NB-IoT 和 LTE-M 如何适用于物联网生态系统:蜂窝物联网的特性

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物联网 (IoT) 将实现蜂窝通信技术应用的大规模扩展,从智能手机和平板电脑到各种应用和连接设备,包括许多尚未发明出来的产品。
 
尽管许多物联网应用只需要短程无线连接,但未来相当多的应用将需要实现远程连接。例如,公用事业电表、监控农场的传感器或在跨国路线中跟踪卡车的远程通信模块。
 
这就是蜂窝物联网的用武之地,尤其是预计将主导市场的两个蜂窝物联网标准:NB‑IoT 和 LTE‑M。我们来探讨一下这两个标准、其潜在用途以及设备制造商希望增加蜂窝连接功能的一些实施选项。
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为什么需要 NB‑IoT 和 LTE‑M
 
LTE‑M (Long Term Evolution for Machines) (机器的长期演进)和 NB‑IoT(窄带物联网)标准都由负责 LTE 和 5G 的标准组织 3GPP 创建。这些标准让运营商利用现有的蜂窝基础设施来支持部署非常广泛的物联网设备。因为这些蜂窝基础设施在许可的频段中运行,所以是安全可靠的,并且可以提供有保障的服务质量。.
 
LTE‑M 和 NB‑IoT 都属于机器对机器 (M2M) 通信,亦称为机器类型通信 (MTC)。它们有助于实现智慧城市、环境监控、资产跟踪等应用。
 
当然,运营商已经在车队跟踪等部分物联网应用中使用较早的 2G 和 3G 网络。但是,LTE‑M 和 NB‑IoT 有所不同,因为它们针对在较长时间段内传输少量数据的物联网设备专门进行了设计和优化。所以,它们比其他蜂窝标准更加简单,开销也更少。具备的特性包括:
 
超低功耗, 设备的电池寿命可长达十年。这就是为什么这些网络有时候也被称为低功耗广域网 (LPWAN)。
长距离和非常广泛的覆盖范围 — 比 LTE 高出几倍。.
低成本硬件,由于复杂性和经济规模所有降低。
 
每个基站设备多达 100,000 台甚至以上,因为每台设备的数据吞吐量要求非常低,且经过优化的软件技术使基站能够与大量物联网设备进行通信。
 
NB‑IoT 和 LTE‑M 是接替适用于现有应用的早期蜂窝标准的自然之选,且它们还可推动全新应用的开发。试想一下,如果当地政府能够确定垃圾桶何时需要清空,识别免费停车位,并自动监控环境和道路状况。
 
下图显示了大规模 MTC 和关键 MTC 应用支持的一些物联网用例。大规模 MTC 依赖于 LPWAN 技术,包括 NB‑IoT 和 LTE‑M,而关键 MTC 则需要具备极低延迟和较高可靠性的实时通信。
 
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LTE‑M 与 NB‑IoT 之间的差异
 
下表对 LTE‑M 和 NB‑IoT 的特性进行了比较。两者之间的最大区别是带宽和语音支持,不过出于实用的目的,物联网设备开发人员的差异可能会比较小。NB‑IoT 的功耗可能较低,且所需硬件可能不那么复杂。
 
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蜂窝物联网的推动因素
 
NB‑IoT 和 LTE‑M 如此重要的最大原因可能是其巨大的行业推动因素。据 GSMA* 统计,截至 2018 年 7 月,运营商已经启动了 58 个 NB‑IoT 和 LTE‑M 网络,覆盖全球大多数主要市场。
 
中国已经实现了 NB‑IoT 标准化, 从而创造了一个潜力巨大的市场,可能有助于推动物联网解决方案的发展。在美国,Verizon 和 AT&T 等运营商先启动了 LTE‑M 网络,但 NB‑IoT 网络也在计划之中。
 
在许多情况下,运营商只需对其现有的基站进行软件更新,即可实现蜂窝物联网网络。这意味着,它们能够以较低成本非常迅速地实现广泛的覆盖面。
 
未来几年,将会有数以千计的公司进行新产品设计,以抓住蜂窝物联网带来的发展机遇。以下是设备制造商的一些主要考虑因素:
 
考虑获得连接至许可网络的运营商认证所需的步骤至关重要。利用 RF 合作伙伴的专业知识有助于克服这项挑战。
为支持 NB‑IoT 和 LTE‑M 网络,将会实施强有力的激励措施,以最大限度地提高潜在销售量。幸运的是,市场上开始出现双模芯片组,从而使设备制造商能够构建适用于全球部署的单个产品。
 
许多物联网设备预计在现场可靠运行长达十年,且无需进行任何维修。所以蜂窝物联网组件必须非常可靠,且更换部件必须能够使用较长时间。
 
Qorvo 为设备制造商提供的蜂窝物联网选件组合
 
Qorvo 将其 RF 技术和专业知识应用于各种蜂窝物联网解决方案,包括适用于设备和基站物联网连接的产品:
 
低功耗 RF 前端,使设备能够支持 LTE‑M 和 NB‑IoT。
适用于物联网设备的双模片上系统 (SoC)。Qorvo 已与 Nordic Semiconductor 建立了合作伙伴关系,以开发出全面的双模 NB‑IoT 和 LTE‑M 解决方案,旨在以尽可能简单的方式在物联网设备中集成蜂窝连接功能。
基站产品。Qorvo 提供一系列现成的高性能组件,包括放大器、开关和滤波器,以促进物联网网络的快速部署。
我们已帮助许多公司获得了运营商认证,而且我们还向汽车、航空和国防等行业提供可靠性极高且寿命极长的产品。
 
蜂窝物联网:支持数十亿新的互连设备
 
NB‑IoT 和 LTE‑M 才刚刚起步。在接下来的几年,这些低功耗蜂窝网络将带来大量的新应用,连接数十亿需要远程连接功能以及更长电池寿命的设备。对于物联网设备制造商来说,确保产品支持这两个标准可最大限度地抓住发展机遇。
 
如欲了解有关 Qorvo NB‑IoT 和 LTE‑M 解决方案的更多信息,请查看我们的物联网产品组合。
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