LTE Cat-M1和LTE Cat-NB1已經推出，以取代預定即將退網的2G和3G技術。您需要了解這些用於物聯網的新LTE技術：覆蓋範圍，速度，成本以及使它們工作的硬件。
圖1
蜂窩物聯網最容易實現的硬件模塊可以為包括2G，3G和4G LTE在內的全部長期演進（LTE）蜂窩通信技術提供全球地理覆蓋。支持世界各地的很多頻率子集。一旦確定了要部署物聯網設備的位置，您需要知道該位置有多少可用的蜂窩頻率，哪些運營商支持這些特定頻率，並確定最符合您的需求的載波。然後找到一個支持相同特定頻率的硬件模塊。硬件模塊和載波必須支持相同的頻率。
英特爾正在與愛立信和中國移動合作提供蜂窩物聯網互操作連接，將英特爾®XMM™7115 NB-IoT調制解調器芯片（嵌入在Fibocom的模塊中）集成到工廠設備中。
有幾家主要的運營商提供基礎設施和覆蓋，稱為移動網絡運營商（MNO）。在美國，覆蓋全國的移動網絡運營商有AT＆T，Verizon，Sprint和T-Mobile（最近後兩者在著手合併）。在產品供應鏈的下游，移動虛擬網絡運營商（MVNO）通過租賃主要運營商的網絡來提供服務。 MVNO沒有自己的基礎設施，通常在多個運營商之間聚合服務，並且經常佔據主要運營商認為不值得投資的市場。 MVNO傾向於提供預付費合同，缺少MNO提供的功能，並且通常不提供最新的技術。
2G和3G的到期退網日期
儘管2G和3G對於很多物聯網應用來說都非常出色，但兩種網絡最終都將無法使用。運營商用於維護2G和3G基礎設施的成本並不划算，因為使用量在穩步下降。然而，由於IoT（物聯網）受益於低帶寬（BW）和低成本的2G，T-Mobile曾表示它將在2021年之前終止提供2G和3G服務。AT＆T已經關閉其2G基礎設施，不再認證新的3G產品，並被推測到2021年結束3G。 Verizon將於2019年12月31日前終止對2G和3G網絡的支持。所有運營商都在尋找節省2G和3G基礎設施維護的辦法。
2G和3G，載波帶寬較窄，數據速率較慢，現有基礎設施比4G LTE便宜，因此是物聯網的理想選擇。根據所使用的技術，2G網絡的速度為每秒0.50至1.9兆比特（Mbps），3G可以提供14至168 Mbps的速度。根據應用的不同，物聯網設備要求在數據速率帶寬，物聯網設備移動的物理速度，延遲，接收範圍以及IoT（物聯網）設備每個時間段（佔空比）發送的報告數量方面可能會有很大的差異。請參閱表1以獲取物聯網設備在各種物聯網應用中的典型規格要求列表。
更快的LTE（4G）網絡幾乎覆蓋了全球。 （請注意，覆蓋範圍與能接收到信號有所不同;移動設備可能位於覆蓋範圍很好但由於當地條件限制而無法接收信號的位置。）由於術語“LTE”未以任何方式進行商標或規定，因此它以許多不同的名稱銷售。 LTE也是許多類別的LTE技術的總稱。例如，LTE Advanced（Cat 6至Cat 20）以各種名稱（例如4G +，LTE +，4GX，4.5G或4G LTE Ultra）進行廣告。先進的LTE（LTE-A）的優點之一是多個LTE運營商可以組合資源來提供總帶寬，以稱為載波聚合的機制來增加數據吞吐量。載波聚合意味著用戶在擁塞網絡中的影響較小，運營商可以通過匯聚協議更高效地運行網絡。目前，LTE的覆蓋範圍顯著改善。 LTE可能包含許多協議和頻率，但LTE覆蓋通常是普遍的，而2G覆蓋範圍要低得多。因此，在考慮開發蜂窩式物聯網時，請確保您的服務區域的覆蓋範圍位於運營商的覆蓋地圖上。 Cellular IoT（蜂窩物聯網）的另一個考慮是大多數運營商利用與其他運營商的漫遊協議來提供全球覆蓋。漫遊計劃帶來優勢，因為訪問一個運營商通常意味著獲得全球覆蓋計劃。運營商將與全球合作伙伴簽署漫遊協議，以便產品開發者不必與全球多家運營商進行談判。
表1
用於物聯網的新型蜂窩技術
3GPP目前明確用於IoT的三種新的運營商網絡服務是窄帶IoT（NB-IoT或LTE Cat-NB1），LTE Cat M1和LTE Cat 1。重要的是要注意，運營商已經實施的漫遊協議不一定涵蓋所有這些LTE IoT技術。漫遊也需要更長的時間進行連接。 2016年6月，電信標準化組織第三代合作伙伴計劃（3GPP）宣佈已經完成了NB-IoT，eMTC（又名LTE Cat-M1）和EC-GSM-IoT技術標準以解決物聯網市場的應用需求。該標準是LTE Advanced Pro網絡協議第13版（Release 13）的一部分。
儘管LTE CAT-M1和-NB1在成本上相似，但LTE M1在現實的350 kbps速率下稍微貴一些。 LTE Cat-NB1具有低於150 kbps的較低帶寬，一些模塊承諾27 kbps。與LTE M1不同，LTE NB1無法順利切換蜂窩塔之間的連接。但是，如果在LTE NB1上部署設備並且必須移動，即使使用一個塔的靜止傳感器是目標用例，而應用層仍然可以在塔之間進行連接切換。 LTE NB1具有比LTE M1更低的傳輸電流消耗，長時間的睡眠時間（30s）以及1.4到10秒的延遲。由於LTE M1支持LTE語音（VoLTE），因此LTE M1具有更高的傳輸電流消耗，10到15毫秒的延遲，適用於機器對人通信或反之亦然。 Verizon於2015年底推出LTE Cat-M1，並支持LTE Cat 1。 T-Mobile於2018年1月推出了NB-IoT的第一個規劃。T-Mobile還宣佈，該公司已通過u- blox和Sierra Wireless在其網絡上使用這兩家公司的物聯網設備的認證。其他LTE Cat-M1，-NB1和Cat-1硬件模塊供應商包括Sequans Communications，Link Labs，Gemalto和Telit / Round Solutions等。英特爾正在與愛立信和中國移動合作提供蜂窩物聯網互操作連接，將英特爾®XMM™7115 NB-IoT調制解調器芯片（嵌入在Fibocom的模塊中）集成到工廠設施中。
表2
表2：用於物聯網設備的當前可用的蜂窩技術
對於運營商而言，支持NB1或M1的選擇具有財務影響，因為只需對現有蜂窩塔進行軟件更新即可推出LTE-M1，而NB1則需要軟件更新和新的無線電硬件。在北美，Verizon，AT＆T和Telus（加拿大的移動運營商）計劃支持LTE M1。大部分歐盟（Vodaphone），中國和東南亞移動運營商似乎都支持LTE Cat-NB1。澳大利亞Telstra宣佈支持LTE Cat-M1和NB-IoT。澳大利亞的Optus看起來會支持NB-IoT，日本的NTT DOMOCO支持LTE Cat-M1和-NB1。另一種蜂窩物聯網開發是嵌入式SIM（eSIM）芯片，該芯片表面安裝在印刷電路板上。可移除的SIM（用戶識別模塊，Subscriber Identity Module）卡綁定到一個運營商的網絡中，並且一直是標準的，並且如果手機用戶希望更換運營商（使用解鎖的手機）則可以將其移除。 eSIM芯片被焊接到電路板上，並提供更換運營商的承諾，而無需更換SIM卡。擁有10萬部署物聯網設備的物聯網開發人員的優勢在於，為了更換運營商，不需要手動更換SIM卡。物理交換一張SIM卡是運營商阻止客戶切換的槓桿。 eSIM技術可能會將運營商服務商品化，以便您可以每天多次轉換運營商，具體取決於軟件在與運營商達成的協議中的運作方式。但為了維護自己的利益，運營商不會很快採用eSIM。儘管如此，今天安裝eSIM的用戶希望eSIM有朝一日能成為運營商轉換的選擇。英飛凌採用40納米技術製造的eSIM芯片採用尺寸僅為1.5 x 1.1 x 0.37 mm的小型化無引腳封裝。
eSIM芯片對物聯網行業有很大的希望。物聯網行業的巨大承諾是一種微小的板載芯片，當它到達用戶的家門口時，可以通過任何運營商激活。同樣，eSIM可以實現新的業務模式，讓運營商可以更輕鬆地將服務捆綁到多個設備上。一個運營商包可以支持多個智能設備，並通過無線方式進行配置。
隨著2G和3G時代的退出，他們很有可能會完全絕跡，沒有人會支持這些落後的蜂窩技術。即使只有一個運營商，也可以使用eSIM進行填充，因為您可能可以在配置文件可用時利用配置文件進行配置。充分利用Particle.io和Link Labs等公司的優勢，這些公司提供從設備到雲端的各種服務，包括運營商協議，專業服務或用於這些新型LTE IoT技術的DIY模塊。 （Particle也是MVNO; Link Labs使用Verizon的網絡）。
（完）
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