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物联网通信中NB-IoT、Cat.1、Cat.M该如何选择?

在我们准备设计用于大规模联网的物联网设备时,选择到适合的LTE IoT标准将是我们遇到的难点。这是我们一开始设计产品方案就需要解决的一个问题,其决定我们设备需要哪些硬件以及设备发布时应用的运营商。

随着2G和3G网络的没落,现有大规模蜂窝物联网设备可能会使用以下4G LTE标准:LTE Cat.1、LTE-M或NB-IoT。在进行选择时,我们需要先了解LTE Cat.1、LTE-M、NB-IoT各自的特点和区别。

LTE Cat.1

长期演进 (LTE) 网规定了数据在蜂窝网络中传输时的数据大小限制。2008年,标准化机构3GPP第8版定义了五个类别的用户设备 (UE) 规范。

LTE Cat.1定义最大数据传输速率为5 Mbps上传(5 Mbps UL)和10 Mbps下载(10 Mbps DL)。

LTE Cat.1常见的应用场景包括:物联网零售应用、家庭安全系统、智能穿戴设备、智能手表等。

NB-IoT

如今,物联网行业正在寻找更低成本的芯片组和模块,许多物联网系统不再需要较高的传输速率了。窄带物联网 (NB-IoT) 标准专为数据要求较低的物联网设备而设计。在3GPP第14版中将数据传输速率限制为大约160 Kbps。如果我们不需要较高的数据传输速率,我们可以选择NB-IoT来降低产品的成本和功耗。

NB-IoT具备以下四大优势:

低功耗:NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用,因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小,设备续航时间甚至可长达数年。

广覆盖:NB-IoT室内覆盖能力强,比LTE提升20dB增益,可满足偏远地区的广覆盖需求和地下车库等深覆盖需求。

大连接:同一基站下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。

低成本:与LoRa相比,NB-IoT无须重新建网部署;且低速率、低功耗、低带宽同样使NB-IoT芯片模组具有低成本优势。

NB-IoT的常见应用场景:智慧农业应用、智能建筑应用、环境污染监测系统、工业物联网传感器等。

LTE-M

就数据传输速率限制而言,LTE-M的数据传输速率介于NB-IoT和Cat.1之间;LTE-M数据传输速率高达1.1 Mbps。除此之外,LTE-M与NB-IoT都降低了大规模物联网系统的成本、功耗和网络容量。

Cat.1适用于世界所有的蜂窝网络。如果我们的产品需要面向全球市场,那么Cat.1是最优选择。如果我们产品的数据传输数据需求介于NB-IoT和Cat.1的数据传输速率之间,那么 LTE-M在大规模物联网应用中更有优势。

LTE-M主要优势特点:

速率高:LTE-M支持上下行最大1Mbps的峰值速率,可满足语音、低速视频等物联网应用需求。

可定位:低成本的定位技术使其可应用于物流跟踪、货物跟踪等场景。

可移动性:LTE-M支持连接态的移动性。

支持语音:LTE-M支持 VoLTE语音,可用于可穿戴设备中。

LTE-M的常见物联网应用场景:智慧城市、智能家居、智能医疗等。

如何选择NB-IoT、Cat.1或Cat.M?

首先,我们需求的产品是不同的,我们需要根据产品需求或项目需求来进行选择,NB-IoT、Cat.1、Cat.M都有属于自己的优势。

(1)产品性能

首先我们要确定我们产品的关键需求,例如:我们的设备是否对数据传输速率有较高的要求,有较高要求我们就需要选择较高传输速率的Cat.1来开发我们的产品。同时关于产品性能方面,我们对功耗、延迟、可靠性也会有所要求,例如我们的产品为移动端产品,不方便布线以及安装电源,那我们就会采用电池供电的方式,所以在选择时可以优先考虑低功耗产品,最终结合其他需求选择出合适的协议。

(2)成本

成本在任何产品和项目中都是重要的,需要根据项目预算来加以选择。在选择LTE产品时,我们不仅要关注开发成本、物料成本,同时还需要考虑将会在运营商上面付出的成本,当我们的产品应用时间较长,那付出的运营商费用会更高。

(3)项目周期

产品的开发难度、物料供货周期、生产测试难度也是需要考虑的一个重要因素。

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