EEPW论坛

一、发展历程
物联网通信技术繁多，从传输距离上可划分成两类：第一类是短距离通信技术，例如ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth等，典型的应用场合如智能家居；第二类是低功耗广域网(Low Power Wide Area Network, LPWAN)，典型的应用为智能抄表系统。LPWAN技术又可根据工作频段分为两类：一类工作在非授权频段，如Lora、SigFox等，此类技术无统一标准，自定义实现；工作于授权频段下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，如全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication , GSM)、长期演进(Long Term Evolution, LTE)和基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)等。

2014年5月，华为联合沃达丰在3GPP的GSM/EDGD无线接入网(GSM EDGE Radio Access Network, GERAN)研究项目中提出NB-M2M技术。同年，高通公司提交了窄带正交频分复用(Narrow Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing, NB-OFDM)技术。2015年5月，NB-M2M与NB-OFDM合并为NB-CIoT。7月，爱立信提出NB-LTE方案。2015年9月的RAN#69次会议经过激烈讨论，最终将NB-CIoT与NB-LTE进一步融合，并重新命名为NB-IoT。

2016年6月16日，NB-IoT作为3GPP R13一项重要课题，其对应的3GPP协议相关内容获得了RAN全会批准，正式宣告了这项受到无线产业广泛支持的NB-IoT标准核心协议历经2年多的研究终于全部完成。

二、标准特性
1、灵活部署、窄带、低速率、低成本、高容量
NB-Io支持三种部署方式：独立部署(Stand alone)、保护带部署(Guard band)、带内部署(In band)，如图1所示。Stand alone模式：可以利用单独的频带，适合用于GSM频段的重耕；Guard band模式：可以利用LTE系统中边缘无用频带；In band模式：可以利用LTE载波中间的任何资源块。对于In band模式来说，NB-IoT无限接近于LTE资源块，为了避免干扰，3GPP要求NB-IoT信号的功率谱密度与LTE信号的功率谱密度不得超过6dB。

- RF带宽180kHz(上行/下行)(考虑两边保护带，也被描述为200kHz);
- 下行:OFDMA, 子载波间隔15kHz;
- 上行:SC-FDMA, Single-tone:3.75kHz/15kHz，Multi-tone:15kHz;
- 仅需支持半双工; 终端支持对Single-tone和Multi-tone能力的指示;
- MAC/RLC/PDCP/RRC层处理基于已有的LTE流程和协议，物理层进行相关优化;
- 设计单独的同步信号;

2、覆盖增强、低时延敏感
根据TR45.820的仿真数据，可以确定在独立部署方式下，NB-IoT覆盖能力应也可达164dB，带内部署和保护带部署还有待仿真测试。NB-IoT为实现覆盖增强采用了重传(可达200次)和低阶调制等机制，目前是否NB-IoT不需支持16QAM仍在被讨论中。
同时在耦合耗损达164dB的环境下，如果提供可靠的数据传输，由于大量数据重传将导致时延增加，TR45.820中仿真测试了异常报告业务场景、保证99%可靠性、不同耦合耗损环境下的时延(区分有无头压缩)。目前3GPP IoT设想允许时延约为10s，但实际可以支持更低时延，如6s左右(最大耦合耗损环境)。

3、不支持连接态的移动性管理
NB-IoT最初就被设想为适用于移动性支持不强的应用场景(如智能抄表、智能停车)，同时也可简化终端的复杂度、降低终端功耗，Rel-13中NB-IoT将不支持连接态的移动性管理，包括相关测量、测量报告、切换等。

4、低功耗
NB-IoT借助节电模式(Power Saving Mode, PSM)和超长非连续接收(Enhanced Discontinuous Reception, eDRX)可实现更长时间待机。其中PSM技术是Rel-12中新增的功能，在此模式下，终端仍旧注册在网但信令不可达，从而使终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的。eDRX是Rel-13中新增的功能，进一步延长终端在空闲模式下的睡眠周期，减少接收单元不必要的启动，相对于PSM，大幅度提升了下行可达性。NB-IoT目标是对于典型的低速率、低频次业务模型，等容量电池寿命可达10年以上。