計(jì)劃在全球?qū)嵤┪锫?lián)網(wǎng)或需要升級現(xiàn)有2G和3G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的公司有多種LTE物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)可供選擇。

首先，有兩個(gè)新的LTE標(biāo)準(zhǔn)：NB IoT代表窄帶物聯(lián)網(wǎng);而Cat-M1也被稱為LTE-M，是專為IoT設(shè)計(jì)的。它們引起了廣泛的關(guān)注，被認(rèn)為是將推動(dòng)下一代蜂窩IoT部署的技術(shù)。運(yùn)營商已經(jīng)開始部署這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

然后，您可能沒有聽說過第三種選擇，但它最適合當(dāng)今的全球物聯(lián)網(wǎng)部署：稱為Category 1 (Cat-1)的LTE標(biāo)準(zhǔn)。

繼續(xù)閱讀，我們將解釋這三種標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)知識，研究它們的優(yōu)點(diǎn)和局限性，然后詳細(xì)說明為什么應(yīng)該考慮Cat-1。

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什么是NB-IoT?

NB-IoT是第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)作為蜂窩通信LTE標(biāo)準(zhǔn)第13版的一部分開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。這是一種低功率，廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)，在許可頻譜上運(yùn)行，專為具有低帶寬需求的IoT設(shè)備而設(shè)計(jì)。

與其他現(xiàn)有蜂窩標(biāo)準(zhǔn)相比，它價(jià)格低廉，提供了更好的室內(nèi)覆蓋范圍，消耗的功率更少，因此具有更長的電池壽命。

NB-IoT在半雙工模式下的上行速度為66kbps，下載速度為26kbps，這意味著數(shù)據(jù)一次只能流向一個(gè)方向。它還有1.6到10秒的延遲。

NB-IoT在非常狹窄的帶寬(180 kHz)中運(yùn)行，可以部署在LTE網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)帶部分，即頻譜中未使用部分的通道之間。

因此，它最適合需要少量、間歇性數(shù)據(jù)傳輸且延遲無關(guān)緊要的簡單IoT設(shè)備。

蜂窩技術(shù)提供遠(yuǎn)程支持和強(qiáng)大的信號穿透能力，因此適合長距離和室內(nèi)或地下使用。但是它無法處理蜂窩塔臺的切換，因此只能用于固定式IoT應(yīng)用。

NB-IoT的用例包括智能燃?xì)獗怼⑺砗碗姳?、智能城市?yīng)用(例如智能路燈和停車傳感器)以及其他不發(fā)送頻繁或大量數(shù)據(jù)的遙感應(yīng)用。其中包括HVAC控制，工業(yè)監(jiān)控器和監(jiān)控灌溉系統(tǒng)并檢測泄漏的農(nóng)業(yè)傳感器。

什么是Cat-M1?

Cat-M1也稱為LTE-M，也是3GPP作為LTE標(biāo)準(zhǔn)第13版的一部分開發(fā)的低成本LPWAN技術(shù)。它是NB-IoT的補(bǔ)充技術(shù)，速度更快，上傳和下載速度為1Mbps，延遲時(shí)間更低，為10到15毫秒。

Cat-M1提供足夠快的帶寬，可以替代許多當(dāng)前的2G和3G IoT應(yīng)用程序。它與NB-IoT在其他方面有所不同：Cat-M1支持蜂窩塔式越區(qū)切換，因此可與移動(dòng)應(yīng)用程序配合使用，例如資產(chǎn)跟蹤和車隊(duì)管理。它還支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序中的語音功能，例如醫(yī)療警報(bào)設(shè)備和家庭報(bào)警系統(tǒng)，在這些應(yīng)用中，人們說話的能力是很重要的。

該標(biāo)準(zhǔn)使用1.4 MHz的帶寬，還具有足夠的吞吐量，可以將固件，軟件和其他安全更新傳輸?shù)絀oT設(shè)備(包括完整的Linux操作系統(tǒng))，而NB-IoT無法做到。此外，Cat-M1支持全雙工和半雙工，這意味著公司可以通過選擇半雙工來降低功耗并延長電池壽命。

Cat-M1的良好應(yīng)用案例包括可穿戴設(shè)備，如健身腕帶、智能手表和自動(dòng)柜員機(jī)(ATM)，以及資產(chǎn)跟蹤、健康監(jiān)視器和警報(bào)。它還與窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT有一些交叉，可以與智能電表和工業(yè)監(jiān)視器一起工作。

什么是Cat-1?

Cat-1是為需要中、低帶寬的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)的。它是3GPP標(biāo)準(zhǔn)的第8版的一部分，所以它是一個(gè)較老的，但仍然是當(dāng)前的技術(shù)。

Cat-1(在全球運(yùn)營商中已被廣泛采用)提供的上傳速度為5Mbps，下載速度為10Mbps，延遲為50到100毫秒。在全雙工模式下，它使用高達(dá)20 MHz的帶寬，并支持塔切換。

Cat-1可以管理NB-IoT和Cat-M1支持的低功耗應(yīng)用程序，但它也可以支持更高的帶寬需求，因?yàn)樗人膬蓚€(gè)同類產(chǎn)品提供更好的性能和更低的延遲。另一方面，與NB-IoT和Cat-M1相比，Cat-1耗電量更大，信號范圍略短。

Cat-1還支持語音和移動(dòng)IoT應(yīng)用程序，還為2G和3G應(yīng)用程序(例如資產(chǎn)跟蹤，智能電表和其他遠(yuǎn)程傳感器)提供了良好的遷移路徑。

其他良好的用例包括可穿戴設(shè)備、銷售點(diǎn)終端、自動(dòng)柜員機(jī)、零售亭、視頻監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療、消費(fèi)電子設(shè)備和一些車輛遠(yuǎn)程信息處理數(shù)據(jù)。它還支持共享移動(dòng)應(yīng)用，如自行車和滑板車租賃，以及復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，如數(shù)字標(biāo)牌和自動(dòng)無人機(jī)送貨。

但是，Cat-1的速度不足以滿足未來自動(dòng)駕駛汽車的需求。為了滿足更高的帶寬需求，Cat-4 LTE標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了50Mbps的上傳速度和150Mbps的下載速度，可以更好地處理視頻監(jiān)控和其他實(shí)時(shí)視頻應(yīng)用以及車載熱點(diǎn)和車載信息娛樂系統(tǒng)。

未來的5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)將提供高速、低延遲的通信，以支持自動(dòng)駕駛汽車、醫(yī)療保健中的遠(yuǎn)程手術(shù)以及未來的其他高帶寬應(yīng)用。

窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT和Cat-M1 (LTE-M)的現(xiàn)狀和當(dāng)前局限性

研究人員預(yù)計(jì)，隨著更多運(yùn)營商在未來幾年實(shí)施這兩項(xiàng)技術(shù)，將穩(wěn)步采用運(yùn)行在窄帶物聯(lián)網(wǎng)和Cat-M1網(wǎng)絡(luò)上的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

根據(jù)2019年11月的《愛立信移動(dòng)性報(bào)告》，到2025年底，NB-IoT和Cat-M1預(yù)計(jì)將占所有蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接的52%。類似地，在另一項(xiàng)研究中，分析公司ABI Research 預(yù)測到2026年，NB-IoT和Cat-M1將占36億LPWAN連接的60%。

盡管NB-IoT和Cat-M1提供了許多好處，但目前這兩種技術(shù)都存在一些局限性，即它們?nèi)匀皇切屡d技術(shù)，并且在全球范圍內(nèi)覆蓋范圍仍然有限。

全球覆蓋和漫游能力。北美、歐洲和亞洲的運(yùn)營商已經(jīng)開始采用這兩種技術(shù)，但由于NB-IoT和Cat-M1是互補(bǔ)技術(shù)，一些運(yùn)營商選擇同時(shí)支持這兩種技術(shù)。事實(shí)上，根據(jù)愛立信移動(dòng)報(bào)告，截至2019年11月，在部署了NB-IoT或Cat-M1的114家服務(wù)提供商中，近25%已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這兩種服務(wù)。

但是，盡管運(yùn)營商在采用NB-IoT和Cat-M1方面取得了進(jìn)展，但它們尚未在全球廣泛部署。這限制了漫游功能。如果您的公司有一個(gè)特定的物聯(lián)網(wǎng)用例，需要在Cat-M1網(wǎng)絡(luò)上的運(yùn)營商之間漫游，則由于采用率仍然有限，可能無法實(shí)現(xiàn)。

真的是低功耗嗎? 實(shí)際上，NB-IoT和Cat-M1的功耗比Cat-1、2G和3G網(wǎng)絡(luò)等以前的蜂窩技術(shù)要少。新標(biāo)準(zhǔn)還包括一些其他省電功能，可以進(jìn)一步降低功耗并延長IoT設(shè)備的電池壽命。但是，這些高度吹捧的功能可能無法兌現(xiàn)其承諾，因?yàn)檫\(yùn)營商可能未完全支持它們。

更具體地說，NB-IoT和Cat-M1設(shè)備可通過以下兩項(xiàng)功能長時(shí)間睡眠：省電模式(PSM)和擴(kuò)展不連續(xù)接收(eDRX)。借助PSM，使用NB-IoT和Cat-M1的IoT設(shè)備可以無限期休眠，然后在預(yù)定時(shí)間喚醒以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

使用eDRX，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以將尋呼周期從正常的1.28秒間隔增加到10.24秒。eDRX技術(shù)使IoT設(shè)備能夠休眠預(yù)定義數(shù)量的超幀或10.24秒的倍數(shù)，因此NB-IoT設(shè)備可以休眠多達(dá)三個(gè)小時(shí)，而Cat-M1設(shè)備可以休眠多達(dá)40分鐘 。

但是，由于eDRX和PSM的使用不完全由IoT設(shè)備決定，因此對eDRX和PSM節(jié)省的電量存在潛在的限制。實(shí)際上，這取決于每個(gè)特定的載波以及每個(gè)載波是否支持所有可用的低功率模式。運(yùn)營商可能僅會采用部分低功耗模式，這意味著IoT設(shè)備可能無法充分發(fā)揮eDRX和PSM的優(yōu)勢。

為什么Cat-1是當(dāng)今的最佳選擇

今天需要在全球部署物聯(lián)網(wǎng)的公司應(yīng)該考慮Cat-1，因?yàn)镃at-M1和NB-IoT這兩種新替代品在大多數(shù)市場還沒有準(zhǔn)備好。

相比之下，Cat-1現(xiàn)在已經(jīng)可以使用，并且得到了全世界運(yùn)營商的廣泛支持。它成本低，在物聯(lián)網(wǎng)部署中很受歡迎，價(jià)格與目前的Cat-M1和NB-IoT模塊差不多。盡管它確實(shí)比Cat-M1和NB-IoT消耗更多功率，但它確實(shí)使用了相當(dāng)?shù)偷墓β什⒅С指L的距離。

省電很重要。但我們可以這樣看：2G和3G并不是低能耗技術(shù)。隨著2G和3G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)閉，需要升級物聯(lián)網(wǎng)部署的公司會發(fā)現(xiàn)，Cat-1比舊的2G和3G網(wǎng)絡(luò)更節(jié)能。

毫無疑問，Cat-M1和NB-IoT是未來。實(shí)際上，3GPP計(jì)劃發(fā)展NB-IoT和Cat-M1并將其合并為5G標(biāo)準(zhǔn)。

但Cat-1和LTE通常不會很快消失。運(yùn)營商仍處于5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期階段，因此，LTE網(wǎng)絡(luò)將至少在幾年內(nèi)保持事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。即使在那之后，LTE網(wǎng)絡(luò)和Cat-1仍將存在，并且在一段時(shí)間內(nèi)不會被淘汰。

簡單地說，如今需要在全球部署物聯(lián)網(wǎng)或從2G和3G網(wǎng)絡(luò)升級的公司，不能等待Cat-M1和NB-IoT作為一項(xiàng)技術(shù)在全球擴(kuò)張和成熟。Cat-1是一個(gè)可行的、強(qiáng)大的解決方案，在今天和未來幾年，為您當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)需求提供最廣泛、最徹底的覆蓋。