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典型的应用场景及蜂窝物联网技术的应用

选择合适的连接技术,意味着要将应用的具体要求(例如功耗、覆盖范围、吞吐量和延迟)与现有网络的优势相匹配。

虽然没有一种技术能适用于所有场景,但通过合理组合NB-IoTLTE-MLTE Cat-1、LTE Cat-4/4+、5G RedCap 和NTN,您不仅可以立即构建强大的物联网解决方案,还能使其适应未来的发展需求。

NTN(非地面网络)提供基于卫星的物联网连接,将覆盖范围扩展到地面网络之外,从而覆盖偏远或难以到达的地区。

典型的物联网应用场景及其最适合的蜂窝技术(对比表)

不同的物联网应用具有独特的连接需求——从超低功耗和长电池寿命,到高吞吐量和低延迟。下表总结了哪些技术通常最适合常见的物联网应用,可帮助您快速比较适用于您使用场景的各种选项。

应用场景由主要的物联网连接技术提供支持。
用例 NB-IoT LTE-M Cat-1 Cat-4/4+ 5G NSA 5G SA 5G RedCap 卫星 (NTN)
智能电表
资产追踪
工业自动化
联网汽车
视频监控
智能农业
可穿戴设备
应急响应

针对蜂窝物联网技术的详细用例建议

每项物联网应用都有其独特的优先级。以下指南重点介绍了适用于典型应用场景的最合适连接技术,包括替代方案和新兴选项:

智能计量与环境传感

此类应用中的设备通常需要依靠单块电池持续运行数年,同时还能从室内深处或偏远地区可靠地发送小数据包。

  • 最适合的应用:NB-IoT——其超窄带设计可提供最长的电池续航时间,并具备出色的建筑穿透能力。
  • 替代方案:LTE-M——功耗略高,但覆盖范围更广,全球漫游也更简便。
  • 备用方案:LTE Cat-1 — 成熟的漫游基础设施可确保在 LPWA 网络不可用时服务不中断。

自2017年推出以来,符合3GPP标准的LPWA技术(即 NB-IoT 和 LTE-M)虽保持着稳步增长,但在全球范围内的应用情况却参差不齐

资产追踪

追踪设备必须在覆盖范围、移动性和适度的吞吐量之间取得平衡,以满足位置更新、传感器读数以及偶尔发出的命令的需求。

  • NB-IoT 的局限性:适用于城市区域内固定或移动性较低的追踪器,但由于延迟较高且上行链路受限,因此不太适合移动状态下的实时追踪。
  • 当前最佳选择:LTE-M 或 LTE Cat-1——可提供更高的数据速率、更低的时延,以及小区间的无缝切换。
    新兴选项:5G RedCap——随着 5G SA(独立组网)核心网的部署,它将为下一代追踪器提供中带宽和更低的时延。
  • 覆盖范围扩展:NTN——非常适合位于偏远地区或海上航线、且无法使用地面网络的资产。

工业自动化

工厂车间和生产线要求极低的延迟、极小的抖动以及高可靠性。

  • 当前最适合的方案:LTE Cat-4/4+ 和 5G NSA(非独立组网)——可提供适合实时控制的高吞吐量和低延迟。
  • 面向未来:5G SA——将进一步降低时延,并支持网络切片和边缘计算等功能,从而实现超可靠的性能。

联网汽车

连接需求涵盖从基础的车载信息系统到高级驾驶辅助系统以及车载娱乐系统等多个方面。

基本功能:LTE-M 或 LTE Cat-1 —— 适用于车辆状态监测、地理围栏和空中升级。
高带宽、低延迟需求:LTE Cat-4/4+、5G NSA、5G SA 或 5G RedCap —— 适用于高清地图下载、高级驾驶辅助系统和实时视频流媒体传输。
故障转移:NTN —— 在地面网络覆盖中断时(尤其是在偏远地区或跨境旅行中)保持连接连续性。

3GPP Release 17 中定义的 5G RedCap 专为中端物联网需求而设计,但在独立组网的 5G 网络得到扩展之前,其可用性仍然有限。

视频监控

连续视频和分析需要稳定的吞吐量和尽可能小的抖动。

标清:LTE Cat-1——可支持单摄像头、低分辨率的视频流。
高清或多摄像头方案:LTE Cat-4/4+、5G NSA 和 5G SA——可满足更高的带宽需求
中端新兴选项:5G RedCap——将弥合基础方案与高端方案之间的差距,简化设备复杂性。

智能农业

农场和远程监测站需要覆盖范围广且电池续航时间长。

  • 最适合:NB-IoT 和 LTE-M —— 提供卓越的覆盖范围(即使在树叶茂密的地方也是如此),并具备超低功耗特性,适用于土壤湿度传感器、气象站和牲畜追踪器等设备。
  • 覆盖范围扩展:NTN——填补地面服务无法覆盖的空白,确保精准农业的数据流不中断。

根据3GPP 的定义,NTN(非地面网络)通过卫星将物联网的覆盖范围扩展到地面基站之外。

可穿戴设备

从个人健康追踪器到劳动安全设备,可穿戴设备必须在保持强大覆盖范围的同时高效运行。

  • 最适合:LTE-M 和 LTE Cat-1 —— 两者均提供广泛的漫游支持、可靠的室内覆盖以及对周期性数据突发流量的处理能力。
  • 未来选项:5G RedCap——非常适合那些对带宽需求适中、设备结构简单且无需牺牲电池续航时间的设备。

应急响应

在灾难恢复或危险环境中,无论在何种条件下,连接都必须保持可靠。

  • 最适合:LTE Cat-4/4+、5G NSA、5G SA 和 5G RedCap——可提供直播视频、态势感知和实时数据共享所需的吞吐量和低延迟。
  • 备用方案:NTN——在地面基础设施受损或无法使用时,确保通信畅通。

有关蜂窝物联网技术的详细指导,请参阅我们的 IoT Connectivity 指南和连接性信息图表。它们对 NB-IoT、LTE-M、LTE Cat-1、LTE Cat-4/4+、5G RedCap 和 NTN 进行了横向对比,涵盖了典型的应用场景、覆盖范围、吞吐量和功耗。

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着眼于现有资源,并根据实际业务需求选择合适的连接方案,有助于企业避开炒作,构建持久的物联网解决方案。 乔纳斯·卡尔松(Jonas Karlsson)Telenor IoT 产品经理

要点:如何选择合适的蜂窝物联网技术

  • 从经过验证的网络开始:采用 LTE Cat-1 或 LTE-M 等可靠技术,以确保当前的网络覆盖和服务连续性。
  • 让技术与实际需求相匹配:选择能够满足应用需求的最简单方案——避免过早追求最新功能。
  • 制定淘汰旧系统的计划: 对设备进行审计,排查其对2G/3G网络的依赖,并制定分阶段迁移策略。
  • 设计需兼顾灵活性:采用模块化硬件和SIM 卡管理,以支持OTA更新和网络回退。
  • 全面推广前的试点:在全面部署之前,先在受控环境中测试新的连接技术。

如需了解有关蜂窝物联网应用的更多背景信息,请参阅GSMA 的移动物联网资源

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由我们的专家共同撰写

物联网产品经理乔纳斯·卡尔松(Jonas Karlsson)是一位经验丰富的电信行业专业人士,在技术和商业领域拥有超过30年的从业经验。他曾担任解决方案经理、技术产品经理,并在过去九年里担任产品经理,因此对电信业务拥有独特的360°全景视角。 在 Telenor IoT,他专注于整合新型网络技术以满足客户需求,并在瑞典卡尔斯克鲁纳建立Telenor IoT 测试实验室的过程中发挥了关键作用——该设施可支持全球物联网设备的测试与验证。

常见问题解答

NB-IoT 最适合实现超长电池续航和深度室内覆盖。当需要漫游或更广泛的网络覆盖时,LTE-M 可作为替代方案;而在 LPWA 网络不可用时,LTE Cat-1 则可作为备用方案。

NB-IoT 专为低数据量、低功耗和深覆盖而优化,但延迟较高且上行链路受限,因此不太适合移动设备。LTE-M 支持更高的吞吐量、更低的延迟和无缝漫游,因此更适合资产追踪等移动应用。

5G RedCap 专为中端物联网需求而设计——即带宽适中、低延迟且设备较为简单。不过,由于其需要 5G 独立组网(SA)网络,而目前这类网络仍处于初期部署阶段,因此其可用性仍然有限。随着本十年末 5G SA 覆盖范围的扩大,RedCap 将成为更具竞争力的选择。

NTN(非地面网络)是指基于卫星的物联网连接。其覆盖范围超出了地面网络的范围,适用于偏远地区、海运和航空航线,并在紧急情况下可作为备用连接方案。

LTE Cat-1 和 LTE-M 目前是极佳的选择,因为它们已在全球范围内得到广泛部署和支持。企业可以立即采用这些技术,同时密切关注 5G RedCap 和 NTN 的发展,并为它们日趋成熟且更具成本效益时做好准备。

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