NB-CIoT新設(shè)計(jì)大應(yīng)用

在NB-CIoT中，下行使用的是OFDMA，與以往的LTE系統(tǒng)不同，NB-CIoT使用四十八個(gè)頻寬為3.75 kHz的子載波，并使用六十四點(diǎn)的快速傅立葉轉(zhuǎn)換(FFT)，其取樣頻率240kHz，也與舊有的LTE系統(tǒng)不同。在時(shí)間單位上，NB-CIoT一個(gè)封包由八個(gè)子封包組成，而在每個(gè)子封包可在分為三十二個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙又分為十七個(gè)符元(圖4)。

圖4 NB-CIoT下行封包設(shè)計(jì) 圖片來(lái)源：3GPP TR 45.820

其在各個(gè)訊號(hào)通道也重新設(shè)計(jì)，如同步訊號(hào)(PSS/SSS)，雖也像LTE系統(tǒng)使用固定振幅(Constant Amplitude)的ZC序列(Zadoff-Chu Sequence)，但其會(huì)復(fù)制兩次傳送，為的是增加偵測(cè)的可靠度，而在實(shí)體下行分享通道(PDSCH)原本使用渦輪碼(Turbo Coding)的編碼，也改為適合小資料傳輸?shù)木矸e編碼(Convolution Coding)，可更加簡(jiǎn)化系統(tǒng)架構(gòu)及復(fù)雜度，提高系統(tǒng)應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)需求的能力。

在上行部分，采用的是分頻多重存取(Frequency Division Multiple Access,FDMA)系統(tǒng)，與OFDM系統(tǒng)相比，每個(gè)子載波間不需要正交，因此并不需要精確的時(shí)間及頻率校準(zhǔn)，而在頻率使用上，NB-CIoT使用三十六個(gè)5kHz頻寬的子載波，而其支援GMSK(Gaussian-shaped Minimum Shift Keying)的調(diào)變，GMSK為恒定包絡(luò)的調(diào)變并且有PSK(Phase Shift Keying)的特性，可提供較高的頻譜效益，并且可以使PA運(yùn)作在飽和區(qū)間，得到更有效率的表現(xiàn)。

可以發(fā)現(xiàn)在NB-CIoT在整體設(shè)計(jì)上和以往LTE系統(tǒng)有非常大的不同，不僅在封包時(shí)間的架構(gòu)上，在各個(gè)使用的通道也重新設(shè)計(jì)，因此對(duì)于營(yíng)運(yùn)商來(lái)說(shuō)，必須要重新設(shè)計(jì)晶片模組，對(duì)于成本及建置的速度上便是一大需要顧及的地方。

NB-LTE與NB-CIoT各有千秋

NB-LTE與NB-CIoT各項(xiàng)技術(shù)的比較如表2所示，在NB-LTE中，大部分與原有LTE系統(tǒng)相同，如使用的接取技術(shù)和FFT與取樣頻率的大小等，但NB-CIoT，卻是截然不同的設(shè)計(jì)規(guī)格。

對(duì)于營(yíng)運(yùn)商來(lái)說(shuō)，NB-LTE能夠與舊有的系統(tǒng)直接套用，無(wú)須耗費(fèi)太大的成本，并且能夠快速度布建在原有的蜂巢式網(wǎng)路基站中，而NB-CIoT中，不論在封包設(shè)計(jì)、取樣頻率或子載波頻寬大小上，都與原本LTE不同，但正由于其是專為物聯(lián)網(wǎng)所重新設(shè)計(jì)的規(guī)格，因此它在各樣應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的特性上，會(huì)比NB-LTE更加地適合，如在取樣頻率上，NB-LTE依舊是1.92MHz，這在設(shè)備的成本上依舊會(huì)是一大考量，而NB-CIoT的取樣頻率就降至240kHz，便可以大幅降低設(shè)備成本以及耗電量。

NB-CIoT的CP也較NB-LTE更加地長(zhǎng)，便更能夠抵抗時(shí)間的延遲，使傳輸距離可以更遠(yuǎn)，所以NB-LTE與NB-CIoT都各有不同的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，因此最后定案的技術(shù)與運(yùn)作模式可能要等到3GPP所訂出之標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范后才能明朗化。

最終的NB-IoT的版本可能是這兩個(gè)版本中選擇一個(gè)，或是兩個(gè)技術(shù)盡量融合成一個(gè)版本，但有幾項(xiàng)技術(shù)原則必須要存在，包括：NB-IoT要同時(shí)支援Standalone、Guard Band及In Band的三種布建方式；使用180kHz的頻寬；在下行鏈路使用OFDMA的系統(tǒng)；在上鏈?zhǔn)褂肎MSK或SC-FDMA系統(tǒng)；在L2以上的技術(shù)與通信規(guī)范，要盡量與原有LTE系統(tǒng)重用。

NB-IoT勢(shì)在必行

在未來(lái)進(jìn)入萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，各種后端應(yīng)用相繼產(chǎn)生，因此要如何使這些應(yīng)用徹底地實(shí)現(xiàn)，以及營(yíng)運(yùn)商要如何在這當(dāng)中分得其中一塊大餅，NB-IoT無(wú)疑是一個(gè)必要推行的技術(shù)，由于如SIGFOX或LoRa，其使用免授權(quán)頻段，對(duì)于資料可靠性和安全性是一大考量，重要的是營(yíng)運(yùn)商如何在其中獲取利益也是須要考量的部分，而NB-IoT由既有的LTE網(wǎng)路架構(gòu)，再更新其部分設(shè)備元件，便能夠快速地打入物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，對(duì)于未來(lái)一日千里的通訊發(fā)展及需求，建置及部署的速度無(wú)疑是非常關(guān)鍵的考量，并且其使用的是授權(quán)頻段，對(duì)于資料的安全性及可靠度便大大的提升，且可以減少許多不必要的干擾問(wèn)題，在今年(2016)的年中預(yù)計(jì)會(huì)定出一版NB-IoT的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，屆時(shí)便能夠看見(jiàn)將來(lái)的窄頻物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。