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LTE-M——提供面向未來的物聯(lián)網(wǎng)

2022-10-21 09:36 千家網(wǎng)

導(dǎo)讀:CAT-1LTE調(diào)制解調(diào)器最初于2008年定義為,連接需要傳輸有限數(shù)據(jù)量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的低成本、低功耗替代品。

2016年,在最初的CAT-1定義8年后,CAT-1bis在3GPP第13版中最終確定。預(yù)計新協(xié)議將進一步降低調(diào)制解調(diào)器的成本,并通過移除第二根天線簡化設(shè)備。與4G/LTE、CAT3及以上相比,這些技術(shù)更適合物聯(lián)網(wǎng),后者專為智能手機和其他要求苛刻的設(shè)備設(shè)計,其高成本和功耗需求遠遠超出了連接的電表、跟蹤設(shè)備、醫(yī)療保健設(shè)備和其他應(yīng)用的要求。

CAT-1LTE調(diào)制解調(diào)器最初于2008年定義為,連接需要傳輸有限數(shù)據(jù)量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的低成本、低功耗替代品。然而,當(dāng)時的供應(yīng)商和網(wǎng)絡(luò)提供商關(guān)注的是更高的吞吐量。實際的設(shè)備引進大約在五六年后開始。

2016年,在最初的CAT-1定義8年后,CAT-1bis在3GPP第13版中最終確定。預(yù)計新協(xié)議將進一步降低調(diào)制解調(diào)器的成本,并通過移除第二根天線簡化設(shè)備。與4G/LTE、CAT3及以上相比,這些技術(shù)更適合物聯(lián)網(wǎng),后者專為智能手機和其他要求苛刻的設(shè)備設(shè)計,其高成本和功耗需求遠遠超出了連接的電表、跟蹤設(shè)備、醫(yī)療保健設(shè)備和其他應(yīng)用的要求。

幾乎與此同時,在2016年,3GPP凍結(jié)并發(fā)布了LTE-M(CAT-M)規(guī)范。設(shè)備制造商和芯片組設(shè)計師一直在爭論哪個更好。展望未來,LTE-M的未來技術(shù)、更好的覆蓋范圍和更低的電力成本,顯然應(yīng)該使其成為物聯(lián)網(wǎng)的蜂窩調(diào)制解調(diào)器的選擇。

CAT-1比LTE-M有幾個關(guān)鍵的優(yōu)點。它提供了更高的最大吞吐量,這可能是一些應(yīng)用所需要的,并在上傳或下載大量數(shù)據(jù)時降低了功耗,以及稍低的延遲。然而,大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備很少需要高吞吐量或容量,因為它們天生就被設(shè)計為設(shè)計為以低數(shù)據(jù)速率運行。因此,這些優(yōu)勢并沒有為智能城市和公用事業(yè)提供一個令人信服的用例。

CAT-1bis作為替代方案,在網(wǎng)絡(luò)覆蓋和成本方面明顯低于LTE-M。雖然它們都使用單一天線,但CAT-1bis的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率降低了9db,而且仍比LTE-M貴20%-50%。因此,它并沒有提供真正的替代方案。

成為5G框架的一部分很重要

公用事業(yè)設(shè)備設(shè)計師和智慧城市規(guī)劃者,希望創(chuàng)造出在未來10-15年內(nèi)共享數(shù)據(jù)的連接設(shè)備,LTE-M被納入5G框架。因此,預(yù)計其技術(shù)將在2040年及以后得到支持。智能電表和其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用,將繼續(xù)向可預(yù)見的5G未來輸送信息。

毫無疑問,所有旗艦智能手機支持5G功能已經(jīng)有兩年了,5G正成為任何新智能手機的標(biāo)準(zhǔn)功能。對于運營商來說,智能手機連接是當(dāng)今的主要業(yè)務(wù),它推動了許多頻譜管理決策。

由于所有的智能手機和新車都支持5G,世界各地的移動運營商已經(jīng)開始了從LTE到5G的頻譜重組。隨著5G設(shè)備的商品化,運營商將面臨財務(wù)壓力,需要將頻譜轉(zhuǎn)移到5G。與LTE-m相比,只支持LTE網(wǎng)絡(luò)的CAT-1,到2030年有可能完全不受支持。一旦不再支持,CAT-1設(shè)備將無法傳輸數(shù)據(jù),需要更換。

在過去十年的大部分時間里,我們看到電信運營商和業(yè)內(nèi)人士提出了他們對5G的愿景。這一愿景正在全球范圍內(nèi)實現(xiàn),增強物聯(lián)網(wǎng),使更多智慧城市更接近現(xiàn)實。諷刺的是,我們可能會看到CAT-1拒絕使用LTE技術(shù)。由于LTE缺乏支持的時間只有短短8年,沒有人能保證它的壽命。

僅這一點就足以促使開發(fā)人員轉(zhuǎn)向LTE-M。然而,LTE-M還有其他有利因素。

測試表明,LTE-M提供了更可靠的覆蓋

在CE模式A中,我們看到LTE-M比CAT-1提高了5dB。CAT-1的雙天線似乎比LTE-M的單天線更有優(yōu)勢。

CAT-1和CAT-1bis在良好條件下每秒傳輸更多位。然而,隨著條件惡化和耦合損耗增加,CAT-1的比特率下降,變得更接近LTE-M。CAT-1bis在大約145dBMCL(最小耦合損耗)時完全斷開,而CAT-1在大約149dB時斷開連接。另一方面,LTE-M能夠保持其連接到154dBCL。

實際上,LTE-M是一種更強大的解決方案,即使CAT-1離線,也能保持連接。

LTE-M在惡劣條件和低覆蓋區(qū)域的擴展覆蓋對于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用尤其重要,因為設(shè)備經(jīng)常需要安裝在地下室等具有挑戰(zhàn)性的接收環(huán)境中。系統(tǒng)集成商還必須考慮到,隨著時間的推移,由于植被生長或由于持續(xù)的住房開發(fā)而導(dǎo)致的城市景觀變化,覆蓋率可能會下降。

LTE-M構(gòu)建成本更低

從總體上看,LTE-M的相關(guān)成本顯著低于CAT-1和CAT-1bis。使用LTE-M作為我們的基線,CAT-1bis比原來貴20%-50%,而CAT-1比原來貴80%。LTE-M在設(shè)計中使用更少的硬件。它的設(shè)計更簡單,部件更少,只有一個天線,不需要昂貴的、針對國家的SAW濾波器,從而實現(xiàn)ONESKU?解決方案。這是規(guī)模經(jīng)濟有助于降低成本和簡化物流的一個例子。

LTE-M的運營成本也低于其競爭對手的技術(shù)。LTE-M在節(jié)電方面遠遠優(yōu)于CAT-1和CAT-1bis。其降低的功耗不僅延長了電池壽命,而且由于電池數(shù)量較少,操作成本也較低。

總結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)實用設(shè)備是為長期使用而設(shè)計的。因此,LTE-M是正確的技術(shù)選擇。不可否認(rèn)的是,LTE-M沒有CAT-1提供的相同吞吐量。通過5Mbps的上傳和10Mbps的下載,CAT-1可以比LTE-M的1.2Mbps的上傳和下載速度更快地移動數(shù)據(jù)。然而,連接的實用程序通常不需要CAT-1提供的更高吞吐量。它們可以通過LTE-M有效地傳輸數(shù)據(jù)。

這兩種技術(shù)也具有相當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)容量,盡管在實踐中,LTE-M只部署6RB,這可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)容量減少,以滿足當(dāng)前的需求。這對于連接的公用事業(yè)用例來說已經(jīng)足夠了,并有助于降低運營商的運營費用。LTE-M在覆蓋較差的地區(qū)提供了更好的延遲,考慮到許多公用事業(yè)電表位于網(wǎng)絡(luò)覆蓋率較低的農(nóng)村地區(qū),這一點很重要。

考慮到LTE-M被納入5G框架,并將至少持續(xù)到2040年,成本更低,并且滿足智能公用事業(yè)的要求,它是公用事業(yè)和智能城市開發(fā)商的明顯選擇。