選擇LTE標準

當您設計蜂窩物聯網產品時，您必須從一開始就規劃連接。很快，你就面臨一個艱難的選擇：選擇LTE標準。你應該為哪個4G LTE(或5G NR)標準設計?答案將決定您的連接技術的發展方向，從使用哪種芯片組和模塊到與您合作的移動網絡運營商。

如果您正在為大規模物聯網部署進行設計，從智能電表到可穿戴消費設備再到工業自動駕駛汽車，LTE蜂窩網絡為您提供了四種選擇。(隨著2030年的到來，這些可能會發生變化，4G LTE網絡將讓位于5G新無線電[NR]…但我們將在另一篇文章中討論這一轉變及其對設備制造商的影響。)目前，請繼續閱讀關于哪種LTE標準將為您的產品提供最大價值的提示，包括每種標準的常見使用案例。

面向大規模物聯網的4種LTE標準

今天的大規模物聯網連接生態系統提供了這些LTE標準，每個標準都適用于不同的場景。以下是今天的選擇，以及每種選擇的一些標準應用:

1、LTE Cat 1

長期演進(LTE)網絡規定了數據在蜂窩網絡中傳輸時的大小限制。在2008年，標準化權威3GPP發布了版本8，其沿著五個類別定義了用戶設備(UE)的規范。

其中的第一個類別—LTE Cat 1—定義了每秒上傳5兆字節(5 Mbps UL)和下載10 Mbps(10 Mbps下行)的最大數據傳輸速率。這使得LTE Cat 1成為第一個專為物聯網設計的標準，物聯網通常要求比手機上的網飛流更低的數據速率。

你可能認為2008年首次出現的標準已經過時了。事實上，情況正好相反:因為LTE Cat 1是一項成熟的技術，它基本上隨處可用，并且它提供了足夠的數據吞吐量來支持各種各樣的用例。事實并非總是如此，我們將在關于NB-IoT和Cat-M的報道中討論該列表中的第三和第四項。

2、LTE Cat 1bis

LTE Cat 1模塊使用兩根天線。對于希望節省空間或削減成本的設備制造商來說，一個天線可能更合適。進入LTE Cat 1bis，它本質上是LTE Cat 1標準(5 Mbps UL和10 Mbps DL)在單天線硬件上的一個版本。

與雙天線模塊相比，Cat 1bis模塊可能會失去一些覆蓋范圍，但這種差異很少轉化為用戶體驗。當se quans——Calliope芯片組(第一個針對Cat 1優化的LTE平臺)的生產商——進行現場測試時，他們發現與雙天線Cat 1模塊相比，單天線僅損失了幾個分貝的覆蓋范圍，并且該平臺的高級信號處理技術可以減輕這種損失。

此外，蜂窩網絡通常受到上行鏈路的限制，導致客戶在使用一根或兩根天線時感受到的差異很小，甚至沒有差異，正如數百萬客戶在現實部署中僅使用一根天線所報告的那樣。這表明了Cat 1bis優化平臺在提供幾乎等同于Cat 1性能的同時提供成本改進的相關性。最后，需要強調的是，任何Cat 1網絡都可以啟用Cat 1bis設備，而無需進行任何網絡更改或升級。

所有這些都使得LTE Cat 1bis成為具有中等數據需求(包括語音或視頻數據)的小型設備的絕佳選擇。

LTE Cat 1和LTE Cat 1bis的常見物聯網用例

由于LTE Cat 1和Cat 1bis使用基本相同的基線規范，因此涵蓋了相同類型的應用。區別在于單天線設計是否更適合您的產品，因為它可以節省空間或成本。(好處因項目而異，這就是為什么選擇具有專業知識的芯片/模塊提供商有助于指導您實現理想技術的原因)。此外，當使用新一代專用Cat 1bis模塊時，用戶可以受益于最優化的RF和功耗性能，以及集成GNSS或集成eSIM等附加功能。

這些標準提供了近乎全面的覆蓋，以及比NB-IoT或LTE-M更高的數據限制。這使得它們對于具有不同數據吞吐量需求和/或跨國部署的設備來說特別靈活。LTE Cat 1的常見用例包括:

• 物聯網零售亭
• 車內熱點
• 游戲設備
• 智能電網產品
• 家庭安全系統
• 可穿戴相機
• 銷售點終端
• 健康監視器
• 智能手表

然而，對于較低的數據需求，3GPP確實提供了兩種專為大型物聯網項目設計的LTE標準:NB-IoT和LTE-M。

3、NB-IoT

到2015年，物聯網行業正在尋找更低成本的芯片組和模塊。許多物聯網系統不需要接近5 Mbps UL或10 Mbps下行數據速率。這種需求導致了針對LPWANs的兩種物聯網標準的開發，如3GPP Release 13中所定義的。

窄帶物聯網(NB-IoT)標準是專門為數據需求較低的物聯網設備設計的。在3GPP Release 14中，它將數據速率限制在每秒160千字節(kbps)左右。如果您不需要移動太多數據，NB-IoT的低數據速率可以幫助優化您的物聯網產品的成本、用電量和網絡容量，前提是您的市場覆蓋了NB-IoT。

NB-IoT和LTE-M都需要升級蜂窩網絡，這導致了全球范圍內的非統一部署。在中國、印度和歐洲部分地區，NB-IoT廣泛可用。

NB-IoT的常見物聯網使用案例

由于NB-IoT在所有四種LTE標準中提供了最低的數據限制，因此用例僅限于傳輸非常小的數據包的傳感器。這些通常包括:

• 智能煙霧探測器
• 停車控制系統
• 農業監測產品
• 智能建筑應用(例如，暖通空調和照明控制)
• 污染監測系統
• 工業物聯網傳感器
• 計量應用的一部分(特別是天然氣和水)

4、LTE-M

LTE-M標準在數據限制方面介于NB-IoT和Cat 1之間;它允許高達1.1 Mbps的數據流。除此之外，它與NB-IoT非常相似:針對大規模物聯網系統的成本、功耗和網絡容量進行了優化。

然而，世界上一些地區更新了NB-IoT的蜂窩基礎設施，而不是LTE-M，所以并不是所有地方都可以使用。在北美、日本，以及歐洲的部分地區，LTE-M已經廣泛應用，但在中國或印度根本無法使用。

正如我們提到的，Cat 1在世界上幾乎每個蜂窩網絡上都可用。如果您服務于全球市場，并且您不希望為同一產品管理多個sku而造成令人頭痛的庫存問題，那么cat 1可能是您的最佳選擇。但是，如果您的數據需求介于NB-IoT和Cat 1限制之間，并且您的市場有覆蓋范圍，那么LTE-M可以在大規模物聯網部署中提供巨大的優勢組合。

LTE-M常用物聯網用例

在可用的地方，LTE-M是智能城市應用程序的流行標準，這些應用程序通常要求低延遲，但對數據的需求不高。該標準還用于輕資產跟蹤和監控，以及一些智能設備。LTE-M連接的示例用例包括:

• 艦隊追蹤器
• 資產追蹤器
• 公用事業儀表(煤氣、電、水等)
• 移動個人應急響應系統

LTE-M和Cat 1的用例之間也有很多重疊。LTE-M標準還應用于連接的醫療保健設備、智能手表和銷售點終端等。

LTE-M和Cat 1之間的這一共同點引出了另一個問題:如何確定哪個LTE標準適合您的產品或項目?

幫助確定正確LTE標準的5個問題

每個大型物聯網項目都是不同的，這四種LTE標準中的任何一種都可能為您提供最大的優勢。要做出正確的決定，從回答以下五個問題開始:

你的蜂窩連接目標是什么?

首先確定你的關鍵績效指標(KPI)。你需要手機連接做什么?它必須針對更高的數據吞吐量、更低的功耗、最小的延遲、可靠的正常運行時間或這些因素的某種組合進行優化嗎?一旦你設定了目標，你就可以開始制定實現目標的計劃——但要時刻牢記目標。

你愿意花多少錢?

顯然，限制成本對任何產品的開發都是至關重要的。但是，要在物聯網設備中獲得所有您想要的功能，您可能需要調整您的成本目標。在對您的蜂窩連接進行定價時，請同時考慮模塊成本和數據計劃的持續成本。

你的項目時間表是什么?

為您的產品添加蜂窩連接需要組裝、測試和與MnO的關系，您選擇的標準會影響這些時間表。如果你需要盡快發貨，這可能會改變你對手機技術的選擇。

您計劃在哪里部署物聯網設備?

如上所述，NB-IoT和LTE-M并非在世界各地都可用，盡管它們在一些地區非常成熟，人們可以考慮使用雙模LTE-M/NB-IoT解決方案。如果您覆蓋全球市場，您有兩種選擇:您可以管理每個地區的多個SKU(及其相應的LTE標準)，或者您可以選擇Cat 1或Cat 1bis的全球覆蓋。

你需要多少面向未來的能力?

對你產品的壽命要現實。例如，如果你需要它工作20年，并且不期望在2027年之前推出，你可能需要等待即將到來的5G NR網絡切換。(我們預計這種轉變將在本世紀20年代中期左右開始。)也就是說，我們預計LTE-M和NB-IoT將至少在2035年之前與5G NR共存，私營LTE運營商將在2040年之后繼續保持這種狀態——關鍵是，了解您的產品需要在現場工作多長時間可以幫助您選擇正確的蜂窩標準。

如果這一切看起來令人困惑，那是因為它是!我們能提供的最有幫助的提示是，從一個通過專家咨詢來支持其產品的提供商那里采購您的芯片組和模塊。芯片組生產商是蜂窩連接的專家;與他們合作，為您的海量物聯網產品做出最佳選擇。