文献综述（或调研报告）：
窄带物联网（NB-IoT）是3GPP版本13中引入的一项新的蜂窝技术，用于为物联网（IoT）提供广域覆盖。NB-IoT系统采用了基于LTE演进的分组核心网（EPC）网络架构，并结合NB-IoT系统的大连接、小数据、低功耗、低成本、深度覆盖等特点对现有4G网络架构和处理流程进行了优化。
NB-IoT 的网络架构包括：NB-IoT终端、演进的统一陆地无线接入网络（E-UTRAN）基站（即eNodeB）、归属用户签约服务器（HSS）、移动性管理实体（MME）、服务网关（SGW）、公用数据网（PDN）网关（PGW）、服务能力开放单元（SCEF）、第三方服务能力服务器（SCS）和第三方应用服务器（AS）。和现有4G网络相比，NB-IoT网络主要增加了业务能力开放单元（SCEF）来优化小数据传输和支持非IP数据传输。
NB-IoT物理信道基于传统LTE设计。接下来将概述NB-IoT的物理信道。
（1）NB-IoT的下行链路
NB-IoT的下行链路基于与LTE相同的15kHz子载波间隔的正交频分多址（OFDMA）。时隙，子帧和帧持续时间分别是0.5ms、1ms和10ms，与LTE中的相同。此外，循环前缀（CP）持续时间和每时隙OFDM符号数量的时隙格式也与LTE中的相同。实质上，NB-IoT载波在频域中使用一个LTE物理资源块（PRB），即总共180kHz的十二个15kHz子载波。通过重复使用与LTE相同的OFDM设置确保与下行链路中的LTE共存。
（2）NB-IoT的上行链路
NB-IoT 系统上行链路的传输带宽为180kHz，支持两种子载波间隔：3.75kHz和15kHz。3.75kHz子载波间隔可以提供更大的系统容量，15kHz子载波间隔有更好的LTE兼容性。上行链路支持单子载波和多子载波传输，无论是单子载波还是多子载波，上行都是基于单载波频分多址（SC-FDMA）的多址技术。对于15kHz子载波间隔，NB-IoT上行帧结构和LTE相同；对于 3.75kHz 子载波间隔，NB-IoT 新定义了一个2ms长度的窄带时隙，最小化NB-IoT符号和LTE探测参考信号（SRS）之间的冲突。NB-IoT系统也缩减了上行物理信道类型，重新设计了部分上行物理信道，包括：重新设计了窄带物理随机接入信道（NPRACH）、窄带物理上行链路共享信道（NPUSCH）；不支持物理上行控制信道（PUCCH）。
在空中接口方面，NB-IoT系统相比于LTE系统，在功能上做了大幅简化，相应的无线资源控制（RRC）处理过程也明显减少，空中接口信令流程被大幅缩减。由于NB-IoT系统功能的简化，系统消息的类型减少且每个系统消息需要包含的信息也相应减少，而物理层广播信道的重新设计使得NB-IoT系统的主信息块（MIB）消息也不同于LTE系统，因此，在NB-IoT系统中最终重新定义了一套系统消息，各条系统消息基本沿用了LTE相应系统消息的功能。为了提升资源效率，NB-IoT中系统消息的调度方式由LTE采用的动态调度改为半静态调度。同时，NB-IoT系统的系统消息处理采用了一系列机制来降低终端接收系统消息带来的功耗和网络发送系统消息带来的资源占用。为了满足NB-IoT终端超长待机时间的要求，NB-IoT系统的寻呼机制也进行了优化，支持以超帧为单位的长达3个小时的扩展非连续接收（DRX）。为了提升终端在扩展DRX周期内的寻呼接收成功率，NB-IoT系统引入了寻呼传输窗（PTW），允许在PTW内多次寻呼终端。
总之，与现有 LTE 系统对比，窄带物联网（NB-IoT）针对物理层、空中接口、接入网、核心网引入的各项优化特性能够很好地满足物联网低功耗、低成本、深度覆盖的典型需求，在标准体系统一、扩展能力上具有巨大优势，必将成为物联网技术及产业链发展的有力推动者。
