1、引言

NB-IoT是技術演進和市場競爭的綜合產物，由于未來的市場被一致看好，設備廠商在標準制定過程中曾激烈爭奪市場份額，但預期達到的特性指標仍是基本一致的，標準也仍在加速制定中。

2、NB-IoT技術的背景

2.1 物聯網通信技術分類

物聯網通信技術有很多種，從傳輸距離上區分，可以分為兩類：

一類是短距離通信技術，代表技術有Zigbee、Wi-Fi、Bluetooth、Z-wave等，典型的應用場景如智能家居;

另一類是廣域網通信技術，業界一般定義為LPWAN(低功耗廣域網)，典型的應用場景如智能抄表。

LPWAN技術又可分為兩類：一類是工作在非授權頻段的技術，如Lora、Sigfox等，這類技術大多是非標、自定義實現;

一類是工作在授權頻段的技術，如GSM、CDMA、WCDMA等較成熟的2G/3G蜂窩通信技術，以及目前逐漸部署應用、支持不同category終端類型的LTE及其演進技術，這類技術基本都在3GPP(主要制定GSM、WCDMA、LTE及其演進技術的相關標準)或3GPP2(主要制定CDMA相關標準)等國際標準組織進行了標準定義。

NB-IoT即是2015年9月在3GPP標準組織中立項提出的一種新的窄帶蜂窩通信LPWAN技術。

2.2 3GPP MTC技術的發展

在NB-IoT提出之前，業界都非常認可未來IoT萬物互聯的發展趨勢，M2M通信前景也被3GPP視為標準生態壯大的重要機遇，而在萬物互聯的時代，具備低成本、低功耗、廣覆蓋、低速率特點的LPWAN技術將扮演重要角色，故3GPP也一直在推動相關機器類通信MTC技術的發展，且主要致力于在兩個方向上。

方向一：面對非3GPP技術挑戰，開展GSM技術的進一步演進和全新接入技術的研究。

長期以來，3GPP制式運營商的物聯網業務主要依靠成本低廉的GPRS模塊，然而由于Lora、Sigfox等新技術的出現，GPRS模塊在成本、功耗和覆蓋方面的傳統優勢受到威脅，于是在2014年3月的GERAN #62會議上3GPP提出成立新的研究項目“FS_IoT_LC”，研究演進GERAN系統和新接入系統的可行性，以支持更低復雜度、更低成本、更低功耗、更強覆蓋等增強特性。

方向二：考慮未來替代2G/3G物聯網模塊，研究低成本、演進的LTE-MTC技術。

進入LTE及演進技術發展階段后，3GPP也定義了許多可適用物聯網不同業務需求場景的終端類型，Rel-8版本已定義不同速率的 catogery1-5的終端類型，在之后的版本演進中，在新定義支持高帶寬、高速率的catogery 6、catogery 9等終端類型的同時，也新定義了更低成本、支持更低功耗的catogery 0(Rel-12)終端類型。在Cat.0的基礎上，在2014年9月的RAN #65會議中3GPP提出成立新的SI“LTE_MTCe2_L1”研究，進一步研究更低成本、更低功耗、更強覆蓋的LTE-MTC技術。

NB-IoT正是源于方向一中全新接入技術的研究。此外，除了上述兩個方向，3GPP同樣一直在研究更低功耗的節電技術，以及在系統架構和網絡側同步更新支持相關演進技術。

3、NB-IoT技術在國際上的標準化情況

3.1 NB-IoT的立項過程

在3GPP標準制定中，增加一個新技術的典型流程是先成立一個SI，通過研究項目得出技術報告，根據技術報告的研究成果，在同一個Release版本或下一個Release版本中成立一個相關的工作項目，通過工作項目輸出技術標準。NB-IoT的制定過程也是如此，如圖1所示。

圖1 3GPP Rel-13中IoT相關項目關系簡圖

如圖1所示，在GERAN組“FS_IoT_LC”的研究項目中，主要有3項技術被提出，分別是：擴展覆蓋GSM技術EC-GSM(Extended Coverage-GSM)，NBCIoT技術和NB-LTE技術。

其中NB-CIoT由華為、高通和Neul聯合提出(Neul為英國物聯網公司，在2014年9月被華為收購)，NB-LTE由愛立信、中興、諾基亞等廠商聯合提出，最終在2015年9月的RAN#69次全會經過激烈討論，最終協商統一為一種技術方案，即NB-IoT。

NB-CIoT和NB-LTE相比：

前者對于LTE而言相當于提出了一種全新的空口技術，意味著與舊版LTE網絡存在兼容問題，在網絡側理論上改動較大; 而后者傾向和現有LTE網絡盡量兼容。

NB-CIoT在增強室內覆蓋、支持巨量低速率終端、減少終端復雜度、降低功耗和時延、與GSM/UMTS/LTE的干擾共存、對GSM/EDGE基站的硬件影響等方面均滿足研究設想的指標要求，最關鍵的是NB-CIoT模塊的成本估算甚至可以低于GSM模塊，而NB-LTE成本雖然比eMTC低但還是會高于GSM模塊。

NB-CIoT和NB-LTE的更詳細對比可查閱3GPP文檔 RP-151550。NB-IoT在3GPP的大致立項過程如表1所示。

表1 NB-IoT的立項過程

3.2 NB-IoT的標準進展

NB-IoT的3GPP標準核心部分將在2016年6月凍結，2016年9月將完成性能部分的標準制定，最后的一致性測試標準也將在2016年12月完成，詳細情況如表2所示。

表2 NB-IoT標準工作組的時間計劃

4、NB-IoT技術的主要特性

3GPP NB-IoT工作項目總體上確定將定義一種對于E-UTRAN非后向兼容、有較大變動的蜂窩物聯網無線接入新技術，以解決室內覆蓋增強、支持巨量低速率設備接入、低時延敏感、超低設備成本、低功耗和網絡架構優化等問題。

由于NB-IoT標準還在制定中，很多提案仍在討論和提交，不同場景下的仿真結果也尚未總結，如保護帶和帶內部署方式下的覆蓋指標。

本章節將主要基于相關工作組的項目目標描述和TR45.820的仿真數據，介紹一些NB-IoT的特性。

(1)靈活部署、窄帶、低速率、低成本、高容量已確定的部分目標要求如下：

宜支持3 種部署方式： 獨立部署、保護帶部署、帶內部署，如圖2所示。