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何時(shí)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用 LTE Cat M
何時(shí)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用 LTE Cat M
什么是貓 ？
LTE Cat M（也稱為LTE-M）是一種低功耗廣域 (LPWA) 技術(shù)，旨在通過(guò)蜂窩技術(shù)支持“大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)”，即數(shù)千億 (!) 的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。Cat M 主要是指 Cat M1，因?yàn)?span> Cat M2 的采用還需要幾年時(shí)間。
LTE 無(wú)線電技術(shù)使用“類別”來(lái)區(qū)分連接到 LTE 網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)設(shè)備的功能。例如，Cat 1 是指可以支持高達(dá) 10 Mbps 的下載速度的設(shè)備，而 Cat 4 是指可以使用載波聚合并支持高達(dá) 150 Mbps 的下載速度的設(shè)備。Cat M1 是指在 1.4 MHz 窄信道上運(yùn)行的一類設(shè)備，觀察到的下載速度在 589 Kbps 范圍內(nèi)，上行鏈路上的下載速度為 1.1 Mbps（3GPP 第 14 版）。較舊的 Cat M 模塊的速度更低（300 Kbps 下行鏈路/375 Kbps 上行鏈路）。
Cat M 的主要優(yōu)點(diǎn)
Cat M 對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商 (MNO) 和物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)者都有重要的好處。
MNO 的主要好處是 Cat M 設(shè)備在更小的頻段 (1.4 MHz) 上運(yùn)行。這允許他們將更多設(shè)備打包到每個(gè)蜂窩站點(diǎn)的可用頻譜中。與有源常規(guī) LTE 設(shè)備相比，典型的 LTE 蜂窩站點(diǎn)可以支持 10 倍的有源 Cat M 設(shè)備。
物聯(lián)網(wǎng)制造商的主要好處是 Cat M 調(diào)制解調(diào)器使用更少的功率，使功率受限的設(shè)備能夠使用具有高級(jí)節(jié)能功能的小電池運(yùn)行數(shù)月或數(shù)年。Cat M 調(diào)制解調(diào)器在冷啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)速度也比 Cat 1 調(diào)制解調(diào)器更快，從而縮短了連接時(shí)間。另一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是 Cat M 調(diào)制解調(diào)器的成本往往低于常規(guī) LTE 調(diào)制解調(diào)器，這有助于降低硬件成本。
Cat M 節(jié)能功能
Cat M 提供多項(xiàng)省電功能，允許物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在低功耗模式下運(yùn)行并延長(zhǎng)電池壽命。
省電模式 (PSM)
PSM 功能允許物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間休眠而不會(huì)被網(wǎng)絡(luò)尋呼喚醒。典型的蜂窩設(shè)備在兩種模式之間主動(dòng)轉(zhuǎn)換 - IDLE 和 ACTIVE。當(dāng)設(shè)備不發(fā)送/接收流量時(shí)，它會(huì)進(jìn)入空閑狀態(tài)，這會(huì)對(duì)電池壽命產(chǎn)生積極影響。假設(shè)有 IP 數(shù)據(jù)包需要傳送到設(shè)備和設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)頁(yè)面。設(shè)備必須響應(yīng)該頁(yè)面并轉(zhuǎn)換到 ACTIVE 模式才能接收流量。這會(huì)對(duì)功率受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生影響。PSM 允許這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)協(xié)商延長(zhǎng)睡眠時(shí)間（數(shù)小時(shí)或數(shù)天），并避免在該睡眠周期內(nèi)被尋呼。如果在睡眠期間有任何流量到達(dá)設(shè)備，
擴(kuò)展不連續(xù)接收 (eDRX)
eDRX 是 Cat M 功能，允許設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間休眠并以固定時(shí)間間隔（也稱為 eDRX 周期）喚醒以發(fā)送和接收流量。啟用 eDRX 的設(shè)備需要與網(wǎng)絡(luò)協(xié)商 eDRX 周期，以避免在這些睡眠期間被網(wǎng)絡(luò)尋呼。eDRX 允許設(shè)備使用例如 10.24 秒的尋呼周期，而不是常規(guī)LTE 設(shè)備使用的 1.28 秒的尋呼周期。
PSM 和 eDRX 是互補(bǔ)的，都可以由 Cat M 設(shè)備使用。eDRX 可幫助設(shè)備延長(zhǎng)睡眠時(shí)間，以固定時(shí)間間隔喚醒，并且通常會(huì)減少設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)之間的“閑聊”。PSM 可幫助設(shè)備延長(zhǎng)睡眠時(shí)間——數(shù)小時(shí)或數(shù)天。
根據(jù)用例，您可能只需要使用 eDRX、PSM 或兩者。請(qǐng)注意，并非所有 Cat M 網(wǎng)絡(luò)都支持 eDRX 和 PSM，但如今大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都支持。我們預(yù)計(jì)情況會(huì)不斷改善，隨著更多網(wǎng)絡(luò)開(kāi)啟這兩個(gè)關(guān)鍵功能以啟用功率受限的設(shè)備。
Cat M 網(wǎng)絡(luò)約束
雖然 Cat M 為功率受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了巨大的機(jī)會(huì)，但也存在一些缺點(diǎn)。
Cat M 提供低帶寬。盡管 Cat M 支持大約 1 Mbps 的峰值上行速度，但我們的測(cè)試表明典型速度約為 300 Kbps。
Cat M 支持尚未在世界范圍內(nèi)廣泛提供。還有許多國(guó)家尚未推出 Cat M 網(wǎng)絡(luò)。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，M 類覆蓋是常規(guī) LTE 覆蓋的一個(gè)子集。
在擁塞的情況下，使用 Cat M 的設(shè)備可能會(huì)被推離網(wǎng)絡(luò)（被搶占）。當(dāng)蜂窩站點(diǎn)擁塞時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)強(qiáng)制那些已連接很長(zhǎng)時(shí)間的 Cat M 設(shè)備斷開(kāi)連接并在稍后重新連接。
Cat M 用例
現(xiàn)在應(yīng)該已經(jīng)很清楚了，Cat M 最適合功率受限且與應(yīng)用程序云交換少量流量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。用例包括資產(chǎn)跟蹤（例如廢物管理）、智能儀表（通常是任何定期報(bào)告溫度、空氣質(zhì)量等讀數(shù)的傳感器）和智能灌溉。
一般來(lái)說(shuō)，任何使用小型電池（無(wú)法輕松更換或充電）運(yùn)行的設(shè)備都可以從使用 Cat M 中受益匪淺。
LTE Cat 1 與 Cat M
如果您的 IoT 用例涉及在您的設(shè)備和應(yīng)用程序云之間保持“永遠(yuǎn)在線”的連接，那么 LTE Cat 1（或 Cat 3/4）調(diào)制解調(diào)器更適合您的設(shè)備。在“永遠(yuǎn)在線”模式下，您的設(shè)備不會(huì)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，您沒(méi)有利用 Cat M 提供的任何省電功能，但同時(shí)面臨著低帶寬連接和當(dāng)您連接的本地蜂窩站點(diǎn)擁塞時(shí)，被迫斷開(kāi)連接。
常規(guī) LTE 覆蓋遠(yuǎn)優(yōu)于 Cat M 覆蓋。有些國(guó)家/地區(qū)不提供 Cat M，即使可用，也并非該國(guó)家/地區(qū)的所有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)都支持 Cat M。因此，當(dāng)您將 Cat M 用于 IoT 設(shè)備時(shí)，它會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為與可用連接提供商相關(guān)的選項(xiàng)更少。
如果您的設(shè)備經(jīng)常向/從網(wǎng)絡(luò)傳輸大量數(shù)據(jù)，則常規(guī) LTE 調(diào)制解調(diào)器可能是比 Cat M 調(diào)制解調(diào)器更好的選擇。Cat M 連接提供的低帶寬意味著設(shè)備必須保持在線更長(zhǎng)時(shí)間才能傳輸大文件。
如果您使用的是 PPP（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議），則某些 Cat M 低功耗模式不受支持。當(dāng)使用 PPP 時(shí)，這些調(diào)制解調(diào)器會(huì)阻止進(jìn)入低功率模式。