借助基于標準的低功耗廣域網（LPWA）技術，蜂窩網絡可以輕松且經濟高效地用于高帶寬和低帶寬設備，從而大大簡化部署。

蜂窩物聯網使用與智能手機基本相同的技術將物理設備（如傳感器）連接到互聯網。它們不需要創建新的專用網絡來操作您的物聯網設備，而是可以搭載現有的移動網絡。

大多數低功耗設備歷來使用GPRS（通用分組無線電系統），該系統具有出色的切換能力 - 對于移動設備和基于車輛的實施非常重要 - 以及低數據成本和低功耗。然而，由于GPRS網絡在許多國家面臨棄用，設計師和工程師在設計物聯網設備時必須做出前瞻性決策，在蜂窩物聯網的背景下，這意味著主動接受新的LTE標準，而不是被動地。

隨著GPRS的關閉，下一代蜂窩物聯網應用通常會遷移到兩種技術之一：LTE-M（機器的長期演進，又名Cat-M1或Cat-M）或NB-IoT（窄帶物聯網，又名LTE CatNB1或LTE-M2）。只有美國、荷蘭、愛爾蘭和澳大利亞有全國性的LTE覆蓋，而GSM是東歐和非洲等地區的標準配置。

過去，通過蜂窩網絡連接高帶寬設備通常被認為過于昂貴，而低帶寬設備幾乎只使用 GPRS。但是，借助基于標準的低功耗廣域網（LPWA）技術，蜂窩網絡可以輕松且經濟高效地用于高帶寬和低帶寬設備，從而大大簡化部署。運營商在部署LPWA網絡方面取得了快速進展，許多運營商現在同時使用LTE-M和NB-IoT版本的LPWA。

物聯網行業持續增長——一些事實和數據

預計到2020年底，將有超過300億臺連接設備，預計到2025年，全球工業物聯網市場將從2016年的1090億美元增加到9336.2億美元。

在這些數字中，蜂窩物聯網市場預計將從2015年的12.6億美元增長到2022年的53.1億美元，在2016年至2022年的預測期內的復合年增長率為23.34%。

全球移動運營商愛立信預測，到2024年，僅通過NB-IoT和LTE-M技術的蜂窩物聯網連接數量將達到41億。大多數部署、連接和增長將來自東北亞，到 2024 年，東北亞的總數將達到 27 億。

蜂窩物聯網的主要優勢

蜂窩物聯網的優勢很多，包括無處不在的覆蓋范圍、易于部署、更低的支持、硬件和數據成本。

蜂窩設備可以由分銷商或系統集成商在發貨給最終客戶之前預先配置，從而開箱即用地連接到網絡，無需最終用戶配置（例如，設置安全性以連接到 Wi-Fi 接入點）。

使用蜂窩網絡，基礎設施由蜂窩運營商擁有和管理，而不是最終客戶或產品供應商。這意味著沒有前期基礎設施成本，并降低了支持成本。由于蜂窩連接不依賴于最終用戶管理的基礎設施（Wi-Fi、Zigbee 等），因此產品供應商不必為基本連接問題提供“幫助臺”支持服務，并且蜂窩網絡的穩健性大大提高了可靠性。

此外，近年來蜂窩模塊成本大幅下降，數據成本也大幅下降。對于只需要報告少量數據的聯網機器，連接費用可能低于 1 英鎊。例如，報告每日庫存的自動售貨機顯然不需要與消費者流式傳輸高清音樂視頻相同的昂貴數據計劃。

從農場到城市：蜂窩物聯網如何交付的示例

基于LTE的蜂窩物聯網為未來提供了廣泛的機會，項目涉及智能農業、智慧城市和公共安全等領域。

2016年，Telia與設備制造商7Sense在挪威開發了一個智能農業試點項目，使用連接的傳感器使農民能夠監控堆肥和灌溉系統。7Sense正在尋找NB-IoT，以提供比其他形式的連接更好的覆蓋范圍和電池壽命，并以蜂窩網絡提供的易用性和服務質量為基礎。

智慧城市有可能將物聯網與生活的幾乎每個方面結合起來，而且它們正在醞釀之中。比爾·蓋茨 2017 年在亞利桑那州鳳凰城附近的投資、中東的 NEOM 以及中國杭州的發展計劃顯示出廣泛的全球興趣。洛杉磯市已經完成了一個自動化的交通監控和控制系統，旨在預測和減少交通擁堵和污染。倫敦還在試驗污染對策，這些措施涉及連接的物聯網傳感器網絡，以及車載傳感器，共同提供局部高污染風險的早期預警。

物聯網連接的資產跟蹤器正被用于實時監控校車，以確保它們按計劃進行并確保學生的安全。該系統旨在結合RFID、GPS（全球定位系統）和GPRS技術，以安全和非侵入性的方式監測兒童。每個學生都會獲得一張或多張獨特的RFID卡，這些卡將嵌入到書包中。由于學生的標簽在進入或離開校車時被安裝在校車上的閱讀器檢測到，因此時間、日期和位置將被記錄并傳輸到安全數據庫。

移動運營商團結起來支持蜂窩物聯網

全球的移動運營商都在團結起來支持蜂窩物聯網，盡管在標準和時間表方面采用率差異很大。此次推出部分是為了支持智能計量、智能物流和智能環境監測，同時也是運營商長期戰略和對5G物聯網標準承諾的核心組成部分。

在美國，AT&T于2016年在美國推出了首個商用LTE Cat-M1站點，并于2017年第二季度在全國范圍內推出了LTE Cat-M1服務，并正在測試LTE-M在各種工業物聯網用例中的使用，與CalAmp在聯網車輛、車隊和資產管理方面合作， 智能托盤RM2，集裝箱監控和資產跟蹤Xirgo Technologies，智能飲料噴泉百事可樂。

在歐洲，Orange于2018年在法國推出了LTE-M網絡，并于2018年底確認在西班牙和羅馬尼亞進一步建立LTE-M網絡;而德國電信正準備在2019年推出其5G就緒的LTE-M技術，并加速開發LTE-M解決方案。

在NB-IoT推出方面，德國電信和沃達豐集團于2018年6月在歐洲完成了使用NB-IoT的國際漫游試驗。

與此同時，Telia于2018年3月成為芬蘭第一家將NB-IoT引入其網絡的運營商;Telenor于2018年11月將LTE-M與NB-IoT一起引入挪威網絡，德國電信承諾在2019年年中將LTE-M引入歐洲。

標準仍然支離破碎

移動物聯網網絡由 3GPP 標準化，旨在支持低成本、使用低數據速率、需要長電池壽命且通常在偏遠和難以到達的位置運行的蜂窩物聯網應用，例如工業資產跟蹤、安全監控或水和燃氣計量。截至2018年12月，44家移動運營商已在全球推出83個商用移動物聯網網絡，采用NB-IoT和LTE-M技術。根據GSMA Intelligence的預測，到2025年，將有31億個蜂窩物聯網連接，其中包括18億個授權的LPWA連接。

美國無線巨頭Verizon與Sequans，Telit，U-Blox，Sierra Wireless，Gemalto，Qualcomm Technologies和Altair等行業領導者合作，創建了Cat-M1，這是一種專為物聯網應用設計的LTE網絡/芯片組，特別是在功耗方面特別節儉。根據Verizon的說法，Cat-M1消耗更少的電力，配備了改進的電池，并支持從水監測系統到資產跟蹤器和消費電子產品的所有內容。然而，Verizon在2017年推出了Cat-M1，物聯網平臺才剛剛開始提供Cat-M1作為蜂窩產品。

Cat-M1通常被視為為物聯網應用構建的第二代LTE芯片，其真正的關鍵優勢在于它與現有的LTE網絡兼容。對于Verizon和AT&T等運營商來說，這是個好消息，因為他們不必花錢建造新的天線，盡管將Cat-M網狀到LTE網絡中需要一個軟件補丁。然而，可以肯定的是，5G和LTE技術將共存到20世紀20年代，因此Cat-M的向后兼容性是一個獎勵。

NB-IoT的目標與Cat-M1相似;但是，它使用DSSS調制而不是LTE無線電。因此，NB-IoT不在LTE頻段運行，這意味著提供商部署NB-IoT的前期成本更高。

CAT-M1和NB-IoT都在積極追求成為物聯網產品事實上的連接解決方案。NB-IoT的主要缺點是它最初是為計量等靜態應用設計的，因此它不能很好地處理移動性，并且還可能遇到延遲問題。從積極的方面來看，NB-IoT調制解調器的功率要求較低，并且可能達到比Cat-M1更低的單位成本。

Altair Semiconductor分析了三個關鍵 KPI，包括覆蓋范圍、成本和功耗。雖然市場認為NB-IoT在這些KPI方面比CAT-M1具有明顯的優勢，但該公司得出結論，CAT-M1實際上在覆蓋范圍和功率方面具有優勢，與NB-IoT相比，成本劣勢最小。

雙頻或三頻作為臨時解決方案

在接下來的幾年里，成千上萬的企業將設計新產品，以利用蜂窩物聯網帶來的機遇。求助于射頻專家可以幫助克服這一挑戰，尤其是在瀏覽出現的雙模芯片組時，這些芯片組允許設備制造商構建用于全球部署的單一產品。

Telit，uBlox，Sierra Wireless，金雅拓和移遠通信等供應商只是少數幾家推出解決方案以利用蜂窩物聯網市場的調制解調器提供商。

催化劑：5G是市場顛覆者嗎？

盡管5G是開發新一代更好，更具可擴展性的物聯網服務的主要因素，但物聯網產品的廣泛5G部署不太可能很快。考慮到蜂窩網絡的建立速度，5G網絡還需要一段時間才能普及到足以推出全球物聯網產品，這假設5G是一個固定的標準。

NB-IoT和LTE-M通常被視為5G連接預期的超快移動速度的次要因素，NB-IoT和LTE-M1都定義了網絡類別，這些類別本質上旨在使更多設備在線，但連接標準通常較低。但GSMA的報告《5G背景下的NB-IoT和LTE-M》認為，這些類別將有助于推動“大規模物聯網”的發展，指的是更廣泛的物聯網，其中5G將成為其核心基礎設施組件。

正如GSMA首席技術官Alex Sinclair在報告摘要中解釋的那樣，雖然5G當然主要與超高速移動連接有關，但“它還將服務于各種用例，這些用例通常具有截然相反的要求，例如低數據速率和長電池壽命，就像移動物聯網的情況一樣。這就是為什么今天已經形成的許可NB-IoT和LTE-M網絡“將繼續成為我們5G未來的基本組成部分，迎來一個大規模物聯網時代。

簡而言之，Cat-M1和NB-IoT的漸進式改進將繼續降低未來和未來物聯網應用的成本和功耗要求。產品創造者應該將注意力轉向LTE，如果他們想在未來10 +年內不間斷地工作。

決策時間 – 您應該選擇哪個？

與以往一樣，沒有一個答案。這兩種技術都有顯著的優勢，具體取決于部署的范圍和細節。地理推廣當然會在這個決定中發揮至關重要的作用，但由于我們處于這個市場的早期階段，這是一個不斷變化的目標。

對于低數據速率應用，移動性確實是LTE-M和NB-IoT之間的突出區別，LTE-M允許小區切換，而NB-IoT則不允許，因此更適合靜態用例。NB-IoT可能會在功耗和成本方面更加節儉，盡管后者仍不清楚。

幸運的是，模塊供應商已采取措施減輕這種潛在的不確定性，生產的調制解調器設計既可以進行LTE，也可以在需要時回落到GPRS。此選項提供了最佳的電流配置，并允許將來在市場穩定后安裝僅LTE版本的成本降低選項。

總體而言，蜂窩物聯網市場在標準方面處于顯著變化的狀態，正如我們過去所看到的那樣，批發押注其中一個是一種風險。在可能的情況下，選擇可以涵蓋最廣泛選項的自適應調制解調器是短期內最安全的面向未來的策略，盡管成本最高。幸運的是，從中期來看，競爭標準將顯著成熟，未來的知名度將大大提高。..。..

審核編輯：郭婷