什么是CatM?

LTECatM(也稱為L(zhǎng)TE-M)是一種低功耗廣域(LPWA)技術(shù)，旨在通過蜂窩技術(shù)支持“大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)”，即數(shù)千億(!)個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。CatM主要是指CatM1，因?yàn)镃atM2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，Cat1是指可以支持高達(dá)10Mbps的下載速度的設(shè)備，而Cat4是指可以使用載波聚合并支持高達(dá)150Mbps的下載速度的設(shè)備。CatM1是指在1.4MHz窄信道上運(yùn)行的一類設(shè)備，觀察到的下載速度在589Kbps范圍內(nèi)，上行鏈路上的下載速度為1.1Mbps(3GPP第14版)。較舊的CatM模塊的速度更低(300Kbps下行鏈路/375Kbps上行鏈路)。

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CatM的主要優(yōu)點(diǎn)

CatM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CatM設(shè)備在更小的頻段(1.4MHz)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CatM設(shè)備。

物聯(lián)網(wǎng)制造商的主要優(yōu)勢(shì)是CatM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。CatM調(diào)制解調(diào)器在冷啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)速度也比Cat1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CatM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。

CatM節(jié)能功能

CatM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)尋呼并轉(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。如果在休眠期間有任何流量到達(dá)設(shè)備，流量將在網(wǎng)絡(luò)中緩沖(至少最后100個(gè)字節(jié))并在設(shè)備變?yōu)锳CTIVE時(shí)傳送。

擴(kuò)展不連續(xù)接收(eDRX)

eDRX是CatM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秒尋呼周期。

PSM和eDRX是互補(bǔ)的，都可以由CatM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CatM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)開啟這兩個(gè)關(guān)鍵功能以啟用功率受限的設(shè)備。

CatM網(wǎng)絡(luò)約束

雖然CatM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)。

• CatM提供低帶寬。盡管CatM支持大約1Mbps的峰值上行速度，但我們的測(cè)試表明典型速度約為300Kbps。
• CatM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CatM網(wǎng)絡(luò)。在可預(yù)見的未來(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CatM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CatM設(shè)備斷開連接并在稍后重新連接。

CatM用例

現(xiàn)在應(yīng)該已經(jīng)很清楚了，CatM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。

一般而言，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CatM中受益匪淺。

LTECat1與CatM

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LTECat1(或Cat3/4)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)，您沒有利用CatM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)，被迫斷開連接。

常規(guī)LTE覆蓋范圍遠(yuǎn)優(yōu)于CatM覆蓋范圍。有些國(guó)家/地區(qū)不提供CatM，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CatM。因此，當(dāng)您將CatM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CatM調(diào)制解調(diào)器更好的選擇。CatM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CatM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。