NB-IoT背景簡介

　　窄帶物聯網（NB-IoT）的研究和標準化工作是根據3GPP標注組織進行的。3GPP（The3 Srd Generation Partnership Project）是歐美中日韓標準化組織合作進行的3G標準化項目，創(chuàng)建于1998年12月，現已延伸到5G。包括歐洲ETSI，美國T1，日本TTC，ARB和韓國TTA以及我國CCSA都作為組織伙伴（OP）積極參與了3GPP的各項活動。3GPP的項目須得到這些地區(qū)的無線通信領域標準化組織的批準。3GPP項目所標準化的產品包括GSM、 WCDMA、TD-CDMA、TD-SCDMA、LTE以及LTE-Advanced，當前的重點項目為5G（New RAT）。在TSG GERAN組關閉前，3GPP分為GSM EDGE無線接入網（GERAN）組、業(yè)務和系統(tǒng)結構組（SA）、核心網和終端（CT）組和無線接入網（RAN）組。2016年，3GPP在TSG RAN工作組下設立WG6 Legacy RAN radio and protocol，負責維護GERAN工作組相關的協(xié)議，逐漸關閉了TSG GERAN工作組，更新后的3GPP組織架構如下圖。

　　NB-IoT的由來

　　在GERAN工作組關閉前的GERAN #62次全會上，通過了GP-140421 SID“Cellular System Support for Ultra Low Complexity and Low Throughput Internet of Things”著手研究非后向兼容傳統(tǒng)GSM系統(tǒng)的蜂窩物聯網（Cellular oT）方案，以實現在200 kHz系統(tǒng)帶寬上支持窄帶物聯網技術。GERAN工作組中前期研究的Cellular IoT方案是非后向兼容的方案，主要針對Stand-alone部署的場景。2015年8月，GERAN工作組輸出與窄帶物聯網相關的研究報告TR45.820。3GPP PCG#34決定將與窄帶物聯網相關的標準化工作轉至3GPP RAN進行，NB-10T標準化的時間進度如下圖。

　　在TR45.820中，最有影響的技術是NB-LTE和NB-CIoT兩個技術。其中，NB-CIoT技術下行采用3.75 KHz子載波間隔的OFDMA技術，上行采用FDMA（基于單載波single carrier+GMSK調制）技術，該技術主要適用于Stand-alone的部署場景。NB-LTE下行采用15 KHz子載波間隔的OFDMA技術，上行采用SC-FDMA技術，能更好地和現有LTE系統(tǒng)兼容，該技術除了用于Stand-alone部署場景，還能很好地支持In-band和Guard-band的部署場景。

　　NB-IoT WI與2015年9月RAN #69次會議正式立項，立項文件中確定：下行采用OFDMA的多址技術，但沒有確定子載波間隔是15KHz還是3.75KHz；上行將GMSK的FDMA方案和SC-FDMA技術列為兩個備選技術，通過RAN1小組的技術評估確定選用哪種技術。RAN1 #82bis和RAN1 #83兩次會議上多家公司提交了大量仿真評估文稿。RAN1 #83次會議對各家公司的仿真結果進行了分析和匯總。對于下行15kHz和3.75kHz的子載波間隔，在Stand- alone、Guard-band和ln-band 3種部署場景下，下行各信道都能滿足在極端覆蓋下要求的164 MCL的覆蓋目標；對于容量性能，下行15kHz子載波間隔能滿足3種部署場景下的容量目標，在ln-band部署場景下，采用3.75kHz子載波間隔的NB-loT系統(tǒng)和傳統(tǒng)LTE系統(tǒng)之間將會有很大的干擾，主要體現在LTE CRS與NB-loT間的干擾以及NB-oT系統(tǒng)對LTE控制信道的影響。考慮到在ln-band場景下，采用15kHz的子載波間隔不會對LTE系統(tǒng)產生干擾，15kHz子載波間隔也能滿足NB-loT系統(tǒng)的需求，多數公司支持下行采用15kHz的子載波間隔。從各公司的仿真結果上看，上行SC-FDMA和基于GMSK的FDMA的技術都能滿足極端覆蓋下的覆蓋目標。但基于GMSK的FDMA方案由于各用戶的載波彼此不正交，相鄰載波之間都需要保護帶，開銷較大，上行系統(tǒng)容量不如基于SC-FDMA的方案。因此，多數公司支持SC-FDMA技術。在RAN1 #83次會議上基本確定下行采用基于15kHz子載波間隔的OFDMA方案，上行采用SC-FDMA技術，支持單子載波（Single-tone）發(fā)送和多子載波（Multi-tone）發(fā)送，終端需要指示對單子載波發(fā)送和多子載波發(fā)送的支持能力。

　　在RAN#70次會議上更新了NB-1oT立項，明確NB-oT下行采用基于15 kHz子載波間隔的OFDMA方案，上行采用SC-FDMA技術。

　　除了TSG RAN工作組之外，在3GPP SA工作組#67次會議上通過了“New Study on Architecture enhancements of cellular systems for ultra low complexity and low throughput Internet of Things（Cellula loT）”，旨在對物聯網的網絡架構進行增強。2015年7月，3GPPSA2啟動對Cellular loTI的網絡架構增強的研究。