

2.6.4 ZigBee / 44

2.6.5 RFID / 45

2.6.6 NFC / 46

2.6.7 UWB / 47

2.6.8 60 GHz / 48

2.6.9 Z-Wave / 48

2.6.10 本小节小结 / 49

2.7 本章总结 / 51

参考文献 / 51

第三章　基于蜂窝网的物联网应用

3.1 公用蜂窝物联网和专有物联网的区别 / 53

3.2 2G/3G蜂窝系统下的窄带M2M技术解决方案 / 55

3.2.1 物联网的应用分类 / 55

3.2.2 基于2G/3G技术解决方案 / 56

3.3 基于4G增强型宽带技术解决方案 / 59

3.4 本章总结 / 64

参考文献 / 64

第四章　CIoT标准及技术介绍

4.1 CIoT标准介绍 / 67

4.2 NB-IoT技术介绍 / 68

4.2.1 NB-IoT的网络结构 / 68

4.2.2 NB-IoT频谱划分 / 70

4.2.3 NB-IoT无线帧结构 / 72

4.2.4 NB-IoT物理信道 / 74

4.2.5 NB-IoT物理层过程 / 79

4.2.6 NB-IoT增强技术 / 82

4.3 eMTC技术介绍 / 83

4.3.1 eMTC窄带（NB）定义 / 83

4.3.2 eMTC物理信道 / 85

4.3.3 eMTC典型流程 / 88

4.4 NB-IoT/eMTC技术特性总结 / 96

参考文献 / 98

第五章　CIoT网络规划与设计

5.1 规划概述 / 101

5.1.1 总体要求 / 101

5.1.2 规划内容 / 103

5.1.3 规划流程 / 104

5.2 发展策略 / 106

5.2.1 技术定位与协同发展 / 106

5.2.2 网络覆盖策略 / 108

5.3 规划目标 / 110

5.3.1 指标目标制定 / 110

5.3.2 规划目标实施 / 113

5.4 频率部署规划 / 113

5.4.1 部署频段及国内频谱建议 / 114

5.4.2 NB-IoT频率部署方式 / 116

5.4.3 同频组网缓冲区（Bufferzone）规划 / 121

5.5 覆盖规划 / 123

5.5.1 CIoT覆盖能力影响分析 / 123

5.5.2 链路预算参数 / 128

5.5.3 链路预算 / 133

5.5.4 链路预算分析 / 135

5.5.5 电波传播模型 / 138

5.5.6 覆盖能力分析 / 140

5.6 容量规划 / 143

5.6.1 容量的影响因素 / 143

5.6.2 容量规划方法 / 144

5.6.3 容量估算 / 145

5.7 基站及参数规划 / 157

5.7.1 基站估算 / 157

5.7.2 PCI规划 / 159

5.7.3 TAC规划 / 161

5.7.4 干扰规划 / 162

5.7.5 邻区规划 / 163

5.8 无线仿真技术 / 164

5.8.1 仿真概述 / 164

5.8.2 传播模型 / 165

5.8.3 仿真流程 / 169

5.8.4 NB-IoT特殊设置 / 170

5.8.5 预测指标 / 176

5.9 工程部署方案 / 178

5.9.1 部署对现网影响 / 178

5.9.2 站址获取策略 / 179

5.9.3 基站建设方式 / 181

5.9.4 无线设备选型 / 182

5.9.5 设备及改造方案 / 183

5.9.6 设计图规范及要求 / 186

参考文献 / 188

第六章　CIoT业务及应用

6.1 产业链及发展阶段 / 191

6.1.1 传统通信业的产业链 / 191

6.1.2 物联网新的产业链 / 192

6.1.3 产业发展阶段 / 194

6.2 运营商建设及试点应用 / 195

6.2.1 建设进展 / 195

6.2.2 初期试点应用 / 198

6.2.3 资费套餐 / 201

6.2.4 商业模式 / 205

6.3 主要典型应用 / 207

6.3.1 智慧水表 / 207

6.3.2 智慧燃气 / 213

6.3.3 智慧停车 / 220

6.3.4 智慧畜牧 / 226

6.3.5 共享单车 / 232

6.3.6 车联网 / 237

6.4 小结 / 244

6.4.1 规模连接驱动物联网成熟度 / 246

6.4.2 加快现有蜂窝网承载的业务规模迁移至蜂窝物联网 / 247

6.4.3 LPWAN快速拉动行业数字化转型 / 247

6.4.4 规模化的物联网应用开始验证 / 248

6.4.5 人工智能物联网拉开序幕 / 248

参考文献 / 249

第七章　演进和展望

7.1 物联网和边缘计算 / 251

7.1.1 边缘计算的作用 / 251

7.1.2 边缘计算的定位 / 253

7.1.3 边缘计算的价值 / 254

7.1.4 前景和展望 / 255

7.2 物联网和区块链 / 256

7.2.1 应用背景 / 256

7.2.2 可应用场景 / 257

7.2.3 可能的挑战 / 261

7.2.4 改进思路和措施 / 261

7.3 物联网和eSIM / 262

7.3.1 什么是eSIM / 262

7.3.2 eSIM卡的优势 / 263

7.3.3 eSIM卡在物联网中的应用 / 264

7.3.4 国内运营商布局 / 266

7.3.5 总结展望 / 267

7.4 物联网安全 / 267

7.4.1 风险分析 / 267

7.4.2 NB-IoT安全目标和框架 / 269

7.4.3 推进建议 / 271

7.4.4 总结展望 / 272

参考文献 / 272