計劃在全球實施物聯網或需要升級現有2G和3G蜂窩網絡的公司有多種LTE物聯網標準可供選擇。

首先，有兩個新的LTE標準：NB IoT代表窄帶物聯網;而Cat-M1也被稱為LTE-M，是專為IoT設計的。它們引起了廣泛的關注，被認為是將推動下一代蜂窩IoT部署的技術。運營商已經開始部署這兩個標準。

然后，您可能沒有聽說過第三種選擇，但它最適合當今的全球物聯網部署：稱為Category 1 (Cat-1)的LTE標準。

繼續閱讀，我們將解釋這三種標準的基礎知識，研究它們的優點和局限性，然后詳細說明為什么應該考慮Cat-1。

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什么是NB-IoT?

NB-IoT是第三代合作伙伴計劃(3GPP)作為蜂窩通信LTE標準第13版的一部分開發的標準。這是一種低功率，廣域網(LPWAN)技術，在許可頻譜上運行，專為具有低帶寬需求的IoT設備而設計。

與其他現有蜂窩標準相比，它價格低廉，提供了更好的室內覆蓋范圍，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，這意味著數據一次只能流向一個方向。它還有1.6到10秒的延遲。

NB-IoT在非常狹窄的帶寬(180 kHz)中運行，可以部署在LTE網絡的保護帶部分，即頻譜中未使用部分的通道之間。

因此，它最適合需要少量、間歇性數據傳輸且延遲無關緊要的簡單IoT設備。

蜂窩技術提供遠程支持和強大的信號穿透能力，因此適合長距離和室內或地下使用。但是它無法處理蜂窩塔臺的切換，因此只能用于固定式IoT應用。

NB-IoT的用例包括智能燃氣表、水表和電表、智能城市應用(例如智能路燈和停車傳感器)以及其他不發送頻繁或大量數據的遙感應用。其中包括HVAC控制，工業監控器和監控灌溉系統并檢測泄漏的農業傳感器。

什么是Cat-M1?

Cat-M1也稱為LTE-M，也是3GPP作為LTE標準第13版的一部分開發的低成本LPWAN技術。它是NB-IoT的補充技術，速度更快，上傳和下載速度為1Mbps，延遲時間更低，為10到15毫秒。

Cat-M1提供足夠快的帶寬，可以替代許多當前的2G和3G IoT應用程序。它與NB-IoT在其他方面有所不同：Cat-M1支持蜂窩塔式越區切換，因此可與移動應用程序配合使用，例如資產跟蹤和車隊管理。它還支持物聯網應用程序中的語音功能，例如醫療警報設備和家庭報警系統，在這些應用中，人們說話的能力是很重要的。

該標準使用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到IoT設備(包括完整的Linux操作系統)，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的良好應用案例包括可穿戴設備，如健身腕帶、智能手表和自動柜員機(ATM)，以及資產跟蹤、健康監視器和警報。它還與窄帶物聯網NB-IoT有一些交叉，可以與智能電表和工業監視器一起工作。

什么是Cat-1?

Cat-1是為需要中、低帶寬的物聯網設備設計的。它是3GPP標準的第8版的一部分，所以它是一個較老的，但仍然是當前的技術。

Cat-1(在全球運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支持的低功耗應用程序，但它也可以支持更高的帶寬需求，因為它比它的兩個同類產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IoT應用程序，還為2G和3G應用程序(例如資產跟蹤，智能電表和其他遠程傳感器)提供了良好的遷移路徑。

其他良好的用例包括可穿戴設備、銷售點終端、自動柜員機、零售亭、視頻監控、聯網醫療、消費電子設備和一些車輛遠程信息處理數據。它還支持共享移動應用，如自行車和滑板車租賃，以及復雜的物聯網設備，如數字標牌和自動無人機送貨。

但是，Cat-1的速度不足以滿足未來自動駕駛汽車的需求。為了滿足更高的帶寬需求，Cat-4 LTE標準達到了50Mbps的上傳速度和150Mbps的下載速度，可以更好地處理視頻監控和其他實時視頻應用以及車載熱點和車載信息娛樂系統。

未來的5G蜂窩網絡將提供高速、低延遲的通信，以支持自動駕駛汽車、醫療保健中的遠程手術以及未來的其他高帶寬應用。

窄帶物聯網NB-IoT和Cat-M1 (LTE-M)的現狀和當前局限性

研究人員預計，隨著更多運營商在未來幾年實施這兩項技術，將穩步采用運行在窄帶物聯網和Cat-M1網絡上的物聯網設備。

根據2019年11月的《愛立信移動性報告》，到2025年底，NB-IoT和Cat-M1預計將占所有蜂窩物聯網連接的52%。類似地，在另一項研究中，分析公司ABI Research 預測到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，但目前這兩種技術都存在一些局限性，即它們仍然是新興技術，并且在全球范圍內覆蓋范圍仍然有限。

全球覆蓋和漫游能力。北美、歐洲和亞洲的運營商已經開始采用這兩種技術，但由于NB-IoT和Cat-M1是互補技術，一些運營商選擇同時支持這兩種技術。事實上，根據愛立信移動報告，截至2019年11月，在部署了NB-IoT或Cat-M1的114家服務提供商中，近25%已經實現了這兩種服務。

但是，盡管運營商在采用NB-IoT和Cat-M1方面取得了進展，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特定的物聯網用例，需要在Cat-M1網絡上的運營商之間漫游，則由于采用率仍然有限，可能無法實現。

真的是低功耗嗎? 實際上，NB-IoT和Cat-M1的功耗比Cat-1、2G和3G網絡等以前的蜂窩技術要少。新標準還包括一些其他省電功能，可以進一步降低功耗并延長IoT設備的電池壽命。但是，這些高度吹捧的功能可能無法兌現其承諾，因為運營商可能未完全支持它們。

更具體地說，NB-IoT和Cat-M1設備可通過以下兩項功能長時間睡眠：省電模式(PSM)和擴展不連續接收(eDRX)。借助PSM，使用NB-IoT和Cat-M1的IoT設備可以無限期休眠，然后在預定時間喚醒以發送和接收數據。

使用eDRX，物聯網設備可以將尋呼周期從正常的1.28秒間隔增加到10.24秒。eDRX技術使IoT設備能夠休眠預定義數量的超幀或10.24秒的倍數，因此NB-IoT設備可以休眠多達三個小時，而Cat-M1設備可以休眠多達40分鐘 。

但是，由于eDRX和PSM的使用不完全由IoT設備決定，因此對eDRX和PSM節省的電量存在潛在的限制。實際上，這取決于每個特定的載波以及每個載波是否支持所有可用的低功率模式。運營商可能僅會采用部分低功耗模式，這意味著IoT設備可能無法充分發揮eDRX和PSM的優勢。

為什么Cat-1是當今的最佳選擇

今天需要在全球部署物聯網的公司應該考慮Cat-1，因為Cat-M1和NB-IoT這兩種新替代品在大多數市場還沒有準備好。

相比之下，Cat-1現在已經可以使用，并且得到了全世界運營商的廣泛支持。它成本低，在物聯網部署中很受歡迎，價格與目前的Cat-M1和NB-IoT模塊差不多。盡管它確實比Cat-M1和NB-IoT消耗更多功率，但它確實使用了相當低的功率并支持更長的距離。

省電很重要。但我們可以這樣看：2G和3G并不是低能耗技術。隨著2G和3G網絡的關閉，需要升級物聯網部署的公司會發現，Cat-1比舊的2G和3G網絡更節能。

毫無疑問，Cat-M1和NB-IoT是未來。實際上，3GPP計劃發展NB-IoT和Cat-M1并將其合并為5G標準。

但Cat-1和LTE通常不會很快消失。運營商仍處于5G網絡建設的初期階段，因此，LTE網絡將至少在幾年內保持事實上的標準。即使在那之后，LTE網絡和Cat-1仍將存在，并且在一段時間內不會被淘汰。

簡單地說，如今需要在全球部署物聯網或從2G和3G網絡升級的公司，不能等待Cat-M1和NB-IoT作為一項技術在全球擴張和成熟。Cat-1是一個可行的、強大的解決方案，在今天和未來幾年，為您當前的物聯網需求提供最廣泛、最徹底的覆蓋。