为智能电表采用具有成本效益的5G和4G物联网连接

为了连接他们的智能电表，公用事业公司正在从他们传统使用的网状技术（如带有分布式接入点的Wi-SUN®）转向3GPP标准化的4G和5G蜂窝。这是因为4G LTE模块和芯片组的价格已经大幅下降，因为LTE网络已经普遍可用，批量定价已经开始发挥作用。虽然Wi-SUN技术在过去可能是连接公用事业仪表的最佳选择，但今天蜂窝的优势已经颠覆了这种范式。它引入了一种新的经济环境，其中蜂窝已成为连接智能公用事业电表的更好选择：在成本、规模和效率方面都有更好的选择。

成本

在4G的早期，LTE M2M模块的成本约为100美元，并且只能从一个来源获得。当时，任何运营商都没有无限的数据计划，2G / 3G技术是出了名的耗电，需要大而昂贵的电池。使用网状技术，如Wi-SUN，是因为该技术比蜂窝技术便宜。在数据计划方面没有问题，并且可以针对特定的智能电表用例优化电源使用。

随着 LTE-M 的出现，LTE-M 由 3GPP 在第 13 版中定义，专为物联网的低功耗广域网 （LPWA） 网络创建，格局已经完全改变。如今，有十几家公司正在开发LTE-M芯片组，十几家模块制造商使用这些芯片组，并且主要运营商向物联网公司（包括公用事业提供商和MNO / MVNO）提供了大量数据计划，所有这些都致力于降低整个生态系统的成本。高效的LTE-M技术也解决了功耗问题。

规模

虽然网状网络技术的扩展能力有限，但LTE-M没有这样的限制，并且可以几乎没有限制地扩展;这种能力将在未来几年继续压低价格。Mesh要求公用事业公司部署自己的网络，并承担维护和升级这些网络的所有负担，而不断增加的成本推动了总拥有成本的不断上升。如今，LTE-M在美国的领先运营商AT&T，T-Mobile和Verizon的覆盖率接近99%。公用事业公司不再需要建立和维护自己的网状网络。

效率

作为公用事业公司客户的城市和其他市政当局现在正在寻找更全面的智慧城市计划，包括基础设施、公共安全、交通、路灯、停车计时器等。这种演变为公用事业公司创造了机会，通过将服务从智能计量扩展到智能城市服务，从客户那里获得更多收入。花时间开发和扩展业务并增加TAM（总可用市场），而不是花钱开发基础设施，模块和软件，使公用事业公司能够在不断扩大的智慧城市市场中创造新的收入来源并提高效率。

君主SiP：智能电表的Sequans解决方案

Sequans与Skyworks一起为智能电表市场推出了一种名为Monarch SiP的解决方案，这是一种LTE-M连接模块，专为公用事业仪表而开发。特别是水表和燃气表，由于其通常恶劣和腐蚀性的环境，需要特定的包装能力和非常高的可靠性。Monarch SiP将Sequans的Monarch LTE-M芯片组与Skyworks的通用无线电前端结合在世界上最小的封装中，具有超低功耗，超高的可靠性和覆盖范围，从而形成了LTE-M连接解决方案，是水和燃气智能电表的理想选择。

功耗

Sequans在谷底实现了1μA的超低功耗模式（PSM）功耗，是业界最低的，是最接近的竞争对手的三倍。这意味着，在测量仪唤醒的eDRX模式下，例如每20分钟唤醒一次，Sequans器件能够以1μA电平休眠19分56秒（假设活动时间为4秒）。这使得电表公司能够大幅缩小电池尺寸，降低电池成本，同时提供更长的电池寿命。由于许多水和燃气表预计在现场可以使用20年，因此它们传统上携带了大而昂贵的电池。但是，使用 Monarch SiP，我们的许多客户已经能够将电池尺寸减小一半，在某些情况下甚至更多。

最近对Sequans模块和竞争对手模块进行了功耗比较（声称最低时功耗为3μA）。在下图中，上半部分显示了Sequans的Monarch GM01Q模块的功耗，底部显示了竞争对手模块的功耗。结果显示，Sequans器件的平均功耗为1.27μA，而竞争对手的器件的平均功耗为20.4μA。 （注：Monarch GM01Q模块和Monarch SiP模块在性能和软件上相同。

功耗比较也是使用间隔为5分钟的eDRX周期进行的。在下图中，结果显示Monarch GM01Q设备的功耗是竞争对手设备的一半。即使增加了 eDRX 周期间隔（这种情况对于仪表和电池供电设备来说并不少见），Monarch GM01Q 的功耗优势也被认为比竞争对手的设备高出 75%。

可靠性

君主SiP是当今市场上最可靠的解决方案之一。气体含有硫，水会产生湿度，这两者都会对屏蔽中含有银的标准模块产生不利影响。Monarch SiP 具有独特的无银特性，使其成为燃气表和水表安装中恶劣环境的理想解决方案。Monarch SiP 可实现更低的腐蚀速率，可实现 20 年或更长时间的长期部署，减少上门服务。虽然计量公司确实可以设计和构建自己的保护技术，以确保设备附近不会形成硫或湿度袋，但使用Monarch SiP消除了这种额外的费用，然后公司可以将其用于研发或增值服务。此外，Monarch SiP可以购买具有更高可靠性的封装选项，其中某些引脚放置在战略位置，以消除封装翘曲或将封装球配接到PCB的焊料松动的潜在问题。使用此套件使客户能够减少与振动相关的问题;与硬质环氧树脂材料的替代使用相比具有明显的优势。

覆盖

覆盖范围是计量行业的一个重要考虑因素，因为仪表不是移动的，通常位于室内深处，有时位于射频信号可能衰减的小区边缘。Monarch SiP使用23dBm的发射功率，减少了重复、重传的需要，并且可以部分补偿RF信号损失。重复和重传要求系统长时间处于唤醒状态，从而缩短电池供电的燃气表和水表的使用寿命。在某些情况下，在小区边缘没有23dBm功率的设备即使重复和重新传输也无法传输。Monarch SiP 具有 23dBm 的功率能力，可在深室内、埋入式和小区边缘实施中提供卓越的覆盖范围。

结论

与大多数标准 M2M 模块相比，Monarch SiP 具有 8.8 mm x 10.8 mm x 0.95 mm 的小型尺寸、低功耗、高可靠性和具有竞争力的价格，非常适合部署在公用事业监控应用中。这些设备还通过了多家蜂窝运营商的认证，这使得SiP几乎可以部署在任何地区。

审核编辑：郭婷