LTE M1Technology Explained!
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來源：RFID世界網 原始來源：EET電子工程專輯
2016年6月，全球標準化組織3GPP在短時間裡，同時制訂了兩個新的蜂窩技術標準：Cat-M1(eMTC)和Cat-NB1(NB-IoT)。與性能指標一路往上走的Cat.6、Cat.12、Cat.16、Cat.18相反，Cat-M1和Cat-NB1選擇一路向下，主要原因是根據物聯網的要求，去掉不必要的高數據率、高移動性、超強傳輸能力特性，降低系統複雜度與成本，提高系統續航時間，實現4G調制解調器的海量佈署、規模經濟和超長生命週期。
Cat-M1與Cat-NB1相互補充
化繁為簡，降低成本與複雜度
降低複雜度與成本的第一步，就是要放棄速率和頻寬。考慮到絕大部分物聯網應用數據傳輸速率，只需要1Mbps或者幾百/幾十kbps，所以Cat-M1的上行下行速率只有1Mbps，頻寬頻率1.4MHz；Cat-NB1上行和下行速率，更是只有60kbps和20kbps，頻寬200KHz，使得電信商可以非常靈活地，將其佈署進LTE頻段裡。
在佈署的模式上，Cat-M1在FDD或者TDD網路中，都可以佈署，Cat-NB1到現在為止，只能佈署在FDD中，今後隨著標準和規範的演進，可能會有所變化。
在佈署的模式上，Cat-M1在FDD或者TDD網路中，都可以佈署，Cat-NB1到現在為止，只能佈署在FDD中，今後隨著標準和規範的演進，可能會有所變化。
支持半雙工模式，是降低系統成本和晶片複雜度的另一妙招。高通產品市場高級總監沈磊解釋說，LTE採用全雙工模式，上行下行同時收發。
但Cat-M1和Cat-NB1都可以支持半雙工，先下行或者上行，不會並行收發。這樣做的好處在於，支持半雙工一是不需要複雜的濾波器和高成本的功率放大器；二是降低了發射功率，相比LTE 23dBm/200毫瓦的功率，Cat-M1、Cat-NB1都只有20dBm/ 100毫瓦，減少了一半。
但Cat-M1和Cat-NB1都可以支持半雙工，先下行或者上行，不會並行收發。這樣做的好處在於，支持半雙工一是不需要複雜的濾波器和高成本的功率放大器；二是降低了發射功率，相比LTE 23dBm/200毫瓦的功率，Cat-M1、Cat-NB1都只有20dBm/ 100毫瓦，減少了一半。
考慮到兩種技術各自覆蓋不同的物聯網應用，所以Cat-M1保留了相當一部分移動性和VoLTE語音功能，可用於樓宇安防、穿戴設備、資產追蹤等應用；Cat-NB1則是完全不具備移動性和語音。
但兩者穿透性和佈署密度相比，LTE有了顯著提高，比如Cat-M1比傳統的LTE Cat.4的鏈路預算(link budget)，提高了約15個dB，針對表計等應用設計的Cat-NB1還要更高。
但兩者穿透性和佈署密度相比，LTE有了顯著提高，比如Cat-M1比傳統的LTE Cat.4的鏈路預算(link budget)，提高了約15個dB，針對表計等應用設計的Cat-NB1還要更高。
此外，和LTE相比，Cat-M1、Cat-NB1的續航時間更長，可支持至少10年左右的工作時間。由此帶來的另一個需求，是強大的軟體升級能力，目前來看，Cat-M1的速率是兆級，可以用幾分鐘或者半個小時的時間升級固件，所以Cat-M1在升級維護上，有明顯的優勢。但Cat-NB1沒有這個能力，從安裝起到10年之後還是老樣子。
擴展LTE以連接物聯網
蜂窩和非蜂窩通訊技術怎麼選?
「蜂窩通訊技術，將是未來物聯網連接技術裡，絕對的主流方向。」沈磊表示，蜂窩通訊技術是授權頻譜，在連接性、安全、品質方面都有充分的保證，而且從2G、3G、4G一路發展下來，其覆蓋已經是無處不在，完全不需要重新佈署。
更重要的一點是，蜂窩通訊行業的生態系統建設非常完善，從標準制定、技術發展和驗證，到產品研發和上市，再到整個網路系統的優化和完善，包括晶片、終端、基礎設施、電信商在內的眾多從業者30年來不斷的累積，已經讓蜂窩技術成為最為可靠、完善和可用的技術。
他認為使用非授權頻譜的Sigfox和LoRa，是一個相對小眾的市場，大多數應用場景集中在工廠或碼頭，這類私有且小範圍的環境中，整個產業鏈的佈署程度，與基於蜂窩網路技術的標準相比，完全不在一個數量級。並且這兩個標準比較新，整個產業鏈的晶片、模組、應用服務，都還處於培育階段，不能與主流的蜂窩技術相抗衡。
目前Cat-M1和Cat-NB1都有很多佈署，後者進度更快一些。主要原因在於Cat-NB1標準，相對更為簡單，能做Cat-NB1的晶片廠商比較多，而且首批探索物聯網佈署的電信商，也看到Cat-NB1的佈署密度可以更高，續航時間可以更長，對於表計、路燈等應用情景來說，Cat-NB1似乎天生就是比較好的技術。
但事實上，到了真正開始佈署，需要和上層應用服務對接的時候，電信商就會發現Cat-NB1，其實只能覆蓋一部分使用情景，很多商業模式，比如移動性、語音、數據率、遠端更新軟體的能力，Cat-NB1是沒有的，所以他們開始逐漸傾向於接受物聯網雙模的概念。
沈磊說他個人相信LTE物聯網一定會大爆發，只是具體的時間還不能預測。但好消息是，「當前缺失的幾個成功要素，都已在路上」。
比如中國三大電信商，正在相關城市做網路佈署的試點；汽車或者公用事業、智慧城市等，垂直領域的商業模式已初具雛形。上層的應用服務也在高速發展中；晶片和模組廠商對產品的優化，和設備管理的能力，正在大幅改進。當這幾大成功要素都到位之時，相關應用必定會呈現爆炸式成長。
為什麼雙模更好?
說到Cat-M1和Cat-NB1這兩個模式，電信商現在基本都處於瞭解、測試、考慮、規劃如何佈署的階段。兩者有很多功能是重疊的，但很多時候又是互補的，如何佈署成為了電信商最為糾結的事情。那麼有沒有技術，能讓模組或終端，既能支持Cat-M1也能支持Cat-NB1，從而了卻電信商的這塊心病？
下圖中深紅色代表的是Cat-M1技術，它強調的是移動性和較高的數據速率，但其在網路覆蓋和功耗上遜於Cat-NB1；圖上淺色區域代表的是Cat-NB1技術，該技術在網路覆蓋、功耗、佈署靈活性，以及成本優化方面，相較Cat-M1表現更好。
Cat-M1和Cat-NB1兩種技術優勢有所不同，因此客戶在選擇應用服務或者網路佈署時，只能根據相關技術優勢進行選擇，要想精準預測未來3年、5年或15年之後，所佈署的服務和採用的技術，對於客戶來說是很難做到的。
Cat-M1＆NB1雙模提供最優解決方案
但是，試想一下，無論將來電信商是否會對相關網路、頻段和模式，在佈署3-5年後進行調整，如果已被佈署好的模組能夠隨時透過升級軟體，實現自適應調整，這對於用戶而言，將是極大的便利。
沈磊說，儘管雙模系統複雜度，比單模系統稍高，其模組和晶片的成本也要高。但事實上，這只是單個模組和子系統的成本，絕大部分成本來自於系統佈署的環節。因此，總體而言，靈活的實用性，可以大幅降低重複佈署、動工和升級所帶來的成本。
另一方面，這兩個模式也能夠佈署在4G LTE頻段上。目前世界各國在規劃佈署15-16個Cat-M1和Cat-NB1的頻段，絕大部分是中頻和低頻，這是因為考慮到高頻的穿透性欠佳，而低頻的佈署在一直放大。
如果有一個模組，同時擁有這兩種技術，並支持所有頻段，那麼該模組可以在全球任何應用場景佈署。無論未來的網路制式或頻段如何調整，該模組仍然可以工作。透過安裝一次，可以獲得十年的工作生命週期，並幫助客戶抵消任何不確定性，和相關網路調整的可能性，這筆買賣還是划算的。
更具成本效益的全球雙模
「為什麼多模多頻手機受歡迎？因為在總體成本控制上，多模、多頻是有重大優勢的，今後物聯網業務的佈署，也會遇到同樣的問題。」
在沈磊看來，做一款全球多模的模組，今天可以銷售，三五年後仍然可以銷售，在任何一個國家也都可以銷售。從研發的投入、物料和成品的庫存管理，以及銷售的準確性來說，可以令模組OEM廠商大為放鬆；對電信商而言，他可以利用雙模多頻的模組，去對這兩種技術進行充分的驗證，從而推測哪個生意模式能夠成功，這對於電信商整體的成本控制，是具有策略意義的改變。
全球雙模提供更高成本效益
鑒於Cat-M1和Cat-NB1優勢互補的融合，高通推出了為Cat-M1和Cat-NB1訂製的多模多頻晶片—MDM9206。除支持Cat-M1、Cat-NB1的全球所有頻段外，MDM9206還整合了Cortex A7處理器、大量傳感器接口、GPS/格納洛斯/北斗以及伽利略全球衛星定位系統、語音/VoLTE功能，並支持Linux/Thread操作系統。
不久之前，高通與愛立信以及北美電信商AT＆T基於Cat-M1進行了LTE語音方面的測試，一個很小的模組裝在手錶中，其語音品質非常高。
高通為Cat-M1和Cat-NB1訂製的多模多頻晶片MDM9206
與此同時，在中國，高通積極推動LTE物聯網的發展，並與中國電信商及合作夥伴協作。
高通於2016年11月聯合中國移動和愛立信，啓動對岸中國首個Cat-M1測試；2016年12月，與中國移動物聯網有限公司簽署諒解備忘錄；2016年12月，聯合中國聯通和愛立信，完成基於Cat-M1標準的現網數據傳輸；2017年3月，與華為合作首次打通TD-LTE Cat-M1標準空口First Call。
高通於2016年11月聯合中國移動和愛立信，啓動對岸中國首個Cat-M1測試；2016年12月，與中國移動物聯網有限公司簽署諒解備忘錄；2016年12月，聯合中國聯通和愛立信，完成基於Cat-M1標準的現網數據傳輸；2017年3月，與華為合作首次打通TD-LTE Cat-M1標準空口First Call。
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