大規(guī)模設(shè)備聯(lián)網(wǎng)選Cat.1、Cat.M還是NB-IoT？

當(dāng)準(zhǔn)備設(shè)計(jì)用于大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時，如何選擇適合的IoT標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)之初就需要解決的一個問題，其決定我們設(shè)備需要哪些硬件以及設(shè)備發(fā)布時應(yīng)用的運(yùn)營商。

隨著2G和3G網(wǎng)絡(luò)的沒落，現(xiàn)有大規(guī)模蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能會使用以下4G LTE標(biāo)準(zhǔn)：LTE Cat.1、LTE-M或NB-IoT。我們需要先了解LTE Cat.1、LTE-M、NB-IoT各自的特點(diǎn)優(yōu)勢，以便合理地進(jìn)行選擇。

LTE Cat.1

Cat.1技術(shù)是LTE（Long-Term Evolution）技術(shù)的一種調(diào)制及編碼技術(shù)。2007年，第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）開始制定LTE標(biāo)準(zhǔn)，旨在提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更低的延遲和更好的頻譜利用率。2008年，標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)3GPP第8版定義了五個類別的用戶設(shè)備 (UE) 規(guī)范。LTE Cat.1定義最大數(shù)據(jù)傳輸速率為5Mbps上傳（5Mbps UL）和10Mbps下載（10Mbps DL）。

Cat.1技術(shù)可以提供相對較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時又具有低功耗、低成本的特點(diǎn)，可以為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接提供更好的解決方案。因此，Cat.1技術(shù)可以看作是在LTE技術(shù)基礎(chǔ)上的一種針對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的優(yōu)化和拓展。

Cat.1的主要特點(diǎn)

全球通用：Cat.1技術(shù)采用LTE技術(shù)，是一種全球通用的連接技術(shù)，可以在全球范圍內(nèi)使用，不必考慮不同地區(qū)和國家的無線通信標(biāo)準(zhǔn)和頻段。

低功耗：采用單載波頻分復(fù)用技術(shù)（SC-FDMA）和半透明自適應(yīng)調(diào)制（16-QAM）技術(shù)，這兩種技術(shù)可以有效地降低功耗，使得設(shè)備可以具備更長的電池壽命。不過NB-IoT也具有低功耗的優(yōu)勢，在無線抄表等場景應(yīng)用廣泛。

高速傳輸：相比其他低功耗、低帶寬的連接技術(shù)，Cat.1技術(shù)可提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，最高可達(dá)到10Mbps的下行速率和5Mbps的上行速率。

低成本：Cat.1通過使用較少的硬件資源來實(shí)現(xiàn)高速傳輸，這有效地降低設(shè)備的成本。相對于Cat.4，Cat.1無需重新建網(wǎng)，能夠無縫接入現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)中。

可靠性：通過信道編碼和自適應(yīng)調(diào)制等多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化，Cat.1可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。

LTE Cat.1在成本和組網(wǎng)方面的優(yōu)勢，為其拿下了大部分市場。其主要應(yīng)用場景包括：車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)零售應(yīng)用、家庭安全系統(tǒng)、智能穿戴設(shè)備等。

NB-IoT

如今，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)正在尋找更低成本的芯片組和模塊，許多物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)已不再需要較高的傳輸速率。窄帶物聯(lián)網(wǎng) (NB-IoT) 標(biāo)準(zhǔn)專為數(shù)據(jù)要求較低的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備而設(shè)計(jì)。在3GPP第14版中將數(shù)據(jù)傳輸速率限制為大約160Kbps。如果我們不需要較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以選擇NB-IoT來降低產(chǎn)品的成本和功耗。

NB-IoT的主要特點(diǎn)

低功耗：低功耗是NB-IoT最主要的特性之一，NB-IoT設(shè)備能夠提供更長的電池壽命，并且成本更低。它通常用于低功耗和不頻繁的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。

廣覆蓋：NB-IoT改善了室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，室內(nèi)覆蓋能力強(qiáng)，可滿足偏遠(yuǎn)地區(qū)的廣覆蓋需求和地下車庫等深覆蓋需求。

大連接：NB-IoT支持網(wǎng)絡(luò)中更多數(shù)量的設(shè)備。同一基站下，NB-IoT可以提供比現(xiàn)有無線通信技術(shù)50~100倍的連接數(shù)。

低成本：與LoRa相比，NB-IoT無需重新建網(wǎng)部署；且低速率、低功耗、低帶寬同樣使NB-IoT芯片模組具有低成本優(yōu)勢。

NB-IoT的常見應(yīng)用場景：智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用、智能建筑應(yīng)用、環(huán)境污染監(jiān)測系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器等。

LTE-M

就數(shù)據(jù)傳輸速率限制而言，LTE-M的數(shù)據(jù)傳輸速率介于NB-IoT和Cat.1之間；LTE-M數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)1.1Mbps。除此之外，LTE-M與NB-IoT都降低了大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的成本、功耗和網(wǎng)絡(luò)容量。

Cat.1適用于世界所有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，如果我們的產(chǎn)品需要面向全球市場，那么Cat.1是最優(yōu)選擇。若我們產(chǎn)品的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)需求介于NB-IoT和Cat.1的數(shù)據(jù)傳輸速率之間，那么LTE-M在大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中更具優(yōu)勢。

LTE-M的主要特點(diǎn)

速率高：LTE-M支持上下行最大1Mbps的峰值速率，可滿足語音、低速視頻等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。

可定位：低成本的定位技術(shù)使其可應(yīng)用于物流跟蹤、貨物跟蹤等場景。

可移動性：LTE-M支持連接態(tài)的移動性。

支持語音：LTE-M支持VoLTE語音，可用于可穿戴設(shè)備中。

LTE-M主要應(yīng)用于智能穿戴、智能家居、醫(yī)療監(jiān)測等物聯(lián)網(wǎng)場景。

如何選擇NB-IoT、Cat.1或Cat.M？

首先，我們需求的產(chǎn)品是不同的，我們需要根據(jù)產(chǎn)品需求或項(xiàng)目需求來進(jìn)行選擇，NB-IoT、Cat.1、Cat.M都有屬于自己的優(yōu)勢。

01

產(chǎn)品性能

首先要確定產(chǎn)品的關(guān)鍵需求，例如：設(shè)備是否對數(shù)據(jù)傳輸速率有較高的要求，如有較高要求就需要選擇具有較高傳輸速率的Cat.1來開發(fā)我們的產(chǎn)品。同時關(guān)于產(chǎn)品性能方面，對功耗、延遲、可靠性也會有所要求，例如設(shè)計(jì)的產(chǎn)品為移動端產(chǎn)品，不方便布線以及安裝電源，就會采用電池供電的方式，所以在選擇時可以優(yōu)先考慮低功耗產(chǎn)品，最終結(jié)合其他需求選擇出合適的協(xié)議。

02

成本

成本在任何產(chǎn)品和項(xiàng)目中都是重要的，需要根據(jù)項(xiàng)目預(yù)算來加以選擇。在選擇LTE產(chǎn)品時，我們不僅要關(guān)注開發(fā)成本、物料成本，同時還需要考慮將會在運(yùn)營商上面付出的成本，當(dāng)我們的產(chǎn)品應(yīng)用時間較長，那付出的運(yùn)營商費(fèi)用會更高。

03

項(xiàng)目周期

產(chǎn)品的開發(fā)難度、物料供貨周期、生產(chǎn)測試難度也是需要考慮的一個重要因素。