為了連接他們的智能電表，公用事業(yè)公司正在從他們傳統(tǒng)使用的網(wǎng)狀技術(shù)（如帶有分布式接入點的Wi-SUN?）轉(zhuǎn)向3GPP標準化的4G和5G蜂窩。這是因為4G LTE模塊和芯片組的價格已經(jīng)大幅下降，因為LTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)普遍可用，批量定價已經(jīng)開始發(fā)揮作用。雖然Wi-SUN技術(shù)在過去可能是連接公用事業(yè)儀表的最佳選擇，但今天蜂窩的優(yōu)勢已經(jīng)顛覆了這種范式。它引入了一種新的經(jīng)濟環(huán)境，其中蜂窩已成為連接智能公用事業(yè)電表的更好選擇：在成本、規(guī)模和效率方面都有更好的選擇。

成本

在4G的早期，LTE M2M模塊的成本約為100美元，并且只能從一個來源獲得。當(dāng)時，任何運營商都沒有無限的數(shù)據(jù)計劃，2G / 3G技術(shù)是出了名的耗電，需要大而昂貴的電池。使用網(wǎng)狀技術(shù)，如Wi-SUN，是因為該技術(shù)比蜂窩技術(shù)便宜。在數(shù)據(jù)計劃方面沒有問題，并且可以針對特定的智能電表用例優(yōu)化電源使用。

隨著 LTE-M 的出現(xiàn)，LTE-M 由 3GPP 在第 13 版中定義，專為物聯(lián)網(wǎng)的低功耗廣域網(wǎng) （LPWA） 網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建，格局已經(jīng)完全改變。如今，有十幾家公司正在開發(fā)LTE-M芯片組，十幾家模塊制造商使用這些芯片組，并且主要運營商向物聯(lián)網(wǎng)公司（包括公用事業(yè)提供商和MNO / MVNO）提供了大量數(shù)據(jù)計劃，所有這些都致力于降低整個生態(tài)系統(tǒng)的成本。高效的LTE-M技術(shù)也解決了功耗問題。

規(guī)模

雖然網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的擴展能力有限，但LTE-M沒有這樣的限制，并且可以幾乎沒有限制地擴展;這種能力將在未來幾年繼續(xù)壓低價格。Mesh要求公用事業(yè)公司部署自己的網(wǎng)絡(luò)，并承擔(dān)維護和升級這些網(wǎng)絡(luò)的所有負擔(dān)，而不斷增加的成本推動了總擁有成本的不斷上升。如今，LTE-M在美國的領(lǐng)先運營商AT&T，T-Mobile和Verizon的覆蓋率接近99%。公用事業(yè)公司不再需要建立和維護自己的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

效率

作為公用事業(yè)公司客戶的城市和其他市政當(dāng)局現(xiàn)在正在尋找更全面的智慧城市計劃，包括基礎(chǔ)設(shè)施、公共安全、交通、路燈、停車計時器等。這種演變?yōu)楣檬聵I(yè)公司創(chuàng)造了機會，通過將服務(wù)從智能計量擴展到智能城市服務(wù)，從客戶那里獲得更多收入?；〞r間開發(fā)和擴展業(yè)務(wù)并增加TAM（總可用市場），而不是花錢開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施，模塊和軟件，使公用事業(yè)公司能夠在不斷擴大的智慧城市市場中創(chuàng)造新的收入來源并提高效率。

君主SiP：智能電表的Sequans解決方案

Sequans與Skyworks一起為智能電表市場推出了一種名為Monarch SiP的解決方案，這是一種LTE-M連接模塊，專為公用事業(yè)儀表而開發(fā)。特別是水表和燃氣表，由于其通常惡劣和腐蝕性的環(huán)境，需要特定的包裝能力和非常高的可靠性。Monarch SiP將Sequans的Monarch LTE-M芯片組與Skyworks的通用無線電前端結(jié)合在世界上最小的封裝中，具有超低功耗，超高的可靠性和覆蓋范圍，從而形成了LTE-M連接解決方案，是水和燃氣智能電表的理想選擇。

功耗

Sequans在谷底實現(xiàn)了1μA的超低功耗模式（PSM）功耗，是業(yè)界最低的，是最接近的競爭對手的三倍。這意味著，在測量儀喚醒的eDRX模式下，例如每20分鐘喚醒一次，Sequans器件能夠以1μA電平休眠19分56秒（假設(shè)活動時間為4秒）。這使得電表公司能夠大幅縮小電池尺寸，降低電池成本，同時提供更長的電池壽命。由于許多水和燃氣表預(yù)計在現(xiàn)場可以使用20年，因此它們傳統(tǒng)上攜帶了大而昂貴的電池。但是，使用 Monarch SiP，我們的許多客戶已經(jīng)能夠?qū)㈦姵爻叽鐪p小一半，在某些情況下甚至更多。

最近對Sequans模塊和競爭對手模塊進行了功耗比較（聲稱最低時功耗為3μA）。在下圖中，上半部分顯示了Sequans的Monarch GM01Q模塊的功耗，底部顯示了競爭對手模塊的功耗。結(jié)果顯示，Sequans器件的平均功耗為1.27μA，而競爭對手的器件的平均功耗為20.4μA。 （注：Monarch GM01Q模塊和Monarch SiP模塊在性能和軟件上相同。

功耗比較也是使用間隔為5分鐘的eDRX周期進行的。在下圖中，結(jié)果顯示Monarch GM01Q設(shè)備的功耗是競爭對手設(shè)備的一半。即使增加了 eDRX 周期間隔（這種情況對于儀表和電池供電設(shè)備來說并不少見），Monarch GM01Q 的功耗優(yōu)勢也被認為比競爭對手的設(shè)備高出 75%。

可靠性

君主SiP是當(dāng)今市場上最可靠的解決方案之一。氣體含有硫，水會產(chǎn)生濕度，這兩者都會對屏蔽中含有銀的標準模塊產(chǎn)生不利影響。Monarch SiP 具有獨特的無銀特性，使其成為燃氣表和水表安裝中惡劣環(huán)境的理想解決方案。Monarch SiP 可實現(xiàn)更低的腐蝕速率，可實現(xiàn) 20 年或更長時間的長期部署，減少上門服務(wù)。雖然計量公司確實可以設(shè)計和構(gòu)建自己的保護技術(shù)，以確保設(shè)備附近不會形成硫或濕度袋，但使用Monarch SiP消除了這種額外的費用，然后公司可以將其用于研發(fā)或增值服務(wù)。此外，Monarch SiP可以購買具有更高可靠性的封裝選項，其中某些引腳放置在戰(zhàn)略位置，以消除封裝翹曲或?qū)⒎庋b球配接到PCB的焊料松動的潛在問題。使用此套件使客戶能夠減少與振動相關(guān)的問題;與硬質(zhì)環(huán)氧樹脂材料的替代使用相比具有明顯的優(yōu)勢。

覆蓋

覆蓋范圍是計量行業(yè)的一個重要考慮因素，因為儀表不是移動的，通常位于室內(nèi)深處，有時位于射頻信號可能衰減的小區(qū)邊緣。Monarch SiP使用23dBm的發(fā)射功率，減少了重復(fù)、重傳的需要，并且可以部分補償RF信號損失。重復(fù)和重傳要求系統(tǒng)長時間處于喚醒狀態(tài)，從而縮短電池供電的燃氣表和水表的使用壽命。在某些情況下，在小區(qū)邊緣沒有23dBm功率的設(shè)備即使重復(fù)和重新傳輸也無法傳輸。Monarch SiP 具有 23dBm 的功率能力，可在深室內(nèi)、埋入式和小區(qū)邊緣實施中提供卓越的覆蓋范圍。

結(jié)論

與大多數(shù)標準 M2M 模塊相比，Monarch SiP 具有 8.8 mm x 10.8 mm x 0.95 mm 的小型尺寸、低功耗、高可靠性和具有競爭力的價格，非常適合部署在公用事業(yè)監(jiān)控應(yīng)用中。這些設(shè)備還通過了多家蜂窩運營商的認證，這使得SiP幾乎可以部署在任何地區(qū)。

審核編輯：郭婷