NB-IoT：核心标准完成在即，商用还远吗？

2016-04-07 02:42杨姗陈鹏韩斌

通信世界 2016年14期

特约撰稿人│杨姗陈鹏韩斌

特约撰稿人│杨姗陈鹏韩斌

3GPP功能从标准完成到真正商用，大多有一年到几年的时间窗。而对于NB-IoT，一些设备和芯片/终端厂商宣称，在2016年下半年就有商用设备；多家运营商也发布了面向智能停车、智能抄表等业务的试商用系统，或已明确了商用系统的部署计划。

NB-IoT (Narrow Band - Internet of Things，窄带物联网) 的工作立项自2015年9月启动以来，受到了产业界的高度关注，预计核心标准 (Core part) 于今年6月完成。目前，RAN1的物理层功能已基本成形。

那么，这个热门标准的前世今生、技术特征和未来商用前景，是怎样的呢？

先从“NB-IoT”名字说起

NB-IoT概念中的IoT (Internet of Things) 指物联网。近年来，蜂窝系统的设计重点不仅有移动互联网，还包括实现万物互联的物联网。

移动互联网要求高的数据速率和网络容量；而物联网看重的是低功耗、低成本、深覆盖、高连接密度等；因此二者的系统和终端设计准则并不相同。

NB (Narrow Band，窄带)，可用于区别NB-IoT与3GPP RAN定义的其他物联网技术。由下表可以看到，NB-IoT的终端带宽最低，为0.18MHz。如表1所示。

表1 峰值数据传输速率是指Cat-0和Cat-M1的全双工运行（图片来源：微信公众号“爱立信中国”）

要知道，低带宽意味着很多事情。

1.低成本：降低射频收发机、功放、元器件成本以及基带运算和存储成本；

2.低速率：NB-IoT提供的是低速小数据包业务；

3.深覆盖：终端发射功率不变时，低带宽可提升功率谱密度；

4.灵活的频谱利用：0.18MHz可以来自LTE的一个资源块RB、GSM的一个载波、WCDMA/CMDA2000/LTE边缘的空闲带宽或保护带等。

图1 NB-IoT前期的蜂窝物联网研究立项（图片来源：微信公众号“S2微沙龙”）

NB-IoT前期的蜂窝物联网研究立项(SI)是在GERAN进行的。GERAN主要制定GSM标准，后因进入NB-IoT工作立项(WI)的候选技术并不基于GSM、而是一项clean-state技术，因此将WI移至RAN开展。立项过程如图1所示。

蜂窝物联网SI阶段对7项候选技术进行了研究评估；后续WI标准制定主要基于NB-CIoT和NB-LTE两项技术。其中，华为、沃达丰、高通等支持NB-CIoT，爱立信、诺基亚、中兴、三星、英特尔、MTK等支持NB-LTE。

所以，NB-IoT标准可认为是NBCIoT和NB-LTE的融合，二者的融合使NB-IoT成为平衡各方利益的相对开放标准、也适用于更广泛的部署场景；另一方面，融合的过程往往也不易，3GPP RAN5主席就用“organised chaos”两个词来形容NB-IoT融合的讨论现场（图2）。

图2 NB-IoT标准曾经过热烈讨论（图片来源：微信公众号“S2微沙龙”）

图3 NB-IoT的部署方式（图片来源：微信公众号“S2微沙龙”）

NB-IoT支持图3所示的3种部署模式。

模式2和3可基于现有LTE网络进行软/硬件升级。

模式1中，NB-IoT的系统带宽为200kHz。基于目前业界讨论的结果是：GSM与NB-IoT邻频部署需100kHz保护带，WCMDA/LTE与NB-IoT之间无需额外的保护带。

对于模式3的系统设计，需注意不能影响既有LTE的公共信道，包括下行同步/广播信道和小区公共导频等。

3种模式下均可部署多个NB-IoT载波。

根据今年4月RAN1会议的最新进展， NB-IoT物理层的主要技术总结如表2。对于高层协议，其设计主要基于LTE-Advanced版本13。

表2 NB-IoT技术特征（来源：微信公众号“S2微沙龙”）

在授权和非授权频谱，各标准组织和联盟已定义多项物联网技术。3GPP也有LTE-MTC、NB-IoT、ECGSM-IoT等系列的标准和不同的终端等级。

NB-IoT的定位为运营商级、基于授权频谱的低端物联网市场，其终端芯片成本预计在5美元以下。

看起来，NB-IoT标准完成在即，真正的商用也不远了。

【作者杨姗、陈鹏、韩斌，本刊特约撰稿人及微信公众号“S2微沙龙”特约作者，均长期从事移动通信关键技术评估与3GPP标准化工作。】

编辑｜鲁义轩 luyixuan@bjxintong.com.cn