NB-IOT和5G共存
来源:模拟射频IC学习和设计 发布时间:2023-05-24 分享至微信
随着万物互联的世界到来,智慧生活,智慧城市,智慧工厂等词也应运而生,物联网(IOT)主要应用低速率通信业务中,如远程抄表,远程控制等等,提供低成本,低功耗,长距离的万物连接,NB-IOT作为物联网的通信标准,成为近几年的热门词汇,NB-IOT属于低功耗广域网(LPWAN),LPWAN描述了一组技术,以追求的功耗效率并且廉价的广域通信为目的,除了NB-IOT,还有诸如LoRa,SigFox,LTE-M等,这里简单总结NB-IOT标准,以及和5G的共存问题。
  • IOT标准发展
从2015年3GPPRel-13正式对NB-IoT立项至2020年,NB-IoT在3GPPRel-14、Rel[1]15、Rel-16版本中对定位、广播、节电、提高上下行传输效率等方面做了很多增强,标准进展历程如图1-4所示。Rel-13NB-IoT于2015年9月在RAN#69次会议立项,在2016年6月,核心部分的标准化工作基本完成。Rel-13NB-IoT下行采用基于15kHz子载波间隔的正交频分复用(OFDMA Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)方案;,上行采用SC-FDMA技术,支持单子载波(Single-tone)发送和多子载波(Multi-tone)发送,终端需要指示对单子载波发送和多子载波发送的支持能力。Rel-14NB-IoT增强工作于2016年6月在RAN#72次全会立项,2017年3月完成核心部分的标准化工作。Rel-14NB-IoT增强主要引入定位功能、多播功能、非锚定载波增强和两个HARQ进程支持。Rel-15NB-IoT增强工作于2017年3月在RAN#75次全会立项,2018年6月完成核心部分的标准化工作。Rel-15NB-IoT增强主要引入数据提前传输功能、唤醒信号、窄带测量精度提升、NPRACH覆盖范围增强、支持TDD以及独立工作模式增强。Rel-16NB-IoT增强工作于2018年6月在RAN#80次全会立项,2019年12月完成核心部分的标准化工作。Rel-16NB-IoT增强主要引入组唤醒信号、预配置上行资源、多传输块(TB)调度、NB-IoT和NR共存、连接到5GC、多载波操作增强、移动性增强以及网络管理工具增强。


Rel-17NB-IoT/MTC增强工作于2019年12月在RAN#86次全会立项,主要引入针对单播的上下行16QAM、基于覆盖等级的NB-IoT载波选择及基于载波的无线参数配置、RLF前的邻区测量。下图是发展图:


  • IOT和5G共存
2020年7月国际电信联盟(ITU)召开的ITU-R WP5D会议,本次会议对国际移动通信系统(IMT)做出重大决议:3GPP技术正式被接受为ITU IMT-2020 5G技术标准。具体来说:通过的3GPP技术包含中国提交的3GPP NR+NB-IoT RIT,韩国提交的3GPP NR RIT,以及3GPP提交的NR+LTE SRIT和NRRIT,这4个5G技术提交是等同的,因此融合成3GPP技术,一起通过了。早在2015年,ITU(International Telecommunication union)发布5G技术的愿景,明确需要支持:
  • enhanced Mobile Broadband (eMBB)
  • Ultra Reliability Low Latency Communication(URLLC)
  • massive Machine Type Communication (mMTC)




而IOT属于海量物联网通信中,IOT标准纳入5G标准,5G的三大应用场景标准准备就绪,这是值得庆幸的事情,但未来NB-IOT和5G有个关键的问题:共存,包括如下几个方面:
  • 缺少一致的端到端结构,包含NB-IOT标准的5G系统需要设计更多底层结构,以便达到多种应用场景情况。

  • 传输问题,5G系统包含毫米波频段和sub 6G频段,其中毫米波可以传输更高速率,但空间损耗很大,穿墙能力较差,而应用在室内NB-IOT,如何融入毫米波的问题。
  • 多址问题,即便未来IOT支持多址技术,但IOT为了低功耗低成本,更倾向低复杂性。
  • 功耗问题。


References:
  1. 窄带物联网(NB-IoT)标准协议的演进:从R13到R16的5G物联网之路;
  2. The Narrowband Internet ofThings (NB-IoT) Resources Management Performance State of Art, Challenges, andOpportunities.

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