什么是CatM?

LTECatM(也稱為LTE-M)是一種低功耗廣域(LPWA)技術，旨在通過蜂窩技術支持“大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)”，即數(shù)千億(!)個物聯(lián)網(wǎng)設備。CatM主要是指CatM1，因為CatM2的采用還需要幾年時間。

LTE無線電技術使用“類別”來區(qū)分連接到LTE網(wǎng)絡的每個設備的功能。例如，Cat1是指可以支持高達10Mbps的下載速度的設備，而Cat4是指可以使用載波聚合并支持高達150Mbps的下載速度的設備。CatM1是指在1.4MHz窄信道上運行的一類設備，觀察到的下載速度在589Kbps范圍內(nèi)，上行鏈路上的下載速度為1.1Mbps(3GPP第14版)。較舊的CatM模塊的速度更低(300Kbps下行鏈路/375Kbps上行鏈路)。

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CatM的主要優(yōu)點

CatM對移動網(wǎng)絡運營商(MNO)和物聯(lián)網(wǎng)建設者都有重要的好處。

MNO的主要好處是CatM設備在更小的頻段(1.4MHz)上運行。這允許他們將更多設備打包到每個蜂窩站點的可用頻譜中。與有源常規(guī)LTE設備相比，典型的LTE蜂窩站點可以支持10倍的有源CatM設備。

物聯(lián)網(wǎng)制造商的主要優(yōu)勢是CatM調(diào)制解調(diào)器使用更少的功率，使功率受限的設備能夠使用具有高級節(jié)能功能的小電池運行數(shù)月或數(shù)年。CatM調(diào)制解調(diào)器在冷啟動時的啟動速度也比Cat1調(diào)制解調(diào)器更快，從而縮短了連接時間。另一個關鍵優(yōu)勢是CatM調(diào)制解調(diào)器的成本往往低于常規(guī)LTE調(diào)制解調(diào)器，這有助于降低硬件成本。

CatM節(jié)能功能

CatM提供多項省電功能，允許物聯(lián)網(wǎng)設備在低功耗模式下運行并延長電池壽命。

省電模式(PSM)

PSM功能允許物聯(lián)網(wǎng)設備長時間休眠而不會被網(wǎng)絡尋呼喚醒。典型的蜂窩設備在兩種模式之間主動轉(zhuǎn)換-IDLE和ACTIVE。當設備不發(fā)送/接收流量時，它會進入空閑狀態(tài)，這會對電池壽命產(chǎn)生積極影響。假設有IP數(shù)據(jù)包需要傳送到設備和設備的網(wǎng)絡頁面。設備必須響應尋呼并轉(zhuǎn)換到ACTIVE模式才能接收流量。這會對功率受限的物聯(lián)網(wǎng)設備產(chǎn)生影響。PSM允許這些物聯(lián)網(wǎng)設備與網(wǎng)絡協(xié)商延長睡眠時間(數(shù)小時或數(shù)天)，并避免在該睡眠周期內(nèi)被尋呼。如果在休眠期間有任何流量到達設備，流量將在網(wǎng)絡中緩沖(至少最后100個字節(jié))并在設備變?yōu)锳CTIVE時傳送。

擴展不連續(xù)接收(eDRX)

eDRX是CatM功能，允許設備長時間休眠并以固定時間間隔(也稱為eDRX周期)喚醒以發(fā)送和接收流量。啟用eDRX的設備需要與網(wǎng)絡協(xié)商eDRX周期，以避免在這些睡眠期間被網(wǎng)絡尋呼。eDRX允許設備使用例如10.24秒的尋呼周期，而不是常規(guī)LTE設備使用的1.28秒尋呼周期。

PSM和eDRX是互補的，都可以由CatM設備使用。eDRX可幫助設備延長睡眠時間，以固定時間間隔喚醒，并且通常會減少設備與網(wǎng)絡之間的“閑聊”。PSM可幫助設備延長睡眠時間——數(shù)小時或數(shù)天。

根據(jù)用例，您可能只需要使用eDRX、PSM或兩者。請注意，并非所有CatM網(wǎng)絡都支持eDRX和PSM，但如今大多數(shù)網(wǎng)絡都支持。我們預計情況會不斷改善，隨著更多網(wǎng)絡開啟這兩個關鍵功能以啟用功率受限的設備。

CatM網(wǎng)絡約束

雖然CatM為功率受限的物聯(lián)網(wǎng)設備提供了巨大的機會，但也存在一些缺點。

• CatM提供低帶寬。盡管CatM支持大約1Mbps的峰值上行速度，但我們的測試表明典型速度約為300Kbps。
• CatM支持尚未在世界范圍內(nèi)廣泛提供。還有許多國家尚未推出CatM網(wǎng)絡。在可預見的未來，M類覆蓋是常規(guī)LTE覆蓋的一個子集。
• 在擁塞的情況下，使用CatM的設備可能會被推離網(wǎng)絡(被搶占)。當蜂窩站點擁塞時，網(wǎng)絡可能會強制那些已連接很長時間的CatM設備斷開連接并在稍后重新連接。

CatM用例

現(xiàn)在應該已經(jīng)很清楚了，CatM最適合功率受限且與應用程序云交換少量流量的物聯(lián)網(wǎng)設備。用例包括資產(chǎn)跟蹤(例如廢物管理)、智能儀表(通常是任何定期報告溫度、空氣質(zhì)量等讀數(shù)的傳感器)和智能灌溉。

一般而言，任何使用小型電池(無法輕松更換或充電)運行的設備都可以從使用CatM中受益匪淺。

LTECat1與CatM

如果您的IoT用例涉及在您的設備和應用程序云之間保持“永遠在線”的連接，那么LTECat1(或Cat3/4)調(diào)制解調(diào)器更適合您的設備。在“永遠在線”模式下，您的設備不會進入睡眠狀態(tài)，您沒有利用CatM提供的任何省電功能，但同時面臨著低帶寬連接和當您連接的本地蜂窩站點擁塞時，被迫斷開連接。

常規(guī)LTE覆蓋范圍遠優(yōu)于CatM覆蓋范圍。有些國家/地區(qū)不提供CatM，即使可用，也并非該國家/地區(qū)的所有移動網(wǎng)絡運營都支持CatM。因此，當您將CatM用于IoT設備時，它會自動轉(zhuǎn)化為與可用連接提供商相關的選項更少。

如果您的設備經(jīng)常向/從網(wǎng)絡傳輸大量數(shù)據(jù)，則常規(guī)LTE調(diào)制解調(diào)器可能是比CatM調(diào)制解調(diào)器更好的選擇。CatM連接提供的低帶寬意味著設備必須保持在線更長時間才能傳輸大文件。

如果您使用的是PPP(點對點協(xié)議)，則某些CatM低功耗模式不受支持。當使用PPP時，這些調(diào)制解調(diào)器會阻止進入低功率模式。