大规模设备联网选Cat.1、Cat.M还是NB-IoT？

当准备设计用于大规模联网的物联网设备时，如何选择适合的IoT标准是产品方案设计之初就需要解决的一个问题，其决定我们设备需要哪些硬件以及设备发布时应用的运营商。

 

随着2G和3G网络的没落，现有大规模蜂窝物联网设备可能会使用以下4G LTE标准：LTE Cat.1、LTE-M或NB-IoT。我们需要先了解LTE Cat.1、LTE-M、NB-IoT各自的特点优势，以便合理地进行选择。

 

LTE Cat.1 

Cat.1技术是LTE（Long-Term Evolution）技术的一种调制及编码技术。2007年，第三代合作伙伴计划（3GPP）开始制定LTE标准，旨在提供更高的数据传输速率、更低的延迟和更好的频谱利用率。2008年，标准化机构3GPP第8版定义了五个类别的用户设备 (UE) 规范。LTE Cat.1定义最大数据传输速率为5Mbps上传（5Mbps UL）和10Mbps下载（10Mbps DL）。

Cat.1技术可以提供相对较高的数据传输速率，同时又具有低功耗、低成本的特点，可以为物联网设备的连接提供更好的解决方案。因此，Cat.1技术可以看作是在LTE技术基础上的一种针对物联网设备的优化和拓展。
 

 

Cat.1的主要特点

全球通用：Cat.1技术采用LTE技术，是一种全球通用的连接技术，可以在全球范围内使用，不必考虑不同地区和国家的无线通信标准和频段。
 

低功耗：采用单载波频分复用技术（SC-FDMA）和半透明自适应调制（16-QAM）技术，这两种技术可以有效地降低功耗，使得设备可以具备更长的电池寿命。不过NB-IoT也具有低功耗的优势，在无线抄表等场景应用广泛。

高速传输：相比其他低功耗、低带宽的连接技术，Cat.1技术可提供更高的数据传输速率，最高可达到10Mbps的下行速率和5Mbps的上行速率。

低成本：Cat.1通过使用较少的硬件资源来实现高速传输，这有效地降低设备的成本。相对于Cat.4，Cat.1无需重新建网，能够无缝接入现有的4G网络中。

可靠性：通过信道编码和自适应调制等多项技术优化，Cat.1可以提高数据传输的可靠性和稳定性。

LTE Cat.1在成本和组网方面的优势，为其拿下了大部分市场。其主要应用场景包括：车联网、物联网零售应用、家庭安全系统、智能穿戴设备等。
 

NB-IoT

如今，物联网行业正在寻找更低成本的芯片组和模块，许多物联网系统已不再需要较高的传输速率。窄带物联网 (NB-IoT) 标准专为数据要求较低的物联网设备而设计。在3GPP第14版中将数据传输速率限制为大约160Kbps。如果我们不需要较高的数据传输速率，可以选择NB-IoT来降低产品的成本和功耗。

 

NB-IoT的主要特点
 

低功耗：低功耗是NB-IoT最主要的特性之一，NB-IoT设备能够提供更长的电池寿命，并且成本更低。它通常用于低功耗和不频繁的数据传输设备。

广覆盖：NB-IoT改善了室内网络覆盖范围，室内覆盖能力强，可满足偏远地区的广覆盖需求和地下车库等深覆盖需求。

大连接：NB-IoT支持网络中更多数量的设备。同一基站下，NB-IoT可以提供比现有无线通信技术50~100倍的连接数。

低成本：与LoRa相比，NB-IoT无需重新建网部署；且低速率、低功耗、低带宽同样使NB-IoT芯片模组具有低成本优势。

NB-IoT的常见应用场景：智慧农业应用、智能建筑应用、环境污染监测系统、工业物联网传感器等。
 

 

LTE-M

就数据传输速率限制而言，LTE-M的数据传输速率介于NB-IoT和Cat.1之间；LTE-M数据传输速率高达1.1Mbps。除此之外，LTE-M与NB-IoT都降低了大规模物联网系统的成本、功耗和网络容量。

 

Cat.1适用于世界所有的蜂窝网络，如果我们的产品需要面向全球市场，那么Cat.1是最优选择。若我们产品的数据传输数据需求介于NB-IoT和Cat.1的数据传输速率之间，那么LTE-M在大规模物联网应用中更具优势。

 

LTE-M的主要特点

速率高：LTE-M支持上下行最大1Mbps的峰值速率，可满足语音、低速视频等物联网应用需求。

可定位：低成本的定位技术使其可应用于物流跟踪、货物跟踪等场景。

可移动性：LTE-M支持连接态的移动性。

支持语音：LTE-M支持VoLTE语音，可用于可穿戴设备中。

LTE-M主要应用于智能穿戴、智能家居、医疗监测等物联网场景。
 

 

如何选择NB-IoT、Cat.1或Cat.M？

首先，我们需求的产品是不同的，我们需要根据产品需求或项目需求来进行选择，NB-IoT、Cat.1、Cat.M都有属于自己的优势。

01

产品性能

首先要确定产品的关键需求，例如：设备是否对数据传输速率有较高的要求，如有较高要求就需要选择具有较高传输速率的Cat.1来开发我们的产品。同时关于产品性能方面，对功耗、延迟、可靠性也会有所要求，例如设计的产品为移动端产品，不方便布线以及安装电源，就会采用电池供电的方式，所以在选择时可以优先考虑低功耗产品，最终结合其他需求选择出合适的协议。

02

成本

成本在任何产品和项目中都是重要的，需要根据项目预算来加以选择。在选择LTE产品时，我们不仅要关注开发成本、物料成本，同时还需要考虑将会在运营商上面付出的成本，当我们的产品应用时间较长，那付出的运营商费用会更高。

03

项目周期

产品的开发难度、物料供货周期、生产测试难度也是需要考虑的一个重要因素。