NB-IoT背景簡(jiǎn)介

　　窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作是根據(jù)3GPP標(biāo)注組織進(jìn)行的。3GPP（The3 Srd Generation Partnership Project）是歐美中日韓標(biāo)準(zhǔn)化組織合作進(jìn)行的3G標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目，創(chuàng)建于1998年12月，現(xiàn)已延伸到5G。包括歐洲ETSI，美國(guó)T1，日本TTC，ARB和韓國(guó)TTA以及我國(guó)CCSA都作為組織伙伴（OP）積極參與了3GPP的各項(xiàng)活動(dòng)。3GPP的項(xiàng)目須得到這些地區(qū)的無線通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化組織的批準(zhǔn)。3GPP項(xiàng)目所標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品包括GSM、 WCDMA、TD-CDMA、TD-SCDMA、LTE以及LTE-Advanced，當(dāng)前的重點(diǎn)項(xiàng)目為5G（New RAT）。在TSG GERAN組關(guān)閉前，3GPP分為GSM EDGE無線接入網(wǎng)（GERAN）組、業(yè)務(wù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組（SA）、核心網(wǎng)和終端（CT）組和無線接入網(wǎng)（RAN）組。2016年，3GPP在TSG RAN工作組下設(shè)立WG6 Legacy RAN radio and protocol，負(fù)責(zé)維護(hù)GERAN工作組相關(guān)的協(xié)議，逐漸關(guān)閉了TSG GERAN工作組，更新后的3GPP組織架構(gòu)如下圖。

　　NB-IoT的由來

　　在GERAN工作組關(guān)閉前的GERAN #62次全會(huì)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(lián)網(wǎng)（Cellular oT）方案，以實(shí)現(xiàn)在200 kHz系統(tǒng)帶寬上支持窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。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(duì)Stand-alone部署的場(chǎng)景。2015年8月，GERAN工作組輸出與窄帶物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的研究報(bào)告TR45.820。3GPP PCG#34決定將與窄帶物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作轉(zhuǎn)至3GPP RAN進(jìn)行，NB-10T標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)間進(jìn)度如下圖。

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

　　NB-IoT WI與2015年9月RAN #69次會(huì)議正式立項(xiàng)，立項(xiàng)文件中確定：下行采用OFDMA的多址技術(shù)，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(shù)列為兩個(gè)備選技術(shù)，通過RAN1小組的技術(shù)評(píng)估確定選用哪種技術(shù)。RAN1 #82bis和RAN1 #83兩次會(huì)議上多家公司提交了大量仿真評(píng)估文稿。RAN1 #83次會(huì)議對(duì)各家公司的仿真結(jié)果進(jìn)行了分析和匯總。對(duì)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(chǎng)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(biāo)；對(duì)于容量性能，下行15kHz子載波間隔能滿足3種部署場(chǎng)景下的容量目標(biāo)，在ln-band部署場(chǎng)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(huì)有很大的干擾，主要體現(xiàn)在LTE CRS與NB-loT間的干擾以及NB-oT系統(tǒng)對(duì)LTE控制信道的影響。考慮到在ln-band場(chǎng)景下，采用15kHz的子載波間隔不會(huì)對(duì)LTE系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，15kHz子載波間隔也能滿足NB-loT系統(tǒng)的需求，多數(shù)公司支持下行采用15kHz的子載波間隔。從各公司的仿真結(jié)果上看，上行SC-FDMA和基于GMSK的FDMA的技術(shù)都能滿足極端覆蓋下的覆蓋目標(biāo)。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(hù)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(shù)公司支持SC-FDMA技術(shù)。在RAN1 #83次會(huì)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(shù)，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(duì)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(huì)議上更新了NB-1oT立項(xiàng)，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(shù)。

　　除了TSG RAN工作組之外，在3GPP SA工作組#67次會(huì)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(duì)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行增強(qiáng)。2015年7月，3GPPSA2啟動(dòng)對(duì)Cellular loTI的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)增強(qiáng)的研究。