如何选择物联网通信中 NB-IoT、Cat.1、Cat.M

一路上

前言

随着技术的发展，目前应用于物联网产品方案的无线通信协议也是各式各样，每种技术都有其自身的特点，而蜂窝物联网无疑将会扮演其中最为重要的角色。

本文将对蜂窝物联网的几个关键规范做一个概述，可以作为一个敲门砖，抛砖引玉。

NB-IoT是什么

NB-IoT窄带物联网(Narrow Band Internet of Things)是 IoT 领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网( LPWAN )。NB-IoT 支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

NB-IoT 网络组成包括 NB-IoT 终端、NB-IoT 基站、NB-IoT 分组核心网、IoT 连接管理平台和行业应用服务器。

NB-IoT 具有以下四大优势：

低功耗
低功耗特性是物联网应用一项重要指标，特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，设备续航时间可以从过去的几个月大幅提升到几年。

广覆盖
NB-IoT室内覆盖能力强，比LTE提升20dB增益，相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求，对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。

大连接
在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。在一个不太大的空间，放置更多设备而互相又不会有干扰，换句话来讲NB-IoT足以轻松满足未来智慧家庭中大量设备联网需求。

低成本
与LoRa相比，NB-IoT无需重新建网，射频和天线基本上都是复用的。以中国移动为例，900MHZ里面有一个比较宽的频带，只需要清出来一部分2G的频段，就可以直接进行LTE和NB-IoT的同时部署；低速率、低功耗、低带宽同样给NB-IoT芯片以及模块带来低成本优势。

LTE-Cat.1是什么

LTE（Long-Term Evolution）是一种4G无线移动通信技术，提供了高速数据传输和低延迟的网络连接。LTE网络可以通过不同的UE（User Equipment）类别来满足不同的应用需求，其中包括LTE Cat.1、LTE Cat.2、LTE Cat.3和LTE Cat.4等不同级别的UE设备。

LTE-Cat.1 是 4G 通信 LTE 网络下用户终端类别的一个标准，上行峰值速率 5 Mbps，下行峰值速率 10 Mbps，定位于面向 IoT 应用市场的一个类别。

终端类别	最大下行速率	最大上行速率
Cat.1	10.3 Mbps	5.2 Mbps
Cat.2	51.0 Mbps	25.5 Mbps
Cat.3	102.0 Mbps	51.0 Mbps
Cat.4	150.8 Mbps	51.0 Mbps

LTE-Cat.1兼顾速率、功耗和成本，并借助LTE网络的广覆盖，能快速形成规模效应！这就导致了LTE-Cat.1 在4G模组中发展势头强劲，渗透率一路走高，成为物联网中低速率网络的“新贵”。

优势	简介
低功耗	采用专用的Cat.1芯片，硬件架构更简单，能够有效降低功耗;功耗比Cat.4降低了50%
广覆盖	Cat.1可以依托现有的4G网络，实现良好的网络覆盖，能够有效规避2/ 3G退网带来的风险
低成本	相比Cat.4的成本要低30%
易部署	运营商无需升级网络或独立建网，只需在现有的4G LTE网络侧进行配置，即可接入Cat.1终端。

LTE-M是什么

LTE-M，即LTE-Machine-to-Machine，是基于LTE演进的物联网技术，基于蜂窝网络进行部署，支持上下行最大1Mbps的峰值速率，属于物联网中速率，其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽，可以直接接入现有的LTE网络。

LTE-M 最关键能力在于支持移动性并可以定位，成本只有Cat1芯片的25%，相比于GPRS速率要高四倍。

LTE-M 具有以下四大优势：

速率高，LTE-M支持上下行最大1Mbps的峰值速率，远远超过GPRS、 ZigBee等物联技术的速率，可以支撑更丰富的物联应用，如低速视频、语音等；

移动性，LTE-M支持连接态的移动性，物联网用户可以无缝切换保障用户体验；

可定位，基于TDD的LTE-M可以利用基站侧的PRS测量，在无须新增GPS芯片的情况下就可进行位置定位，低成本的定位技术更有利于LTE-M在物流跟踪、货物跟踪等场景的普及：

支持语音，LTE-M从LTE协议演进而来，可以支持 VOLTE语音，未来可被广泛应用到可穿戴设备中。

应用场景

LTE-Cat.1 可广泛应用于工业网关、零售柜、金融支付、车联网、共享充电宝、充电桩、视频监控等场景。

LTE-M 支持蜂窝基站切换和语音功能，应用于可穿戴设备，如智能手环和智能手表，以及资产跟踪、健康监视器和警报等。

NB-IoT 用于连接大量的低功耗设备，通常在较长时间内以低功耗模式运行，因此可以实现数年的电池寿命，如传感器、智能水表、智能电表等。