LTE-M如何交付未来的物联网?

  CAT-1LTE调制解调器最初于2008年定义为,连接需要传输有限数据量的物联网设备的低成本、低功耗替代品。然而,当时的供应商和网络提供商关注的是更高的吞吐量。实际的设备引进大约在五六年后开始。

LTE-M如何交付未来的物联网?

  2016年,在最初的CAT-1定义8年后,CAT-1bis在3GPP第13版中最终确定。预计新协议将进一步降低调制解调器的成本,并通过移除第二根天线简化设备。与4G/LTE、CAT3及以上相比,这些技术更适合物联网,后者专为智能手机和其他要求苛刻的设备设计,其高成本和功耗需求远远超出了连接的电表、跟踪设备、医疗保健设备和其他应用的要求。

  几乎与此同时,在2016年,3GPP冻结并发布了LTE-M(CAT-M)规范。设备制造商和芯片组设计师一直在争论哪个更好。展望未来,LTE-M的未来技术、更好的覆盖范围和更低的电力成本,显然应该使其成为物联网的蜂窝调制解调器的选择。

  CAT-1比LTE-M有几个关键的优点。它提供了更高的最大吞吐量,这可能是一些应用所需要的,并在上传或下载大量数据时降低了功耗,以及稍低的延迟。然而,大多数物联网设备很少需要高吞吐量或容量,因为它们天生就被设计为设计为以低数据速率运行。因此,这些优势并没有为智能城市和公用事业提供一个令人信服的用例。

  CAT-1bis作为替代方案,在网络覆盖和成本方面明显低于LTE-M。虽然它们都使用单一天线,但CAT-1bis的网络覆盖率降低了9db,而且仍比LTE-M贵20%-50%。因此,它并没有提供真正的替代方案。

  成为5G框架的一部分很重要

  公用事业设备设计师和智慧城市规划者,希望创造出在未来10-15年内共享数据的连接设备,LTE-M被纳入5G框架。因此,预计其技术将在2040年及以后得到支持。智能电表和其他关键基础设施应用,将继续向可预见的5G未来输送信息。

  毫无疑问,所有旗舰智能手机支持5G功能已经有两年了,5G正成为任何新智能手机的标准功能。对于运营商来说,智能手机连接是当今的主要业务,它推动了许多频谱管理决策。

  由于所有的智能手机和新车都支持5G,世界各地的移动运营商已经开始了从LTE到5G的频谱重组。随着5G设备的商品化,运营商将面临财务压力,需要将频谱转移到5G。与LTE-m相比,只支持LTE网络的CAT-1,到2030年有可能完全不受支持。一旦不再支持,CAT-1设备将无法传输数据,需要更换。

  在过去十年的大部分时间里,我们看到电信运营商和业内人士提出了他们对5G的愿景。这一愿景正在全球范围内实现,增强物联网,使更多智慧城市更接近现实。讽刺的是,我们可能会看到CAT-1拒绝使用LTE技术。由于LTE缺乏支持的时间只有短短8年,没有人能保证它的寿命。

  仅这一点就足以促使开发人员转向LTE-M。然而,LTE-M还有其他有利因素。

  测试表明,LTE-M提供了更可靠的覆盖

  在CE模式A中,我们看到LTE-M比CAT-1提高了5dB。CAT-1的双天线似乎比LTE-M的单天线更有优势。

  CAT-1和CAT-1bis在良好条件下每秒传输更多位。然而,随着条件恶化和耦合损耗增加,CAT-1的比特率下降,变得更接近LTE-M。CAT-1bis在大约145dBMCL(最小耦合损耗)时完全断开,而CAT-1在大约149dB时断开连接。另一方面,LTE-M能够保持其连接到154dBCL。

  实际上,LTE-M是一种更强大的解决方案,即使CAT-1离线,也能保持连接。

  LTE-M在恶劣条件和低覆盖区域的扩展覆盖对于关键基础设施应用尤其重要,因为设备经常需要安装在地下室等具有挑战性的接收环境中。系统集成商还必须考虑到,随着时间的推移,由于植被生长或由于持续的住房开发而导致的城市景观变化,覆盖率可能会下降。

  LTE-M构建成本更低

  从总体上看,LTE-M的相关成本显著低于CAT-1和CAT-1bis。使用LTE-M作为我们的基线,CAT-1bis比原来贵20%-50%,而CAT-1比原来贵80%。LTE-M在设计中使用更少的硬件。它的设计更简单,部件更少,只有一个天线,不需要昂贵的、针对国家的SAW滤波器,从而实现ONESKU™解决方案。这是规模经济有助于降低成本和简化物流的一个例子。

  LTE-M的运营成本也低于其竞争对手的技术。LTE-M在节电方面远远优于CAT-1和CAT-1bis。其降低的功耗不仅延长了电池寿命,而且由于电池数量较少,操作成本也较低。

  总结

  物联网实用设备是为长期使用而设计的。因此,LTE-M是正确的技术选择。不可否认的是,LTE-M没有CAT-1提供的相同吞吐量。通过5Mbps的上传和10Mbps的下载,CAT-1可以比LTE-M的1.2Mbps的上传和下载速度更快地移动数据。然而,连接的实用程序通常不需要CAT-1提供的更高吞吐量。它们可以通过LTE-M有效地传输数据。

  这两种技术也具有相当的网络容量,尽管在实践中,LTE-M只部署6RB,这可能导致网络容量减少,以满足当前的需求。这对于连接的公用事业用例来说已经足够了,并有助于降低运营商的运营费用。LTE-M在覆盖较差的地区提供了更好的延迟,考虑到许多公用事业电表位于网络覆盖率较低的农村地区,这一点很重要。

  考虑到LTE-M被纳入5G框架,并将至少持续到2040年,成本更低,并且满足智能公用事业的要求,它是公用事业和智能城市开发商的明显选择。

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