Choose the Right LTE Technology for Your IoT Use Case
為你的物聯網用例選擇合適的 LTE 技術
計劃在全球實施物聯網，或需要從現有 2G 和 3G 蜂窩網路佈署升級路徑的公司，有多種 LTE 物聯網標準可供選擇。
首先，有兩個新的 LTE 標準 —— NB-IoT，代表窄頻物聯網，以及 Cat-M1，也被描述為 LTE-M —— 專為物聯網而設計，已經產生了大量的轟動，並且被吹捧為，將推動下一代蜂窩物聯網佈署的技術。 電信商已經開始佈署這兩個標準。
還有第三種選擇，你可能沒有聽說過，但它最適合當今全球物聯網佈署：稱為 Category 1 (Cat-1) 的 LTE 標準。
請繼續閱讀，我們將解釋這三個標準的基礎知識，檢查它們的優點和侷限性，然後詳細說明你應該考慮 Cat-1 的原因。
什麼是窄頻物聯網？
NB-IoT
是由第三代合作夥伴計劃 (3GPP) 開發的標準，是蜂窩通信 LTE 標準第 13 版的一部分。它是一種在許可頻譜上，運行的低功耗廣域網 (LPWAN) 技術，專為具有低頻寬需求的物聯網設備而設計。
與其他現有蜂窩標準相比，它成本低、提供更好的室內覆蓋、消耗更少的電力，因此具有更長的電池壽命。
NB-IoT
在半雙工模式下，具有 66kbps 的上行鏈路速度，和 26kbps 的下載速度，這意味著數據一次只向一個方向傳輸，而且它還具有 1.6 到 10 秒的延遲。
NB-IoT
在非常窄的頻寬（180 kHz）中運行，並且可以佈署在 LTE 網路的保護頻頻部分，該部分位於頻譜未使用部分的信道之間。
因此，它最適合需要小型、間歇性數據傳輸，且延遲無關緊要的簡單物聯網設備。
蜂窩技術提供遠端支持，和強大的信號穿透力，因此非常適合長距離，以及室內或地下使用。但 NB-IoT 只能用於固定物聯網應用，因為它不處理蜂窩塔切換。
NB-IoT
的場景，包括智慧燃氣表、水錶和電錶、智慧城市應用，例如智慧路燈和停車感測器，以及其他不發送頻繁或大量數據的遙感應用。這包括 HVAC 控制、工業監視器和農業感測器，用於監控灌溉系統慧，並檢測洩漏。
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Cat-M1
是什麼？
Cat-M1，也稱為
LTE-M，也是 3GPP 開發的低成本 LPWAN 技術，作為 LTE 標準第 13 版的一部分。它是
NB-IoT 的補充技術，它具有 1Mbps 的上傳和下載速度，以及 10 到 15 毫秒的較低延遲，速度更快。
Cat-M1
提供足夠快的頻寬，可以替代許多當前的 2G 和 3G 物聯網應用。它在其他幾個方面與 NB-IoT 不同：Cat-M1 支持蜂窩塔切換，因此它適用於行動應用，例如資產跟踪和車隊管理。它還支持物聯網應用中的語音功能，例如醫療警報設備和家庭警報系統，其中人們的談話能力很重要。
該標準使用 1.4 MHz 頻寬，也有足夠的吞吐量將韌體、軟體和其他安全更新，傳輸到物聯網設備，包括成熟的 Linux 操作系統 —— 這是 NB-IoT 無法做到的。此外，Cat-M1 支持全雙工和半雙工，這意味著公司可以透過選擇半雙工，來降低功耗，並延長電池壽命。
Cat-M1
的最適應用場景，包括可穿戴設備，例如健身手環、智慧手錶和自動櫃員機 (ATM)，以及資產跟踪、健康監測器和警報。它還與 NB-IoT 有一些交叉，可以與智慧電錶和工業監視器配合使用。
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什麼是 Cat-1？
Cat-1
專為具有中低頻寬需求，物聯網的設備而設計。它是 3GPP 標準第 8 版的一部分，因此它是一種較舊，但仍為當前的先進技術。
Cat-1
- 已被全球電信營運商廣泛採用 - 提供 5Mbps 的上傳頻寬速度，和
10Mbps 的下載頻寬速度，延遲為 50 到 100 毫秒。它在全雙工模式下，使用高達 20 MHz 的頻寬，並支持塔式切換。
結果：Cat-1 可以管理 NB-IoT 和
Cat-M1 支持的低功耗應用，但它也可以支持更高的頻寬需求，因為它比兩個同類產品，能提供更好的性能和更低的延遲。另一方面，與 NB-IoT 和 Cat-M1 相比，Cat-1
消耗更多功率，並且信號範圍略短。
Cat-1
還支持語音和行動物聯網應用，還為 2G 和 3G 應用，提供了良好的轉換路徑，例如資產跟踪、智慧電錶和其他遠端感測器。
其他的適用場景，包括可穿戴設備、銷售點終端、自動取款機、零售亭、影像監控、互聯醫療、消費電子設備，和一些車輛遠端資訊處理數據。它還支持共享行動用途，例如自行車和踏板車租賃，以及複雜的物聯網設備，例如用於交付的數位看板和自動無人機。
然而，Cat-1 的速度，不足以支持未來自動駕駛汽車的需求。對於更高的頻寬需求，Cat-4
LTE 標準達到 50Mbps 上傳和 150Mbps 下載速度，可以更好地處理影像監控，和其他即時影像應用，以及車載熱點和車載資訊娛樂。
未來的 5G 蜂窩網路，提供支持自動駕駛汽車、醫療保健中的遠端手術，以及未來其他高頻寬應用，所需的高速、低延遲通信。
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NB-IoT
和 Cat-M1 (LTE-M) 的現實和當前限制
研究人員預計，隨著未來幾年，越來越多的電信營運商實施這兩種技術，在 NB-IoT 和 Cat-M1 網路上運行的物聯網設備，將得到穩步採用。
事實上，根據愛立信 2019 年 11 月的行動性報告，到
2025 年底，NB-IoT 和 Cat-M1 預計將佔所有蜂窩物聯網連接的 52%。 同樣，在另一項研究中，分析公司 ABI Research 預計到 2026 年，NB-IoT 和
Cat-M1 將佔 36 億個 LPWAN 連接的 60%。
但是，雖然 NB-IoT 和 Cat-M1 提供了很多好處，但這兩種技術目前都存在一些侷限性，即它們仍然是新興技術，覆蓋範圍在全球的普及率仍然有限。
全球覆蓋和漫遊能力。北美、歐洲和亞洲的電信營運商，已開始採用其中一種，但由於 NB-IoT 和 Cat-M1 是互補技術，一些電信商選擇同時支持兩者。事實上，根據愛立信行動報告，截至 2019 年 11 月，在已佈署 NB-IoT 或 Cat-M1 的 114 家服務提供商中，近 25% 已同時實施。
然而，雖然電信商在採用 NB-IoT 和 Cat-M1 方面取得了進展，但它們尚未在全球廣泛佈署。這反過來又限制了漫遊能力。如果你的公司有一個特定的物聯網應用場景，需要在 Cat-M1 網路上的電信商之間漫遊，由於採用率仍然有限，這可能是不可能的。
真的是低功耗嗎？事實上，NB-IoT 和 Cat-M1 確實比以前的蜂窩技術（例如 Cat-1、2G 和 3G 網路）消耗的功率更少。新標準還包括一些額外的節電功能，可以進一步降低功耗，並延長物聯網設備的電池壽命。然而，這些備受吹捧的功能，可能無法兌現承諾，因為電信商可能不會完全支持它們。
更具體地說，NB-IoT 和 Cat-M1 設備，可以透過以下兩個功能休眠更長時間：省電模式 (PSM) 和擴展不連續接收 (eDRX)。借助 PSM，使用 NB-IoT 和 Cat-M1 的物聯網設備可以無限期地休眠，然後在預定時間喚醒，以發送和接收數據。
使用 eDRX，物聯網設備可以將尋呼週期從正常的 1.28 秒間隔增加到 10.24 秒。eDRX 技術使物聯網設備能夠休眠預定義數量的超幀，或這 10.24 秒的倍數，因此，NB-IoT 設備可以休眠長達 3 小時，而 Cat-M1 設備可以休眠長達 40 分鐘.
但是，eDRX 和 PSM 節省的電量存在潛在限制，因為它們的使用不僅僅由物聯網設備決定。實際上，這取決於每個特定的載波，以及每個載波是否支持，所有可用的低功耗模式。電信營運商可能只採用低功耗模式的一個子集，這意味著物聯網設備可能無法充分發揮 eDRX 和 PSM 的優勢。
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為什麼 Cat-1 是當今最佳選擇
今天需要在全球佈署物聯網的公司，應該考慮 Cat-1，因為兩種新的替代方案 —— Cat-M1 和 NB-IoT —— 在大多數市場，還沒有準備好迎接黃金時段。
相比之下，Cat-1 現已可用，並得到全球電信商的廣泛支持。它的成本低，在物聯網佈署中很受歡迎，價格與當前的 Cat-M1 和 NB-IoT 模組大致相同。雖然它確實比 Cat-M1 和 NB-IoT 使用更多的功率，但它確實使用相當低的功率，並支持更長的距離。
省電很重要。但一種看待它的方式是：2G 和 3G 不是低功耗技術。隨著 2G 和 3G 網路關閉，需要升級其物聯網佈署的公司會發現，Cat-1 比舊的 2G 和 3G 網路更節能。
Cat-M1 和 NB-IoT 是未來 —— 毫無疑問。事實上，3GPP 計劃演進 NB-IoT 和 Cat-M1，並將它們合併到 5G 標準中。
但是 Cat-1 —— 以及一般的 LTE —— 不會很快消失。電信營運商仍處於 5G 網路建設的早期階段，因此，LTE 網路至少在幾年內，仍將是事實上的標準。即使在那之後，LTE 網路和 Cat-1 仍將保留，並且在一段時間內不會被淘汰。
簡而言之，當今需要在全球佈署物聯網，或從 2G 和 3G 網路升級的公司，不能等待 Cat-M1 和 NB-IoT 在全球範圍，並作為一項技術成熟。 Cat-1 是當今和未來幾年，可行的強大解決方案，可為你當前的物聯網需求，提供最廣泛、最徹底的覆蓋。
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