NB-IoT principles and optimization

This book takes the principles and current applications of NB-IoT networks as its starting point. Through a large number of examples, it introduces in detail the basic principles of NB-IoT networks, network structures, and the key points and details of base station installation, network maintenance, and network optimization. Finally, it focuses on the development of NB-IoT in the 5G era and looks forward to the development and application of NB-IoT in the subsequent 5G era. This book is suitable for NB-IoT network planning and design, engineering construction, and maintenance personnel, as well as for those who are interested in NB-IoT technology. It can also be used as a tutorial for related majors in colleges and universities. Contents 1. Overview 7 1.1. NB-IoT Background 7 1.2. Why NB-IoT Appears 9 1.3. NB-IoT Introduction 12 1.4. NB-IoT Advantages 18 1.5. NB-IoT Internet of Things Applications 19 1.5.1. Application in Public Utilities 20 1.5.2. Application in Parking 26 1.5.3. Application in Agriculture 27 2. NB-IoT Basic Principles 28 2.1. NB-IoT Network Architecture 28 2.1.1. Introduction 28 2.1.2. Overview of the Overall Framework 29 2.1.3. Protocol Stack Architecture 31 2.1.4. Network Interface 32 2.1.5. Network Element Entity 37 2.2. NB-IoT Air Interface Control Plane Protocol 41 2.2.1. Overview 41 2.2.2. RRC Architecture 42 2.2.3. Connection Control 44 2.3. NB-IoT Air Interface User Plane Protocol 55 2.3.1. Media Access Control MAC 55 2.3.2. Radio Link Control Layer RLC 61 2.3.3. Packet Data Convergence Protocol Layer PDCP 63 2.4. NB-IoT Key Technologies 65 2.5. NB-IoT Physical Channel 68 2.5.1. Downlink Physical Channel 70 2.5.2. 2.6. Uplink physical channel 80 2.5.3. Changes in the physical layer 89 2.6. NB-IoT main processes 90 2.6.1. Attachment 90 2.6.2. Deattachment 95 2.6.3. Tracking area update 97 2.6.4. Service request 100 2.6.5. Control plane data transmission 101 2.6.6. User plane data transmission 106 2.6.7. Control plane solution user plane solution switching 110 2.6.8. Non-IP data transmission 112 2.7. Cell access 120 2.7.1. Cell search process 120 2.7.2. Random access process 125 2.7.3. Uplink synchronization 132 2.7.4. Downlink transmission process 132 2.7.5. Uplink transmission process 137 2.7.6. Uplink power control 140 2.8. 2.8.1. PLMN selection strategy 143 2.8.2. Cell selection after selecting a new PLMN 144 2.8.3. Measurement strategy in idle mode 145 2.8.4. Cell reselection strategy 145 2.8.5. Cell selection when UE enters connected mode 145 2.8.6. Cell selection when UE leaves connected mode 145 2.8.7. Behavior of UE in normal camping state 146 2.8.8. Behavior of UE in any cell selection state 146 2.9. UE energy saving technology 146 2.9.1. PSM 148 2.9.2. eDRX 150 3. NB-IOT network networking 152 3.1. NB-IOT network planning 152 3.1.1. NB-IOT network planning process 152 3.1.2. 3.1.3. Capacity planning 157 3.1.4. Frequency planning 162 3.1.5. Parameter planning 163 3.2. Mainstream networking modes of NB-IOT 166 3.2.1. Standalone deployment 168 3.2.2. LTE Guardband deployment 171 3.2.3. LTE In-band deployment 173 3.2.4. Actual deployment example: China Mobile solution 182 3.2.5. Actual deployment example: China Telecom solution 191 4. NB-IoT base station construction 196 4.1. Construction overview 196 4.1.1. Construction content 196 4.1.2. Construction process 196 4.1.3. Division of construction phases and specific content of each phase 197 4.1.4. Technical points in the implementation process 198 4.1.5. 4.1.6. Construction quality information monitoring means 203 4.1.7. Work safety management 203 4.2. Construction plan 207 4.2.1. Construction preparation 207 4.2.2. Construction requirements 210 4.2.3. Construction steps 217 4.3. Special construction technology 237 4.3.1. RRU hoisting tray construction method 237 4.3.2. BBU-RRU optical cable construction method 240 5. NB-IoT network maintenance 241 5.1. NB-IoT system maintenance rules 241 5.1.1. Daily maintenance 241 5.1.2. Emergency maintenance 245 5.2. Analysis and handling of common faults of NB-IoT access network equipment 247 5.2.1. Fault handling process 247 5.2.2. 6. NB-IoT network optimization 274 6.1. Optimization overview 274 6.1.1. Coverage optimization inherits 4G network optimization method 274 6.1.2. Parameter personalized optimization method 274 6.2. Coverage analysis and optimization 277 6.2.1. Overview 277 6.2.2. Typical coverage problem analysis and optimization process 277 6.2.3. Common problems affecting coverage and solutions 279 6.2.4. Common test methods 280 6.2.5. Coverage optimization ideas in some special scenarios 284 6.2.6. Coverage cases 285 6.3. Traffic statistics analysis 287 6.3.1. Overview 287 6.3.2. 6.3.3. Overall idea of ​​call statistics analysis 290 6.4. Call drop problem analysis 291 6.5. Access problem analysis 291 6.5.1. Positioning idea 291 6.5.2. Typical case 292 6.6. Reselection problem analysis 296 6.6.1. Overview 296 6.6.2. Reselection related parameters 296 6.6.3. Typical case 297 6.7. Optimization method for high capacity scenario 298 6.7.1. Access parameter optimization 298 6.7.2. Large connection guarantee parameter optimization 298 6.7.3. Dual frequency point same coverage networking to improve capacity 300 6.8. NB-IoT interference analysis 300 6.8.1. Overview 300 6.8.2. Interference detection 300 6.8.3. Interference Location 301 6.8.4. Interference Handling 302 6.8.5. Typical Cases 302 6.9. Optimization Analysis Application Cases 304 6.9.1. Deep Coverage Optimization in Residential Areas 304 6.9.2. Coverage Improvement and Mobility Optimization in Road Scenario 312 6.9.3. Actual Performance Evaluation of NB-IoT Terminals 317 7. Abbreviations 321 8. References 324