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    LTE-M——提供面向未來的物聯網

    2022-10-21 09:36 千家網

    導讀:CAT-1LTE調制解調器最初于2008年定義為,連接需要傳輸有限數據量的物聯網設備的低成本、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。預計新協議將進一步降低調制解調器的成本,并通過移除第二根天線簡化設備。與4G/LTE、CAT3及以上相比,這些技術更適合物聯網,后者專為智能手機和其他要求苛刻的設備設計,其高成本和功耗需求遠遠超出了連接的電表、跟蹤設備、醫療保健設備和其他應用的要求。

    CAT-1LTE調制解調器最初于2008年定義為,連接需要傳輸有限數據量的物聯網設備的低成本、低功耗替代品。然而,當時的供應商和網絡提供商關注的是更高的吞吐量。實際的設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。預計新協議將進一步降低調制解調器的成本,并通過移除第二根天線簡化設備。與4G/LTE、CAT3及以上相比,這些技術更適合物聯網,后者專為智能手機和其他要求苛刻的設備設計,其高成本和功耗需求遠遠超出了連接的電表、跟蹤設備、醫療保健設備和其他應用的要求。

    幾乎與此同時,在2016年,3GPP凍結并發布了LTE-M(CAT-M)規范。設備制造商和芯片組設計師一直在爭論哪個更好。展望未來,LTE-M的未來技術、更好的覆蓋范圍和更低的電力成本,顯然應該使其成為物聯網的蜂窩調制解調器的選擇。

    CAT-1比LTE-M有幾個關鍵的優點。它提供了更高的最大吞吐量,這可能是一些應用所需要的,并在上傳或下載大量數據時降低了功耗,以及稍低的延遲。然而,大多數物聯網設備很少需要高吞吐量或容量,因為它們天生就被設計為設計為以低數據速率運行。因此,這些優勢并沒有為智能城市和公用事業提供一個令人信服的用例。

    CAT-1bis作為替代方案,在網絡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的網絡覆蓋率降低了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

    公用事業設備設計師和智慧城市規劃者,希望創造出在未來10-15年內共享數據的連接設備,LTE-M被納入5G框架。因此,預計其技術將在2040年及以后得到支持。智能電表和其他關鍵基礎設施應用,將繼續向可預見的5G未來輸送信息。

    毫無疑問,所有旗艦智能手機支持5G功能已經有兩年了,5G正成為任何新智能手機的標準功能。對于運營商來說,智能手機連接是當今的主要業務,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開始了從LTE到5G的頻譜重組。隨著5G設備的商品化,運營商將面臨財務壓力,需要將頻譜轉移到5G。與LTE-m相比,只支持LTE網絡的CAT-1,到2030年有可能完全不受支持。一旦不再支持,CAT-1設備將無法傳輸數據,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內人士提出了他們對5G的愿景。這一愿景正在全球范圍內實現,增強物聯網,使更多智慧城市更接近現實。諷刺的是,我們可能會看到CAT-1拒絕使用LTE技術。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人員轉向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域的擴展覆蓋對于關鍵基礎設施應用尤其重要,因為設備經常需要安裝在地下室等具有挑戰性的接收環境中。系統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的住房開發而導致的城市景觀變化,覆蓋率可能會下降。

    LTE-M構建成本更低

    從總體上看,LTE-M的相關成本顯著低于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在設計中使用更少的硬件。它的設計更簡單,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ONESKU?解決方案。這是規模經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。LTE-M在節電方面遠遠優于CAT-1和CAT-1bis。其降低的功耗不僅延長了電池壽命,而且由于電池數量較少,操作成本也較低。

    總結

    物聯網實用設備是為長期使用而設計的。因此,LTE-M是正確的技術選擇。不可否認的是,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據。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有效地傳輸數據。

    這兩種技術也具有相當的網絡容量,盡管在實踐中,LTE-M只部署6RB,這可能導致網絡容量減少,以滿足當前的需求。這對于連接的公用事業用例來說已經足夠了,并有助于降低運營商的運營費用。LTE-M在覆蓋較差的地區提供了更好的延遲,考慮到許多公用事業電表位于網絡覆蓋率較低的農村地區,這一點很重要。

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


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