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为什么我们需要NB‑IoT和LTE‑M

2020-01-03

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  在物联网(IOT)的网络将大规模扩大使用超越智能手机和平板电脑的移动通信发展到一个非凡的应用范围和连接的设备-包括那些尚未被发明了很多产品。

  尽管许多物联网应用程序仅需要短距离无线连接,但相当数量的物联网应用程序需要更长距离的连接。例如公用事业仪表,监视农田的传感器或在越野路线上跟踪卡车的远程信息处理模块。

  这就是蜂窝物联网(例如工业路由器)的用武之地,尤其是有望主导市场的两种蜂窝物联网标准:NB‑IoT和LTE‑M。 让我们探索这两个标准,它们的潜在用途以及为寻求增加蜂窝连接性的设备制造商提供的一些实现选项。

  为什么我们需要NB‑IoT和LTE‑M

  LTE‑M(机器的长期演进)和 NB‑IoT (窄带物联网)是由负责LTE和5G的标准组织3GPP创建的标准。他们使运营商可以利用现有的蜂窝基础设施来支持物联网设备的广泛部署。因为它们在许可的频谱中运行,所以它们是安全,可靠的,并提供有保证的服务质量。

  LTE-M和NB-IoT都属于机器对机器(M2M)通信,也称为机器类型通信(MTC)。它们帮助启用诸如智慧城市,环境监控,资产跟踪等应用程序。

  当然,运营商已经将较早的2G和3G网络用于某些物联网应用,例如车队跟踪。但是LTE‑M和NB‑IoT有所不同,因为它们是专为可长时间通信少量数据的 IoT设备而设计和优化的。因此,它们比其他蜂窝标准更简单,开销却少得多。转换为:

  • 极低的功耗,使设备电池寿命长达10年。这就是为什么这些网络有时也称为低功耗广域网(LPWAN)。
  • 覆盖范围广,覆盖范围广 -比LTE好几倍。
  • 低成本的硬件,因为降低了复杂性和规模经济。
  • 每个基站最多可容纳100,000个甚至更多的设备,这是因为每个设备的数据吞吐量要求非常低,并且优化的软件技术使基站可以与大量IoT设备进行通信。

  NB‑IoT和LTE‑M是现有应用程序的旧蜂窝标准的自然继承者,它们还将推动全新应用程序的开发。想象一下,如果地方政府可以确定何时需要清空垃圾箱,确定免费停车位并自动监视环境和道路状况。

  下图显示了由大型MTC和关键MTC应用程序支持的一些IoT用例。大规模MTC依赖LPWAN技术,包括NB‑IoT和LTE‑M,而关键MTC将要求实时通信,且延迟非常低且可靠性很高。

  

  LTE‑M和NB‑IoT之间的差异

  下表比较了LTE‑M和NB‑IoT的特征。最大的差异是带宽和语音支持,但出于实际目的,物联网设备开发人员的差异可能很小。NB‑IoT可能会使用较少的功率,所需的硬件可能会稍微复杂一些。

  

  蜂窝物联网背后的动力

  NB‑IoT和LTE‑M如此重要的最大原因也许是其巨大的行业发展势头。根据GSMA *的数据,截至2018年7月,运营商已 启动58个NB‑IoT和LTE‑M网络,覆盖了全球大多数主要市场。

  中国已经在NB‑IoT上实现了标准化,从而创造了一个潜在的庞大市场,这可能会有助于推动IoT解决方案的发展。在美国,一些运营商(包括 Verizon和 AT&T)首先启动了LTE‑M网络,但还计划了NB‑IoT网络。

  对设备制造商来说重要的是什么?

  在未来几年中,我们很可能会看到成千上万的公司设计新产品来利用蜂窝物联网带来的机会。这是设备制造商的一些主要注意事项:

  • 重要的是要考虑到获得连接到许可网络所需的操作员认证所需的步骤。利用RF合作伙伴的专业知识可以帮助克服这一挑战。
  • 将大力支持NB‑IoT和LTE‑M网络,以最大程度地提高潜在销售额。幸运的是,出现了双模芯片组,允许设备制造商为全球部署构建单个产品。
  • 预计许多物联网设备可在现场可靠运行长达10年而无需维修。因此,蜂窝物联网组件必须非常可靠,并且替换部件必须长期可用。

  NB‑IoT和LTE‑M才刚刚开始。在未来几年中,这些低功耗蜂窝网络将为大量新应用打开大门,将数十亿个需要远程连接并延长电池寿命的设备连接在一起。对于物联网设备的制造商而言,确保产品同时支持这两个标准将最大程度地带来机会。

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