低成本的蜂窝物联⽹技术：LTECat-M1和NB-IoT LTE Cat-M1和LTE Cat-NB1已经推出，以取代预定即将退⽹的2G和3G技术。您需要了解这些
⽤于物联⽹的新LTE技术：覆盖范围，速度，成本以及使它们⼯作的硬件。
物联⽹（IoT）的产品声明通常描述为理想条件，但并⾮所有物联⽹都可以访问可靠的⽆线互联
⽹连接。毕竟，Wi-Fi仍然需要⼀个在⼀定覆盖范围内的路由器，它连接上⾏到互联⽹服务供应
商。⼀些物联⽹设备需要通过蜂窝服务进⾏独⽴连接，例如范围⼴泛的便携式设备（例如智能
⼿表）等⽆法访问可靠的，安全的Wi-Fi⽹络，或者位于极其偏远位置（例如荒野管道监控站）
处的设备。但是，⼤多数物联⽹产品试图实现最低的成本，⽽具有蜂窝服务功能的物联⽹设备
通常⽐通过路由器⽆线连接到互联⽹的设备更加困难。典型的物联⽹需要⾼容量，低成本的传
感和某种形式的互联⽹连接，以便将数据传输到另⼀台性能更⾼的计算机或服务器上。
图1
图1：⽀持蜂窝的物联⽹平台模块（E系列）的框图。预先通过FCC和运营商终端设备认证的模
块可节省数千美元。（来源：www.Particle.io）
蜂窝物联⽹最容易实现的硬件模块可以为包括2G，3G和4G LTE在内的全部长期演进（LTE）
蜂窝通信技术提供全球地理覆盖。⽀持世界各地的很多频率⼦集。⼀旦确定了要部署物联⽹设
备的位置，您需要知道该位置有多少可⽤的蜂窝频率，哪些运营商⽀持这些特定频率，并确定
最符合您的需求的载波。然后到⼀个⽀持相同特定频率的硬件模块。硬件模块和载波必须⽀
持相同的频率。
英特尔正在与爱⽴信和中国移动合作提供蜂窝物联⽹互操作连接，将英特尔®XMM™7115 NB-
IoT调制解调器芯⽚（嵌⼊在Fibocom的模块中）集成到⼯⼚设备中。
有⼏家主要的运营商提供基础设施和覆盖，称为移动⽹络运营商（MNO）。在美国，覆盖全国
的移动⽹络运营商有AT＆T，Verizon，Sprint和T-Mobile（最近后两者在着⼿合并）。在产品
供应链的下游，移动虚拟⽹络运营商（MVNO）通过租赁主要运营商的⽹络来提供服务。
MVNO没有⾃⼰的基础设施，通常在多个运营商之间聚合服务，并且经常占据主要运营商认为
不值得投资的市场。 MVNO倾向于提供预付费合同，缺少MNO提供的功能，并且通常不提供最
新的技术。
2G和3G的到期退⽹⽇期
尽管2G和3G对于很多物联⽹应⽤来说都⾮常出⾊，但两种⽹络最终都将⽆法使⽤。运营商⽤于
维护2G和3G基础设施的成本并不划算，因为使⽤量在稳步下降。然⽽，由于IoT（物联⽹）受
益于低带宽（BW）和低成本的2G，T-Mobile曾表⽰它将在2021年之前终⽌提供2G和3G服务。
不换号转运营商AT＆T已经关闭其2G基础设施，不再认证新的3G产品，并被推测到2021年结束3G。 Verizon将
于2019年12⽉31⽇前终⽌对2G和3G⽹络的⽀持。所有运营商都在寻节省2G和3G基础设施维
护的办法。
2G和3G，载波带宽较窄，数据速率较慢，现有基础设施⽐4G LTE便宜，因此是物联⽹的理想选择。根据所使⽤的技术，2G⽹络的速度为每秒0.50⾄1.9兆⽐特（Mbps），3G可以提供14⾄168 Mbps的速度。根据应⽤的不同，物联⽹设备要求在数据速率带宽，物联⽹设备移动的物理速度，延迟，接收
范围以及IoT（物联⽹）设备每个时间段（占空⽐）发送的报告数量⽅⾯可能会有很⼤的差异。请参阅表1以获取物联⽹设备在各种物联⽹应⽤中的典型规格要求列表。
更快的LTE（4G）⽹络⼏乎覆盖了全球。（请注意，覆盖范围与能接收到信号有所不同；移动设备可能位于覆盖范围很好但由于当地条件限制⽽⽆法接收信号的位置。）由于术语“LTE”未以任何⽅式进⾏商标或规定，因此它以许多不同的名称销售。 LTE也是许多类别的LTE技术的总称。例如，LTE Advanced（Cat 6⾄Cat 20）以各种名称（例如4G +，LTE +，4GX，4.5G或4G LTE Ultra）进⾏⼴告。先进的LTE（LTE-A）的优点之⼀是多个LTE运营商可以组合资源来提供总带宽，以称为载波聚合的机制来增加数据吞吐量。载波聚合意味着⽤户在拥塞⽹络中的影响较⼩，运营商可以通过汇聚协议更⾼效地运⾏⽹络。⽬前，LTE的覆盖范围显着改善。LTE可能包含许多协议和频率，但LTE覆盖通常是普遍的，⽽2G覆盖范围要低得多。因此，在考虑开发蜂窝式物联⽹时，请确保您的服务区域的覆盖范围位于运营商的覆盖地图上。 Cellular IoT（蜂窝物联⽹）的另⼀个考虑是⼤多数运营商利⽤与其他运营商的漫游协议来提供全球覆盖。漫游计划带来优势，因为访问⼀个运营商通常意味着获得全球覆盖计划。运营商将与全球合作伙伴签署漫游协议，以便产品开发者不必与全球多家运营商进⾏谈判。
表1
表1：物联⽹应⽤的典型要求。（来源：⽀持物联⽹的Cellular Technologies，5G美洲之声）⽤于物联⽹的新型蜂窝技术
3GPP⽬前明确⽤于IoT的三种新的运营商⽹络服务是窄带IoT（NB-IoT或LTE Cat-NB1），LTE Cat M1和LTE Cat 1。重要的是要注意，运营商已经实施的漫游协议不⼀定涵盖所有这些LTE IoT技术。漫游也需要更长的时间进⾏连接。 2016年6⽉，电信标准化组织第三代合作伙伴计划（3GPP）宣布已经完成了NB-IoT，eMTC（⼜名LTE Cat-M1）和EC-GSM-IoT技术标准以解决物联⽹市场的应⽤需求。该标准是LTE Advanced Pro⽹络协议第13版（Release 13）的⼀部分。
尽管LTE CAT-M1和-NB1在成本上相似，但LTE M1在现实的350 kbps速率下稍微贵⼀些。 LTE Cat-NB1具有低于150 kbps的较低带宽，⼀些模块承诺27 kbps。与LTE M1不同，LTE NB1⽆法顺利切换蜂窝塔之间的连接。但是，如果在LTE NB1上部署设备并且必须移动，即使使⽤⼀个塔的静⽌传感器是⽬标⽤例，⽽应⽤层仍然可以在塔之间进⾏连接切换。 LTE NB1具有⽐
LTE M1更低的传输电流消耗，长时间的睡眠时间（30s）以及1.4到10秒的延迟。由于LTE M1⽀持LTE语⾳（VoLTE），因此LTE M1具有更⾼的传输电流消耗，10到15毫秒的延迟，适⽤于机器对⼈通信或反之亦然。 Verizon于2015年底推出LTE Cat-M1，并⽀持LTE Cat 1。 T-Mobile于2018年1⽉推出
了NB-IoT的第⼀个规划。T-Mobile还宣布，该公司已通过u- blox和Sierra Wireless在其⽹络上使⽤这两家公司的物联⽹设备的认证。其他LTE Cat-M1，-NB1和Cat-1硬件模块供应商包括Sequans Communications，Link Labs，Gemalto和Telit / Round Solutions等。英特尔正在与爱⽴信和中国移动合作提供蜂窝物联⽹互操作连接，将英特尔
®XMM™7115 NB-IoT调制解调器芯⽚（嵌⼊在Fibocom的模块中）集成到⼯⼚设施中。
表2
表2：⽤于物联⽹设备的当前可⽤的蜂窝技术
对于运营商⽽⾔，⽀持NB1或M1的选择具有财务影响，因为只需对现有蜂窝塔进⾏软件更新即可推出LTE-M1，⽽NB1则需要软件更新和新的⽆线电硬件。在北美，Verizon，AT＆T和Telus（加拿⼤的移动运营商）计划⽀持LTE M1。⼤部分欧盟（Vodaphone），中国和东南亚移动运营商似乎都⽀持LTE Cat-NB1。澳⼤利亚Telstra宣布⽀持LTE Cat-M1和NB-IoT。澳⼤利亚的Optus看起来会⽀持NB-IoT，⽇本的NTT DOMOCO⽀持LTE Cat-M1和-NB1。另⼀种蜂窝物联⽹开发是嵌⼊式SIM（eSIM）芯⽚，该芯⽚表⾯安装在印刷电路板上。可移除的SIM（⽤户识别模块，Subscriber Identity Module）卡绑定到⼀个运营商的⽹络中，并且⼀直是标准的，并且如果⼿机⽤户希望更换运营商（使⽤解锁的⼿机）则可以将其移除。 eSIM芯⽚被焊接到电路板上，并提供更换运营商的承诺，⽽⽆需更换SIM卡。拥有10万部署物联⽹设备的物联⽹开发⼈员的优势在于，为了更换运营商，不需要⼿动更换SIM卡。物理交换⼀张SIM卡是运营商阻⽌客户切换的杠杆。 eSIM技术可能会将运营商服务商品化，以便您可以每天多次转换运营商，具体取决于软件在与运营商达成的协议中的运作⽅式。但为了维护⾃⼰的利益，运营商不会很快采⽤eSIM。尽管如此，今天安装eSIM的⽤户希望eSIM有朝⼀⽇能成为运营商转换的选择。英飞凌采⽤40纳⽶技术制造的eSIM芯⽚采⽤尺⼨仅为1.5 x 1.1 x 0.37 mm的⼩型化⽆引脚封装。
eSIM芯⽚对物联⽹⾏业有很⼤的希望。物联⽹⾏业的巨⼤承诺是⼀种微⼩的板载芯⽚，当它到达⽤户的家门⼝时，可以通过任何运营商激活。同样，eSIM可以实现新的业务模式，让运营商可以更轻松地将服务捆绑到多个设备上。⼀个运营商包可以⽀持多个智能设备，并通过⽆线⽅式进⾏配置。
随着2G和3G时代的退出，他们很有可能会完全绝迹，没有⼈会⽀持这些落后的蜂窝技术。即使只有⼀个运营商，也可以使⽤eSIM进⾏填充，因为您可能可以在配置⽂件可⽤时利⽤配置⽂件进⾏配置。充分利⽤Particle.io和Link Labs等公司的优势，这些公司提供从设备到云端的各种服务，包括运营商协议，专业服务或⽤于这些新型LTE IoT技术的DIY模块。（Particle也是MVNO; Link Labs使⽤Verizon的⽹络）。
（完）
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