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EDA/SW/T&M
NB-IoT
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- ELETTRONICA OGGI 469 - APRILE 2018
concetti chiave, compreso l’uso dello schema di ac-
cesso OFDMA per il downlink. Questo riutilizzo con-
tribuirà ad accelerare lo sviluppo del modem. Per
ridurre complessità e costi, molte delle funzionalità
LTE, non utili per dispositivi connessi che inviano solo
periodicamente piccoli pacchetti di dati, sono state eli-
minate, quali ad esempio gli schemi di modulazione e
le modalità di trasmissione più complesse per MIMO.
Inoltre, funzionalità come IMS, chiamate di emergenza,
sistemi pubblici di allarme (CMAS, ETWS) e mobilità in
modalità connessa, non sono previste nella release 13
delle specifiche. Come nel caso delle altre tecnologie
cellulari 3GPP, le nuove funzionalità verranno aggiun-
te nelle future release. mobilità in modalità connessa,
trasmissione multicast e funzioni di posizionamento
sono in fase di valutazione per la release 14.
Dispiegamento
Utilizzando un canale a 180MHz, NB-IoT può essere
dislocato come portante stand-alone (possibilmente
riutilizzando canali GSM), all’interno della banda di
rispetto non utilizzata di una portante LTE o in-band,
occupando un blocco di risorse dell’esistente por-
tante LTE (Fig. 2). Quindi, per alcuni operatori il costo
dell’implementazione su vasta scala di NB-IoT è mini-
mizzato grazie alla possibilità di riutilizzare di siti di
celle preesistenti. NB-IoT nella release 13 verrà impie-
gato nelle preesistenti bande operative E-UTRA.
Schema di accesso
Al fine di ridurre i costi del front-end RF, nella release
13 è stato deciso di inserire il funzionamento half du-
plex FDD: i dispositivi, quindi, possono solo trasmette-
re o ricevere in qualsiasi momento, diversamente da
LTE che prevede il supporto di FDD full duplex. Al pari
di LTE, NB-IoT usa la tecnologia di accesso OFDMA
per il downlink e l’opzione di trasmissione a tono sin-
golo (3,75 KHz o 15 KHz) o, in alternativa, la trasmis-
sione SC-FDMA multi-tono in uplink utilizzando la stes-
sa spaziatura della banda laterale di 15 kHz, come nel
caso LTE. Le possibilità della UE rispetto alle capacità
di trasmissione di uplink vengono segnalate nel mes-
saggio iniziale di richiesta di connessione RRC.
Maggior copertura
Una più ampia copertura abbinata a una maggiore pe-
netrazione all’interno degli edifici per installazioni in
scantinati o sotterranei è un requisito fondamentale
per NB-IoT: quest’ultima deve quindi prevedere ulte-
riori perdite dell’ordine di di 15 e 20 dB. Questa co-
pertura aggiuntiva viene raggiunta utilizzando schemi
di modulazione più semplici come ad esempio QPSK e
persino BPSK, oltre a blocchi di trasporto di dimensio-
ni ridotte e trasmissioni ripetute. Per esempio, il blocco
MIB (Master Information Block) trasmesso dalla rete (il
primo messaggio decodificato da UE nell’accedere ad
una cella) è trasmesso con una periodicità di 640 ms
(rispetto ai 40 ms di LTE) durante i quali 8 spezzoni
(chunk) codificati separatamente vengono ognuno tra-
smessi 8 volte.
Questa ripetizione rappresenta un ausilio in ricezione
da parte UE. I dati di downlink possono anche essere
ripetuti, segnalati a UE nel DCI del NPDCCH (nuovo ca-
nale di controllo per NB-IoT) ed è possibile configura-
re fino a 2.048 ripetizioni che rappresentano un valido
aiuto in fase di ricezione sul limite della cella. Come nel
caso dell’uplink, le variazioni sono state fatte per adat-
tarsi alla banda molto stretta e per migliorare il range. Il
nuvo canale NPRACH (Narrow Band Physical Random
Access Channel )funziona con una trasmissione a tono
singolo di 3,75 KHz ma utilizza la tecnica di frequency
hopping per ridurre le possibilità di fading (affievoli-
mento) selettivo con effetti sulla ricezione. La trasmis-
sione NPRACH può essere ripetuta fino ad un massimo
di 128 volte per estendere la copertura.
Maggiore durata delle batterie
Uno degli obiettivi del NB-IoT era riuscire a ottene-
re una durata delle batterie dei dispositivi superio-
re a 10 anni, come è previsto in molti casi di utilizzo
quando non è disponibile la rete elettrica. Si prenda
Fig. 2 – Possibilità di dispiegamento NB-IoT