• ユーザー機器（UE）の複雑さの軽減
• 電力効率の強化
• 屋内カバレッジの強化
• 膨大な数の低スループットデバイスのサポート

　これらの要件を踏まえると、旧バージョンとの互換性はないものの、同じ周波数域で導入されている現在の3GPPシステムと共存できる「まっさらな」通信手続きを設計するねらいがあったことが分かる。目標は、現在の3GPPのRadio Access Networkノードに「ソフトウェアアップグレード」を実行するだけで、新しいIoTテクノロジーを可能な限り多く導入できるようにすることだ。C-IoTはGSM/GPRSテクノロジー（低価格でカバレッジが広いことから、現在多くの国で主要なM2Mテクノロジーとなっている）に、そしてNB-IoTはLTEテクノロジーに特化している。

　従ってC-IoTは、200kHzのチャネル化を使用し、設計理念を大幅に再利用することで、既存のGSM/GPRSシステムとラジオリソースを共有するよう設計されている。

表1．GSM/GPRSテクノロジーのC-IoTの特徴《クリックで拡大》

　200kHzの半二重接続は、単一のRFチェーンを必要に応じて簡単に統合できる「ワンチップソリューション」を実現する。C-IoTは、この接続を採用するに当たっての複雑さを軽減する。またC-IoTは、ブラインド反復を使用したり、制御チャネルで変更を使用したりするGSMと比べて、MCL（Maximum Coupling Loss、所要最小減衰量）が最大20デシベル向上する。

　一方NB-IoTは、以下の3種類の導入を想定してLTE eNodeBに統合されるよう設計されている。

• インバンド。eNB通信に通常使用されるリソースブロックの一部として統合される
• ガードバンド。最後に使用された物理リソースブロック（PRB）とチャネライゼーションの末端の間の180kHzの未使用周波数域を使用する
• 割り当てられた帯域内のスタンドアロンシステム。ネットワーク事業者が以前所有していたGSM/GPRSシステムからリファームされているチャネルなど

　初期LTEはモバイルブロードバンド用に設計されていたため、IoTサービスの厳しい要件を満たすためにはLTE物理層を大きく変更しなければならない。NB-IoTは、「UE（ユーザー機器）カテゴリNB1」と呼ばれるこれらの通信デバイスがRF部品などのワンチップソリューションになれるよう、単一のPRB（180kHzなど）で動作する。だが、LTEは少なくとも1.4MHzの帯域幅があるUE用に設計されているため、1スロット当たり6PRBを受け取り、処理することができる。従って、単一のPRBを完全に操作するには、データチャネルや制御チャネルなど、物理層の多くの側面の設計を根本的に見直す必要がある。これらの物理チャネルは単一のPRBに含まれている必要があるため、幾つかのサブフレームに徐々に広がる必要がある。事実、NB-IoTのプロビジョニングのために、総計8個の新しいチャネルと参照信号が定義されている。

表2．LTE NB-IoTの特徴《クリックで拡大》

　従って、以前のLTE制御情報は使用されない。そして、帯域内に導入される新しいLTE NB-IoTは現在のeNBラジオリソースを使用する並列のRATと見なすことができる。メリットは、同じハードウェア、そしてもちろん同じRF部品とアンテナを再利用できることであり、これらはソフトウェアでアップグレードすることが可能だ。

　UEカテゴリNB1は、UEカテゴリM1やFDD用の全二重通信など、他のどのUEカテゴリよりもずっと低い帯域幅のユースケース（180 kHzなど、単一のPRB）をベースにしている。 従って、単一のチップ（23デシベルミリ秒のプロビジョニングに必要なフルRFパワーアンプなど）における複雑さが多く軽減されるが、データ転送速度は遅くなる。

　IoT-UEとサービスプロバイダープラットフォーム間でIoT通信のプロビジョニングを行う3GPPシステムを拡張するために、アーキテクチャに変更が行われている。目的は、現在の3GPPシステムを新しいIoT要件（少量パケット転送を少ない回数で実行して電力消費を抑える）に適合させることが1つ、そして加入者管理、セキュリティ、コントロールプレーンデバイスのトリガーなどとして新しいサービスを含めることがもう1つだ。これはRelease 14まで続く。

　「全てのモノ」が接続されるシステムを、これから接続していくためのフレームワーク。それを作り上げるのが「標準」といえるだろう。