3GPP R14針對NB-IoT進行多項效能的強化，強化NB-IoT定位、移動性等性能，並實現更低的終端功耗。隨著NB-IoT規格的完善、在亞洲國家的應用發展越趨成熟，也吸引歐美電信營運商紛紛投入NB-IoT布局，使得NB-IoT發展備受矚目。
3GPP R13核心協定於2016年6月凍結，此後，在亞洲尤其是中國市場的強力推動下，NB-IoT產業有了驚人的發展，至2018年末，超過108家營運商在57個國家投資NB-IoT，在33個國家部署了超過50個商用網路與數十個實驗網路。
受此自東方掀起的強力風潮的影響，無論是LoRa和Sigfox的故鄉歐洲，還是首先建設了eMTC網路的美國，營運商紛紛投入NB-IoT網路建設。2017、2018年的NB-IoT中國市場方興未艾，智慧電表起步最早成為最成熟的NB-IoT應用。而以NB-IoT智慧煙霧報警器為基礎的智慧消防應用，以NB-IoT追蹤定位裝置為核心的電動車監控和防盜系統等也成為政府提供高科技、高品質公共服務的選項。原本模糊的LPWAN技術需求，也在這些探索實踐中變得日益具體。例如智慧量表領域中，成本是重要的考量因素；而智慧門鎖應用中，功耗是重要問題；在動產定位追蹤方面，體積是關鍵要素。如今能夠透過對比觀察R13實際應用情況與R14的技術演進，從技術標準一窺未來NB-IoT應用的發展。
R14優化NB-IoT多項效能
R14版本提供的第一個重大改變是新增一種更低發射功率的終端。NB-IoT R13版本中，終端(UE)的最大發射功率為23dBm，而R14版本新引入了一種更低功率級別的UE，其最大發射功率為14dBm。這一改變有利於如智慧門鎖、智慧停車系統的地磁感測器等對待機時間有較高要求的被動設備更有效率地節約電池電量，並伴有降低終端成本的額外好處。由於此類終端最大路損MCL=164-(23-14)=155dBm，其對網路的覆蓋要求自然要高些；為了使此類低發射功率的終端能夠更好地接入NB-IoT網路，R14版本在社區選擇和接入時，允許更多的重複次數和更大的功率偏置設置。
第二項改變是在改進負載均衡狀況的方向上做出的努力。在NB-IoT標準中，承載NPSS\NSSS\NPBCH\SIB\SI\Paging等系統廣播資訊的通道被稱為錨定載波，空閒狀態的UE均駐留於此；而通過RRC連接的建立，UE將被重配置到非錨定載波上，PRACH消息在R13版本中只能配置在錨定載波上。R14版本則新增SIB22，用於廣播非錨定載波的配置，允許Paging和NPRACH配置到非錨定載波上，社區最多可配置15個非錨定載波。此項性能提升直面物聯網巨量連接帶來的強大的呼吸效應。典型的例子是中國電信與空調廠商在大學校園所推廣的空調租賃專案，學生放學時間同時回到寢室並打開空調，此時隨機接入衝突的概率就大大增加，造成RRC建立成功率的驟然下降。更多的PRACH資源，恰恰是白色家電智慧化這個千億級市場所急需的。
第三項重要提升是對於NB-IoT網路移動性的改善。移動性差是限制當前NB-IoT在定位追蹤等行動終端應用中的主要桎梏。R14中NB-IoT控制面CIoT EPS優化方案引入了RRC連接重建和S1 eNB Relocation Indication流程。RRC連接重建時，原基站可以透過S1 eNB Relocation Indication流程把沒有下發的NAS資料發還MME，MME再透過新基站下發給UE。用戶面CIoT EPS優化方案在無線鏈路失敗時，使用LTE原有切換流程中的資料前轉功能。這樣一來，至少在基站側，打開了切換和社區重選的通路。
第四項為NB在行動終端中應用助力的改變是定位功能的增強。R14版本支援多種定位方式並允許終端選擇。一是E-CID定位，這是根據系統資訊中UE所在的地理位置和無線資源的測量資訊，來進行UE位置的定位。此種方式不須終端進行支援配合，但誤差也較大，可能達到數百公尺。二是OTDOT定位，需要UE和eNodeB支援PRS，基站使用新的專用定位訊號NB-IoT NPRS，UE通過測量3個或以上基站資訊，確定精準位置。
第五項是定義了新的終端類別Category NB2，此類終端上下行TBS可達2,356bits，同時支援2個HARQ進程，透過UE能力中的twoHARQ-Processes-r14欄位指示。上下行峰值速率可達79.2Kbps。此項改變體現了技術標準設計者兩條重要的思路：其一是對「以NB代替2G網路」的思路給予強力的支援，79.2Kbps已超過GPRS 53.6Kbps的速度，可以承載現存大多數的2G物聯網業務，甚至存在支援語音的可能；另一點是NB標準與eMTC標準的相互借鑒，在R14和R15版本中，eMTC將具有更多對低功耗的支援，而NB-IoT則在數傳能力和移動性支援上進一步向eMTC網路接近，為替代EDGE做出更充分的準備。
最後是對多播/組播業務的支援，在R14版本中，NB-IoT引入了MBMS，使用單社區SC-PTM方式，通過SC-MTCH向空閒態發送廣播消息。連接態的終端無法接收廣播業務，也不支援MBSFN。多/組播業務曾經因為被利用於打非法廣告而在中國受到管制，但在物聯網應用中，多/組播業務具有更為明顯的價值。廣播下行資料與FOTA功能相結合，是物聯網終端升級時一種非常有優勢的技術選擇。
面向2019年，芯訊通將推出eMTC/NB-IoT雙模解決方案與NB-IoT單模解決方案，新模組將支援3GPP R14的所有特性，並且在體積、功耗和安全性上做出進一步的改善。
(本文作者為芯訊通業務拓展部高級經理)