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)。它們無需創(chuàng)建新的專用網(wǎng)絡(luò)來操作您的物聯(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)備歷來使用GPRS（通用分組無線電系統(tǒng)），它具有出色的切換能力 - 對(duì)于移動(dòng)設(shè)備和基于車輛的實(shí)現(xiàn)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/地區(qū)面臨被棄用的問題，因此設(shè)計(jì)人員和工程師在設(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)地接受。

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、愛爾蘭和澳大利亞擁有全國(guó)LTE覆蓋，而GSM在東歐和非洲等地區(qū)是標(biāo)準(zhǔn)的。

過去，人們通常認(rèn)為通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接高帶寬設(shè)備過于昂貴，而低帶寬設(shè)備幾乎完全使用GPRS。但是，借助基于標(biāo)準(zhǔn)的低功耗廣域（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)化了部署。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)

到2020年底，連接設(shè)備將超過300億臺(tái)，預(yù)計(jì)到2025年全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)將達(dá)到9336.2億美元，高于2016年的1090億美元。

在這些數(shù)字中，蜂窩IoT市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2015年的12億6，000萬美元增長(zhǎng)到2022年的53億1，000萬美元，在2016年至2022年的預(yù)測(cè)期內(nèi)以23.34%的年復(fù)合成長(zhǎng)率 （CAGR） 成長(zhǎng)。

全球移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商愛立信預(yù)測(cè)，僅通過NB-IoT和LTE-M技術(shù)建立的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)量，到2024年將達(dá)到41億。大多數(shù)部署、連接和增長(zhǎng)將來自東北亞，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)備可以由分銷商或系統(tǒng)集成商在運(yùn)送給最終客戶之前預(yù)先配置，從而能夠開箱即用地連接到網(wǎng)絡(luò)，而無需最終用戶配置（例如，設(shè)置安全性以連接到Wi-Fi接入點(diǎn)）。

對(duì)于蜂窩網(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，蜂窩模塊成本近年來大幅下降，而數(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)計(jì)算機(jī)，連接成本可能低于 1 個(gè)月。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)。

智慧城市可能會(huì)將物聯(lián)網(wǎng)與生活的幾乎每個(gè)方面結(jié)合起來，而且它們正處于籌備階段。比爾·蓋茨（Bill Gates）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)視和控制系統(tǒng)，旨在預(yù)測(cè)和減少交通擁堵和污染。倫敦還在試驗(yàn)污染防治措施，這些措施涉及連接的物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)，以及車載傳感器，共同為局部高污染風(fēng)險(xiǎn)提供早期預(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，以確保它們按計(jì)劃進(jìn)行并確保學(xué)生安全。該系統(tǒng)將設(shè)計(jì)為使用RFID，GPS（全球定位系統(tǒng)）和GPRS技術(shù)的組合，以安全和非侵入性的方式監(jiān)控兒童。每個(gè)學(xué)生都會(huì)獲得一張或多張獨(dú)特的RFID卡，這些卡將嵌入書包中。由于學(xué)生的標(biāo)簽在進(jìn)入或離開校車時(shí)被安裝在校車上的閱讀器檢測(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)商齊心協(xié)力支持蜂窩物聯(lián)網(wǎng)

全球的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商正在團(tuán)結(jié)起來支持蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，盡管在標(biāo)準(zhǔn)和時(shí)間尺度方面，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)也作為運(yùn)營(yíng)商長(zhǎng)期戰(zhàn)略和對(duì)5G物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的承諾的核心組成部分。

在美國(guó)，AT&T于2016年在美國(guó)推出了第一個(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)用例中的應(yīng)用，與CalAmp合作開發(fā)聯(lián)網(wǎng)車輛、車隊(duì)和資產(chǎn)管理。 RM2在智能托盤上，Xirgo技術(shù)在集裝箱監(jiān)控和資產(chǎn)跟蹤上，百事可樂在智能飲水機(jī)上。

在歐洲，Orange于2018年在法國(guó)推出了LTE-M網(wǎng)絡(luò)，并于2018年底在西班牙和羅馬尼亞確認(rèn)了進(jìn)一步的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)，加速開發(fā)LTE-M解決方案。

在NB-IoT推廣方面，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是芬蘭第一家于2018年3月將NB-IoT引入其網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商。2018年11月，挪威電信將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)電池壽命并且通常在遠(yuǎn)程和難以到達(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，全球已有44家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商推出了83個(gè)商用移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，包括NB-IoT和LTE-M技術(shù)。根據(jù)GSMA智能的預(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)許可的LPWA連接。

美國(guó)無線巨頭Verizon與包括塞泉、泰利特、U-Blox、塞拉利昂無線、金雅拓、高通科技和Altair在內(nèi)的行業(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)用而設(shè)計(jì)的LTE網(wǎng)絡(luò)/芯片組，特別是通過特別節(jié)儉的電源。根據(jù)Verizon的說法，Cat-M1消耗更少的功率，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于2017年推出了Cat-M1，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)才剛剛開始提供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，并且具有與現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)兼容的真正關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。對(duì)于Verizon和AT&T等運(yùn)營(yíng)商來說，這是個(gè)好消息，因?yàn)樗麄儾槐鼗ㄥX來建造新的天線，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2020年代，因此Cat-M的向后兼容性是一個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)。

NB-物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)與Cat-M1的目標(biāo)相似;但是，它使用DSSS調(diào)制而不是LTE無線電。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)用而設(shè)計(jì)的，因此它不能很好地處理移動(dòng)性，并且還可能遭受延遲問題。從積極的一面來看，NB-IoT調(diào)制解調(diào)器的功率要求較低，并且可能比Cat-M1具有更低的單位成本。

Altair 半導(dǎo)體分析了三個(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)很小。

雙頻或三頻作為臨時(shí)解決方案

在接下來的幾年里，成千上萬的企業(yè)將設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，以利用蜂窩物聯(lián)網(wǎng)帶來的機(jī)遇。求助于RF專家可以幫助克服這一挑戰(zhàn)，特別是在導(dǎo)航雙模芯片組時(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。

泰利特、烏布洛克斯、塞拉利昂無線、金雅拓和奎克特爾等供應(yīng)商只是少數(shù)幾家正在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？

雖然5G是開發(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。鑒于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的建立速度，5G網(wǎng)絡(luò)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，并且假設(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，但通常具有較低的連接標(biāo)準(zhǔn)。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“它也將服務(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)成型的獲得許可的NB-IoT和LTE-M網(wǎng)絡(luò)“將繼續(xù)成為我們5G未來的基本組成部分，迎來一個(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)降低未來和遠(yuǎn)期物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的成本并降低功率要求。產(chǎn)品創(chuàng)造者應(yīng)該把注意力轉(zhuǎn)向LTE，如果他們想在未來10年多的時(shí)間里不受干擾地工作。

決定時(shí)間 - 你應(yīng)該選擇哪個(gè)？

一如既往，沒有一個(gè)答案。這兩種技術(shù)都具有顯著的優(yōu)勢(shì)，具體取決于部署的范圍和細(xì)節(jié)。當(dāng)然，地理部署將在這一決定中發(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)移動(dòng)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很可能在功率和成本方面更加節(jié)儉，盡管后者尚不清楚。

幸運(yùn)的是，模塊供應(yīng)商已經(jīng)采取措施來緩解這種潛在的不確定性，生產(chǎn)的調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)既可以做LTE，也可以在需要時(shí)回退到GPRS。該選項(xiàng)提供了最佳的電流配置，并允許在市場(chǎng)穩(wěn)定下來后，以后安裝僅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)方面處于顯著的波動(dòng)狀態(tài)，正如我們過去所看到的那樣，在一個(gè)或另一個(gè)上進(jìn)行批發(fā)押注是一種風(fēng)險(xiǎn)。在可能的情況下，選擇能夠覆蓋最廣泛選項(xiàng)的自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)器是短期內(nèi)最安全的面向未來的策略，盡管成本最高。幸運(yùn)的是，在中期，競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)準(zhǔn)將大大成熟，未來的知名度將大大提高。..。..

審核編輯：郭婷