借助基于標(biāo)準(zhǔn)的低功耗廣域網(wǎng)（LPWA）技術(shù)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以輕松且經(jīng)濟(jì)高效地用于高帶寬和低帶寬設(shè)備，從而大大簡(jiǎn)化部署。

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)使用與智能手機(jī)基本相同的技術(shù)將物理設(shè)備（如傳感器）連接到互聯(lián)網(wǎng)。它們不需要?jiǎng)?chuàng)建新的專用網(wǎng)絡(luò)來(lái)操作您的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，而是可以搭載現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

大多數(shù)低功耗設(shè)備歷來(lái)使用GPRS（通用分組無(wú)線電系統(tǒng)），該系統(tǒng)具有出色的切換能力 - 對(duì)于移動(dòng)設(shè)備和基于車(chē)輛的實(shí)施非常重要 - 以及低數(shù)據(jù)成本和低功耗。然而，由于GPRS網(wǎng)絡(luò)在許多國(guó)家面臨棄用，設(shè)計(jì)師和工程師在設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí)必須做出前瞻性決策，在蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的背景下，這意味著主動(dòng)接受新的LTE標(biāo)準(zhǔn)，而不是被動(dòng)地。

隨著GPRS的關(guān)閉，下一代蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通常會(huì)遷移到兩種技術(shù)之一：LTE-M（機(jī)器的長(zhǎng)期演進(jìn)，又名Cat-M1或Cat-M）或NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)，又名LTE CatNB1或LTE-M2）。只有美國(guó)、荷蘭、愛(ài)爾蘭和澳大利亞有全國(guó)性的LTE覆蓋，而GSM是東歐和非洲等地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)配置。

過(guò)去，通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接高帶寬設(shè)備通常被認(rèn)為過(guò)于昂貴，而低帶寬設(shè)備幾乎只使用 GPRS。但是，借助基于標(biāo)準(zhǔn)的低功耗廣域網(wǎng)（LPWA）技術(shù)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以輕松且經(jīng)濟(jì)高效地用于高帶寬和低帶寬設(shè)備，從而大大簡(jiǎn)化部署。運(yùn)營(yíng)商在部署LPWA網(wǎng)絡(luò)方面取得了快速進(jìn)展，許多運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在同時(shí)使用LTE-M和NB-IoT版本的LPWA。

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)——一些事實(shí)和數(shù)據(jù)

預(yù)計(jì)到2020年底，將有超過(guò)300億臺(tái)連接設(shè)備，預(yù)計(jì)到2025年，全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)將從2016年的1090億美元增加到9336.2億美元。

在這些數(shù)字中，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2015年的12.6億美元增長(zhǎng)到2022年的53.1億美元，在2016年至2022年的預(yù)測(cè)期內(nèi)的復(fù)合年增長(zhǎng)率為23.34%。

全球移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商愛(ài)立信預(yù)測(cè)，到2024年，僅通過(guò)NB-IoT和LTE-M技術(shù)的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)量將達(dá)到41億。大多數(shù)部署、連接和增長(zhǎng)將來(lái)自東北亞，到 2024 年，東北亞的總數(shù)將達(dá)到 27 億。

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的主要優(yōu)勢(shì)

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)很多，包括無(wú)處不在的覆蓋范圍、易于部署、更低的支持、硬件和數(shù)據(jù)成本。

蜂窩設(shè)備可以由分銷(xiāo)商或系統(tǒng)集成商在發(fā)貨給最終客戶之前預(yù)先配置，從而開(kāi)箱即用地連接到網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需最終用戶配置（例如，設(shè)置安全性以連接到 Wi-Fi 接入點(diǎn)）。

使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)，基礎(chǔ)設(shè)施由蜂窩運(yùn)營(yíng)商擁有和管理，而不是最終客戶或產(chǎn)品供應(yīng)商。這意味著沒(méi)有前期基礎(chǔ)設(shè)施成本，并降低了支持成本。由于蜂窩連接不依賴于最終用戶管理的基礎(chǔ)設(shè)施（Wi-Fi、Zigbee 等），因此產(chǎn)品供應(yīng)商不必為基本連接問(wèn)題提供“幫助臺(tái)”支持服務(wù)，并且蜂窩網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)健性大大提高了可靠性。

此外，近年來(lái)蜂窩模塊成本大幅下降，數(shù)據(jù)成本也大幅下降。對(duì)于只需要報(bào)告少量數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)機(jī)器，連接費(fèi)用可能低于 1 英鎊。例如，報(bào)告每日庫(kù)存的自動(dòng)售貨機(jī)顯然不需要與消費(fèi)者流式傳輸高清音樂(lè)視頻相同的昂貴數(shù)據(jù)計(jì)劃。

從農(nóng)場(chǎng)到城市：蜂窩物聯(lián)網(wǎng)如何交付的示例

基于LTE的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)為未來(lái)提供了廣泛的機(jī)會(huì)，項(xiàng)目涉及智能農(nóng)業(yè)、智慧城市和公共安全等領(lǐng)域。

2016年，Telia與設(shè)備制造商7Sense在挪威開(kāi)發(fā)了一個(gè)智能農(nóng)業(yè)試點(diǎn)項(xiàng)目，使用連接的傳感器使農(nóng)民能夠監(jiān)控堆肥和灌溉系統(tǒng)。7Sense正在尋找NB-IoT，以提供比其他形式的連接更好的覆蓋范圍和電池壽命，并以蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供的易用性和服務(wù)質(zhì)量為基礎(chǔ)。

智慧城市有可能將物聯(lián)網(wǎng)與生活的幾乎每個(gè)方面結(jié)合起來(lái)，而且它們正在醞釀之中。比爾·蓋茨 2017 年在亞利桑那州鳳凰城附近的投資、中東的 NEOM 以及中國(guó)杭州的發(fā)展計(jì)劃顯示出廣泛的全球興趣。洛杉磯市已經(jīng)完成了一個(gè)自動(dòng)化的交通監(jiān)控和控制系統(tǒng)，旨在預(yù)測(cè)和減少交通擁堵和污染。倫敦還在試驗(yàn)污染對(duì)策，這些措施涉及連接的物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)，以及車(chē)載傳感器，共同提供局部高污染風(fēng)險(xiǎn)的早期預(yù)警。

物聯(lián)網(wǎng)連接的資產(chǎn)跟蹤器正被用于實(shí)時(shí)監(jiān)控校車(chē)，以確保它們按計(jì)劃進(jìn)行并確保學(xué)生的安全。該系統(tǒng)旨在結(jié)合RFID、GPS（全球定位系統(tǒng)）和GPRS技術(shù)，以安全和非侵入性的方式監(jiān)測(cè)兒童。每個(gè)學(xué)生都會(huì)獲得一張或多張獨(dú)特的RFID卡，這些卡將嵌入到書(shū)包中。由于學(xué)生的標(biāo)簽在進(jìn)入或離開(kāi)校車(chē)時(shí)被安裝在校車(chē)上的閱讀器檢測(cè)到，因此時(shí)間、日期和位置將被記錄并傳輸?shù)桨踩珨?shù)據(jù)庫(kù)。

移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商團(tuán)結(jié)起來(lái)支持蜂窩物聯(lián)網(wǎng)

全球的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商都在團(tuán)結(jié)起來(lái)支持蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，盡管在標(biāo)準(zhǔn)和時(shí)間表方面采用率差異很大。此次推出部分是為了支持智能計(jì)量、智能物流和智能環(huán)境監(jiān)測(cè)，同時(shí)也是運(yùn)營(yíng)商長(zhǎng)期戰(zhàn)略和對(duì)5G物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)承諾的核心組成部分。

在美國(guó)，AT&T于2016年在美國(guó)推出了首個(gè)商用LTE Cat-M1站點(diǎn)，并于2017年第二季度在全國(guó)范圍內(nèi)推出了LTE Cat-M1服務(wù)，并正在測(cè)試LTE-M在各種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)用例中的使用，與CalAmp在聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛、車(chē)隊(duì)和資產(chǎn)管理方面合作， 智能托盤(pán)RM2，集裝箱監(jiān)控和資產(chǎn)跟蹤Xirgo Technologies，智能飲料噴泉百事可樂(lè)。

在歐洲，Orange于2018年在法國(guó)推出了LTE-M網(wǎng)絡(luò)，并于2018年底確認(rèn)在西班牙和羅馬尼亞進(jìn)一步建立LTE-M網(wǎng)絡(luò);而德國(guó)電信正準(zhǔn)備在2019年推出其5G就緒的LTE-M技術(shù)，并加速開(kāi)發(fā)LTE-M解決方案。

在NB-IoT推出方面，德國(guó)電信和沃達(dá)豐集團(tuán)于2018年6月在歐洲完成了使用NB-IoT的國(guó)際漫游試驗(yàn)。

與此同時(shí)，Telia于2018年3月成為芬蘭第一家將NB-IoT引入其網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商;Telenor于2018年11月將LTE-M與NB-IoT一起引入挪威網(wǎng)絡(luò)，德國(guó)電信承諾在2019年年中將LTE-M引入歐洲。

標(biāo)準(zhǔn)仍然支離破碎

移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)由 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)化，旨在支持低成本、使用低數(shù)據(jù)速率、需要長(zhǎng)電池壽命且通常在偏遠(yuǎn)和難以到達(dá)的位置運(yùn)行的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，例如工業(yè)資產(chǎn)跟蹤、安全監(jiān)控或水和燃?xì)庥?jì)量。截至2018年12月，44家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已在全球推出83個(gè)商用移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，采用NB-IoT和LTE-M技術(shù)。根據(jù)GSMA Intelligence的預(yù)測(cè)，到2025年，將有31億個(gè)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接，其中包括18億個(gè)授權(quán)的LPWA連接。

美國(guó)無(wú)線巨頭Verizon與Sequans，Telit，U-Blox，Sierra Wireless，Gemalto，Qualcomm Technologies和Altair等行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者合作，創(chuàng)建了Cat-M1，這是一種專為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的LTE網(wǎng)絡(luò)/芯片組，特別是在功耗方面特別節(jié)儉。根據(jù)Verizon的說(shuō)法，Cat-M1消耗更少的電力，配備了改進(jìn)的電池，并支持從水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)到資產(chǎn)跟蹤器和消費(fèi)電子產(chǎn)品的所有內(nèi)容。然而，Verizon在2017年推出了Cat-M1，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)才剛剛開(kāi)始提供Cat-M1作為蜂窩產(chǎn)品。

Cat-M1通常被視為為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用構(gòu)建的第二代LTE芯片，其真正的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于它與現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)兼容。對(duì)于Verizon和AT&T等運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，這是個(gè)好消息，因?yàn)樗麄儾槐鼗ㄥX(qián)建造新的天線，盡管將Cat-M網(wǎng)狀到LTE網(wǎng)絡(luò)中需要一個(gè)軟件補(bǔ)丁。然而，可以肯定的是，5G和LTE技術(shù)將共存到20世紀(jì)20年代，因此Cat-M的向后兼容性是一個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)。

NB-IoT的目標(biāo)與Cat-M1相似;但是，它使用DSSS調(diào)制而不是LTE無(wú)線電。因此，NB-IoT不在LTE頻段運(yùn)行，這意味著提供商部署NB-IoT的前期成本更高。

CAT-M1和NB-IoT都在積極追求成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品事實(shí)上的連接解決方案。NB-IoT的主要缺點(diǎn)是它最初是為計(jì)量等靜態(tài)應(yīng)用設(shè)計(jì)的，因此它不能很好地處理移動(dòng)性，并且還可能遇到延遲問(wèn)題。從積極的方面來(lái)看，NB-IoT調(diào)制解調(diào)器的功率要求較低，并且可能達(dá)到比Cat-M1更低的單位成本。

Altair Semiconductor分析了三個(gè)關(guān)鍵 KPI，包括覆蓋范圍、成本和功耗。雖然市場(chǎng)認(rèn)為NB-IoT在這些KPI方面比CAT-M1具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但該公司得出結(jié)論，CAT-M1實(shí)際上在覆蓋范圍和功率方面具有優(yōu)勢(shì)，與NB-IoT相比，成本劣勢(shì)最小。

雙頻或三頻作為臨時(shí)解決方案

在接下來(lái)的幾年里，成千上萬(wàn)的企業(yè)將設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，以利用蜂窩物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的機(jī)遇。求助于射頻專家可以幫助克服這一挑戰(zhàn)，尤其是在瀏覽出現(xiàn)的雙模芯片組時(shí)，這些芯片組允許設(shè)備制造商構(gòu)建用于全球部署的單一產(chǎn)品。

Telit，uBlox，Sierra Wireless，金雅拓和移遠(yuǎn)通信等供應(yīng)商只是少數(shù)幾家推出解決方案以利用蜂窩物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的調(diào)制解調(diào)器提供商。

催化劑：5G是市場(chǎng)顛覆者嗎？

盡管5G是開(kāi)發(fā)新一代更好，更具可擴(kuò)展性的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的主要因素，但物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的廣泛5G部署不太可能很快。考慮到蜂窩網(wǎng)絡(luò)的建立速度，5G網(wǎng)絡(luò)還需要一段時(shí)間才能普及到足以推出全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，這假設(shè)5G是一個(gè)固定的標(biāo)準(zhǔn)。

NB-IoT和LTE-M通常被視為5G連接預(yù)期的超快移動(dòng)速度的次要因素，NB-IoT和LTE-M1都定義了網(wǎng)絡(luò)類別，這些類別本質(zhì)上旨在使更多設(shè)備在線，但連接標(biāo)準(zhǔn)通常較低。但GSMA的報(bào)告《5G背景下的NB-IoT和LTE-M》認(rèn)為，這些類別將有助于推動(dòng)“大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展，指的是更廣泛的物聯(lián)網(wǎng)，其中5G將成為其核心基礎(chǔ)設(shè)施組件。

正如GSMA首席技術(shù)官Alex Sinclair在報(bào)告摘要中解釋的那樣，雖然5G當(dāng)然主要與超高速移動(dòng)連接有關(guān)，但“它還將服務(wù)于各種用例，這些用例通常具有截然相反的要求，例如低數(shù)據(jù)速率和長(zhǎng)電池壽命，就像移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的情況一樣。這就是為什么今天已經(jīng)形成的許可NB-IoT和LTE-M網(wǎng)絡(luò)“將繼續(xù)成為我們5G未來(lái)的基本組成部分，迎來(lái)一個(gè)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。

簡(jiǎn)而言之，Cat-M1和NB-IoT的漸進(jìn)式改進(jìn)將繼續(xù)降低未來(lái)和未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的成本和功耗要求。產(chǎn)品創(chuàng)造者應(yīng)該將注意力轉(zhuǎn)向LTE，如果他們想在未來(lái)10 +年內(nèi)不間斷地工作。

決策時(shí)間 – 您應(yīng)該選擇哪個(gè)？

與以往一樣，沒(méi)有一個(gè)答案。這兩種技術(shù)都有顯著的優(yōu)勢(shì)，具體取決于部署的范圍和細(xì)節(jié)。地理推廣當(dāng)然會(huì)在這個(gè)決定中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，但由于我們處于這個(gè)市場(chǎng)的早期階段，這是一個(gè)不斷變化的目標(biāo)。

對(duì)于低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用，移動(dòng)性確實(shí)是LTE-M和NB-IoT之間的突出區(qū)別，LTE-M允許小區(qū)切換，而NB-IoT則不允許，因此更適合靜態(tài)用例。NB-IoT可能會(huì)在功耗和成本方面更加節(jié)儉，盡管后者仍不清楚。

幸運(yùn)的是，模塊供應(yīng)商已采取措施減輕這種潛在的不確定性，生產(chǎn)的調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)既可以進(jìn)行LTE，也可以在需要時(shí)回落到GPRS。此選項(xiàng)提供了最佳的電流配置，并允許將來(lái)在市場(chǎng)穩(wěn)定后安裝僅LTE版本的成本降低選項(xiàng)。

總體而言，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)在標(biāo)準(zhǔn)方面處于顯著變化的狀態(tài)，正如我們過(guò)去所看到的那樣，批發(fā)押注其中一個(gè)是一種風(fēng)險(xiǎn)。在可能的情況下，選擇可以涵蓋最廣泛選項(xiàng)的自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)器是短期內(nèi)最安全的面向未來(lái)的策略，盡管成本最高。幸運(yùn)的是，從中期來(lái)看，競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)準(zhǔn)將顯著成熟，未來(lái)的知名度將大大提高。..。..

審核編輯：郭婷