LTE-M：提供面向未来的物联网

CAT-1 LTE 调制解调器最初于 2008 年被定义为一种低成本、低功耗的替代方案，用于连接需要传输有限数据量的物联网设备。然而，当时的供应商和网络提供商专注于更高的吞吐量。实际的设备推出大约在五六年后开始。

2016年，在最初的CAT-1定义八年后，CAT-1bis在3GPP第13版中最终确定。预计新协议将进一步降低调制解调器的成本，并通过移除第二个天线来简化设备。这些技术比4G / LTE（CAT3及以上）更适合物联网，后者专为智能手机和其他要求苛刻的设备而设计，其高成本和功耗需求远远超出了连接的公用事业仪表，跟踪器设备，医疗健康设备和其他应用的要求。

大约在同一时间，在2016年，LTE-M（CAT-M）的规格被3GPP冻结并发布。设备制造商和芯片组设计人员一直在争论哪个更好。展望未来，很明显，LTE-M面向未来的技术，更好的覆盖范围和更低的电力成本应该使其成为物联网的首选蜂窝调制解调器。

与LTE-M相比，CAT-1有几个关键优势。它提供了更高的最大吞吐量，这可能需要某些应用程序，并且在上传或下载大量数据时功耗更低（传输速度更快，时间更短），以及略低的延迟。然而，大多数物联网设备很少需要高吞吐量或容量，因为它们本质上设计为以低数据速率运行。因此，这些优势并没有为智能城市和公用事业提供令人信服的用例。

CAT-1bis作为一种替代解决方案，在网络覆盖范围和成本方面明显不如LTE-M。虽然它们都使用单个天线，但CAT-1bis网络覆盖范围下降了9db，并且仍然比LTE-M贵20%-50%。因此，它没有提供真正的替代方案。

成为5G框架的一部分很重要

公用事业设备设计师和智能城市规划者希望创建将在未来10-15年内共享数据的互联设备。LTE-M被纳入5G框架。因此，其技术预计将在2040年及以后得到支持。在可预见的5G未来，智能电表和其他关键基础设施应用将继续深入输送信息。

绝对所有旗舰智能手机都支持5G功能大约两年，5G正在成为任何新智能手机的标准功能。对于运营商来说，智能手机连接是当今的一项主要业务，它推动了许多频谱管理决策。由于所有智能手机（和新车）都支持5G，世界各地的蜂窝运营商已经开始从LTE到5G进行频谱重组。随着5G设备的商品化，运营商将面临将其频谱迁移到5G的财务压力。与LTE-M相比，仅受LTE网络支持的CAT-1最早可能在2030年完全不受支持。一旦这种支持消失，带有 CAT-1 的设备将无法传输数据，需要更换。

在十年的大部分时间里，我们已经看到电信运营商和业内人士提出了他们对5G的愿景。这一愿景正在全球实现，增强物联网，让更多智慧城市更接近现实。具有讽刺意味的是，我们可能会看到CAT-1坚持使用LTE技术。由于LTE缺乏支持在短短八年内，没有人能保证它的寿命。

仅此一项就足以推动开发人员使用 LTE-M。但是，LTE-M还有其他有利于它的因素。

测试显示LTE-M提供更可靠的覆盖范围

在CE模式A中，我们看到LTE-M比CAT-5提高了1 dB。CAT-1的双天线似乎使其比LTE-M的单天线更具优势。

如下图所示，CAT-1 和 CAT-1bis 在良好条件下每秒传输更多位。然而，随着条件恶化和耦合损耗增加，CAT-1的比特率下降并更接近LTE-M。CAT-1bis在大约145 dB MCL（最小耦合损耗）时完全断开，CAT-1在大约149 dB时失去连接。另一方面，LTE-M能够将其连接保持在低至154 dB CL。

实际上，LTE-M是一种更强大的解决方案，即使在CAT-1离线后也能保持连接。

LTE-M在恶劣条件和覆盖不良区域下的扩展覆盖范围对于关键基础设施应用尤其重要，因为设备经常需要安装在地下室等具有挑战性的接收环境中。系统集成商还必须考虑到，由于植被生长或由于住房的持续发展而导致城市景观的变化，覆盖范围可能会随着时间的推移而下降。

LTE-M 的构建成本更低

总体而言，LTE-M的相关成本明显低于CAT-1和CAT-1bis。使用LTE-M作为我们的基准，CAT-1bis的价格要高出20%-50%，而CAT-1的价格要高出80%。LTE-M在其设计中使用较少的硬件。其更简单的设计具有更少的部件，包括单个天线，并且不需要昂贵的、特定于国家/地区的 SAW 滤波器——从而实现 ONESKU™ 解决方案。这是规模经济有助于降低成本和简化物流的例子之一。

LTE-M的运营成本也低于其竞争对手的技术。LTE-M在节能方面远远优于CAT-1和CAT-1bis。其降低的功耗不仅延长了电池寿命，而且由于电池数量较少，因此运营成本更低。

展望未来

物联网实用设备旨在长期使用.因此，LTE-M是正确的技术选择。诚然，LTE-M的吞吐量与CAT-1不同。凭借 5Mbps 的上传和 10Mbps 的下载速度，CAT-1 可以比 LTE-M 的 1.2Mbps 上传和下载速度（3GPP 第 17 版）更快地移动数据。但是，连接的实用程序通常不需要 CAT-1 提供的更高吞吐量。他们可以通过LTE-M同样有效地传输数据。

这两种技术也具有相当的网络容量，尽管在实践中，LTE-M仅部署6RB，这可能导致网络容量减少以满足当前需求。这对于连接的公用事业用例来说已经足够了，并有助于降低运营商的运营费用。LTE-M在覆盖较差的地区提供更好的延迟，考虑到许多公用事业仪表位于网络覆盖范围较弱的农村地区，这一点很重要。

考虑到LTE-M被纳入5G框架，并将持续至少到2040年，成本更低，并且满足智能公用事业的要求，它是公用事业和智慧城市开发商的不二之选。

审核编辑：郭婷