窄帶物聯網 (NB-IoT) 標準協議的演進 : 從 R13 到 R16 的 5G 物聯網之路

陸婷

華南理工大學博士畢業，2003年到今就職於中興通訊。
歷任軟件工程師、標準總監、技術預研專家等，牽頭NB-IoT/eMTC多個版本的關鍵技術研究及高層標準制定工作。
已申請發明專利數十項，參與5G國際標準總體方案等多個科技重大專項。

方惠英

浙江大學碩士畢業，2003年到今在中興通訊從事無線通信研發和技術研究工作。
參加IEEE和3GPP等標準化組織工作13年，近年來主要負責3GPP NB-IoT和MTC等物聯網相關課題的標準化工作，
曾擔任3GPP RAN1 MTC演進課題的聯合報告人。

袁弋非

國家特聘專家，清華大學本科和碩士畢業，美國卡內基-梅隆大學博士畢業，曾就職於朗訊貝爾實驗室（Bell Labs）。
2008年起在中興通訊負責4G和5G移動通信關鍵技術研究和標準化。
2020年1月調到中國移動研究院任&席專家，負責6G前沿技術研究。
興趣方向包括：多天線技術、非正交多址、信道編碼、資源調度、窄帶物聯網等。

戴博

哈爾濱工業大學碩士畢業，2006年到今在中興通訊從事無線標準技術研究工作，
參與了所有LTE版本的物理層標準制定和5G標準技術預研，
近年來主要負責物聯網標準技術研究工作和6G技術預研。

沙秀斌

西南交通大學碩士畢業， 2001年到今就職於中興通訊，先後從事CDMA產品的軟件開發，
WCDMA、TD-SCDMA、LTE產品的無線算法設計、仿真、外場測試以及NB-IoT的標準技術預研。

目錄：
第1章背景及概述

1.1NB-IoT簡介/ 002
1.2NB-IoT應用場景/ 002
1.3NB-IoT系統需求/ 003
1.4NB-IoT標准進展/ 004
1.5NB-IoT市場動態/ 006

第2章Rel-13 NB-IoT網絡架構和協議棧
2.1簡介/ 008
2.2總體框架/ 009
2.3協議棧架構/ 011
　　 2.3.1基於SGi的控制面優化方案的協議棧/ 011
　　 2.3.2基於T6的控制面優化方案的協議棧/ 012
2.4空口控制面協議/ 013
　　 2.4.1概述/ 013
　　 2.4.2RRC功能/ 013
2.5空口用戶面協議/ 036
　　 2.5.1媒體接入控制/ 036
　　 2.5.2無線鏈路控制層/ 047
　　 2.5.3分組數據匯聚協議層/ 047
2.6其他關鍵流程/ 049
　　 2.6.1總體流程/ 049
　　 2.6.2多載波處理/ 077
　　 2.6.3安全機制/ 080
　　 2.6.4小區選擇和重選/ 084

第3章Rel-13 NB-IoT物理層
3.1物理層下行鏈路/ 090
　　 3.1.1同步信號/ 091
　　 3.1.2物理廣播信道/ 093
　　 3.1.3物理下行控制信道/ 095
　　 3.1.4物理下行共享信道/ 103
　　 3.1.5下行參考信號/ 105
　　 3.1.6中心頻點/ 108
　　 3.1.7DL Gap / 109
　　 3.1.8下行HARQ過程/ 112
3.2物理層上行鏈路/ 119
　　 3.2.1幀結構/ 119
　　 3.2.2上行資源單元/ 119
　　 3.2.3物理上行共享信道格式1 / 121
　　 3.2.4物理上行共享信道格式2 / 122
　　 3.2.5物理隨機接入信道/ 123
　　 3.2.6上行參考信號/ 128
　　 3.2.7SC-FDMA信號生成/ 133
　　 3.2.8UL Gap / 134
　　 3.2.9峰均比降低/ 134
　　 3.2.10上行HARQ過程/ 135

第4章Rel-14 NB-IoT
4.1簡介/ 144
4.2定位增強/ 144
　　 4.2.1NB-IoT定位參考信號/ 144
　　 4.2.2NB-IoT定位架構/ 148
　　 4.2.3NB-IoT定位過程/ 149
4.3多播傳輸增強/ 151
　　 4.3.1SC-PTM架構/ 151
　　 4.3.2SC-PTM調度/ 152
　　 4.3.3SC-PTM配置參數獲取/ 156
　　 4.3.4SC-PTM傳輸/ 157
　　 4.3.5SC-PTM移動性/ 164
4.4多載波增強/ 164
　　 4.4 .1多載波PRACH / 165
　　 4.4.2多載波尋呼/ 168
　　 4.4.3非錨定NB-IoT載波上的NRS配置/ 170
4.5移動性增強/ 171
　　 4.5.1連接態移動性優化考慮/ 171
　　 4.5 .2CP重建立/ 172
　　 4.5.3RLF觸發條件優化/ 177
　　 4.5.4空閒態專用載波偏移量優化/ 178
　　 4.5.5異RAT間的空閒態移動性過程/ 179
4.6兩HARQ進程以及更大TBS的支持/ 179
　　 4.6.1NB-IoT單HARQ進程支持更大的TBS / 179
　　 4.6.2NB-IoT支持兩HARQ進程/ 181
4.7低功率終端/ 182
4.8覆蓋增強授權/ 183
4.9釋放輔助指示/ 184
4.10使用CP優化的UE間的差異化服務質量/ 185
4.11可靠性數據傳輸/ 186

第5章Rel-15 NB-IoT
5.1簡介/ 188
5.2終端功耗降低/ 188
　　 5.2.1喚醒信號/ 188
　　 5.2. 2MO數據提前發送/ 194
　　 5.2.3系統獲取時間減少/ 218
　　 5.2.4RRC快速釋放/ 218
　　 5.2.5鄰區測量放鬆/ 220
5.3頻譜效率增強/ 223
　　 5.3.1半持久性調度/ 223
　　 5.3.2調度請求（SR）增強/ 225
　　 5.3.3測量精度提升/ 227
　　 5.3.4RLC UM支持/ 228
　　 5.3.5功率餘量報告增強/ 229
　　 5.3.6UE測量信息上報/ 230
　　 5.3.7基站調度輔助信息增強（終端特徵區分） / 231
　　 5.3.8接入控制增強/ 233
5.4新的應用場景/ 236
　　 5.4.1PRACH覆蓋增強/ 236
　　 5.4.2獨立運行模式增強/ 243
　　 5.4.3小小區/ 245
5.5TDD NB-IoT / 248
　　 5.5.1幀結構/ 248
　　 5.5.2上行鏈路/ 248
　　 5.5.3下行鏈路/ 254
　　 5.5.4TDD HARQ / 259
　　 5.5.5定時器擴展和無線參數配置/ 260

第6章Rel-16 NB-IoT
6.1簡介/ 264
6.2終端功耗降低/ 265
　　 6.2.1組喚醒信號/ 265
　　 6.2.2終端被呼的數據提前傳輸/ 274
　　 6.2.3基於預配置上行資源的上行數據傳輸/ 298
　　 6.2.4NRS增強/ 315
　　 6.2.5UE特定DRX / 317
6.3頻譜效率增強/ 320
　　 6.3.1多個傳輸塊聯合調度/ 320
　　 6.3.2測量上報增強/ 327
　　 6.3.3SON / 329
6.4新的應用場景/ 335
　　 6.4.1NB-IoT和NR共存/ 335
　　 6.4.2NB-IoT接入5G核心網/ 340
　　 6.4.3Inter RAT小區選擇/ 351
6.5NB-IoT接入5G核心網增強/ 355
　　 6.5.1總體流程/ 355
　　 6.5.2數據傳輸/ 356

第7章後續演進
7.1Rel-17 RAN Work Item (WI)簡介/ 370
7.2未來發展/ 375