浅析蜂窝物联网和LPWA技术——破除行业的FUD(恐惧、不确定和怀疑)迷思-2

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观点：“相对于Cat-M1而言NB-IoT没有成本优势”
目前（或在开发中）可用的大多数蜂窝式LPWA芯片解决方案的工程源自在已有的更高规格的LTE调制解调器技术（Cat-1，Cat-4）中，并不是从基础设计为单模Cat -M1或NB-IoT解决方案。此外，Cat-M1标准支持相对于NB-IoT（即更高的数据速率，语音和移动性）的增强的功能能力，并且这些特征需要比NB-IoT更高的处理能力和更大的存储器要求。
在某些行业领域中，有一种说法是，当NB-IoT功能是Cat-M1解决方案的一部分时，NB-IoT是“免费提供的”，即通过将NB-IoT添加到多模Cat-M1 + NB-IoT时对芯片面积增大的影响的方案是适度的。这可能是一个广泛的真实现象，但相反地，相对于Cat-M1，NB-IoT必须是更具成本效益的标准，因为其较低的处理需求和较小的功能子集，其等效为较小的硅晶片面积。
当然，这是ARM的判断，我们将在以后的文章中重新讨论和扩展这个观点。
观点：“NB-IoT标准受到设备和基础设施设备之间的互操作性问题的困扰”
虽然这篇文章的标题令人兴奋，但却非常虚伪。我已经和多家全球芯片厂商，运营商和基础设施供应商进行了交流，以探讨这个报告的互操作性问题。
一直以来，我都从的测试技术人员那里听说，互操作性问题是设备和基础设施供应商软件开发周期之间自然时间偏移的结果。当一些非向后兼容的变更请求（CRS）被引入到3GPP的2017年3月13日发布规范更新中时，生态系统之间的这种开发周期偏移被暴露出来。随着设备和基础设施供应商的软件交付同步，这一问题将在未来几个月消失，这是多个合作方共同努力确保全球互操作性的一个很好的例子，并不表示NB-IoT标准本来就有任何健壮性缺失。
顺便说一下,供应商开发周期对新引进或更新标准的失调不一致并不局限于蜂窝LPWA技术;一个主要的基础设施告诉我, 这是所有新的蜂窝标准演变的一个自然现象，并引用了与LTE第16类智能手机平台测试相关的最近的互操作性问题并没有成为热点新闻 (因为业内人士理解这是任何复杂的多厂商技术开发中的自然现象)。

观点：“蜂窝 LPWA解决方案无法在电池上运行10年”
Cat-M1和NB-IoT”是否足够高效节能，能让电池续航10年? 有一个3GPP技术说明（TR45.820）提出了一种计算Cat-M1和NB-IoT电池寿命的方法学。它对接收机，发射机待机和深度睡眠功耗有明确的假设条件（对于给定的功率放大器和效率以及使用5Whr容量的电池）。
该分析报告还考虑了三种不同的覆盖方案（即链接预算）的影响，我简单地称之为“优良”，“典型”和“差”的覆盖。 3GPP分析还考虑了示例IoT应用的要求：传感器数据更新是每天一次还是两个小时一次，每次是更新500字节还是200字节到网络（供参考，住宅智能电表应用通常每天更新一次数据到网络，要求上传的的数据不超过100字节）。
3GPP分析表明，在“优良”的覆盖率和低传感器更新率用使用场景下，节点不需要频繁地发送（或重传）数据，实际上电池寿命由待机和深度睡眠功耗决定。在这些情况下，NB-IoT使用5Whr的电池理论上续航完全可以超过10年命。
相反，如果该节点被部署在一个“差”的覆盖场景（如深藏在室内或在小区边缘），或者，如果此类应用要求每隔几分钟就更新一次传感器数据，那么如此多的数据传输可能无法保证使用5Whr容量电池的NB-IoT设备有超过1年的续航时间。在这些“较差”覆盖或多传感器数据更新的应用场景下，节点设备的接收和发射功耗将是电池寿命的主要消耗者。
作为参考，用于这些应用的典型电池可以是AA或D型锂电池，并且市售的电池可以轻易的实现大于3GPP假定的5Whr。在理论上可以使用小的纽扣锂“电池”，但是大约十几个并联连接来的NB-IoT或Cat-M1设备需要提供所需的峰值传输电流。需要注意的是3GPP计算不考虑自放电（锂电池约1％/年）或温度效应（每升高10摄氏度，自放电增加一倍）。这些现实生活中的电池效应将会逐渐削弱整个电池的使用寿命。顺便提一句，虽然NB-IoT是比Cat-M1更有效的LPWA技术，但在某些覆盖范围较差的情况下，这种优势可能会受到削弱。
总之，蜂窝LPWA技术可以使电池续航能力超过10年，但在具体的应用中，续航能力计算是一个多变量的函数，并且对非蜂窝LPWA技术也同样面临所讨论的不佳覆盖条件和传感器数据更新率所带来的种种限制。由于不同的LPWA技术适合于各自不同的应用场景，因此对电池寿命进行粗略的一刀切式的比较是比较浅显的。

观点：“蜂窝 LPWA模块无法低于5美元”
如果规模和数量足够，可以利用规模经济来部署任何技术并降低成本。在“传统”蜂窝M2M的市场，现在2G GPRS模块价格已经低于5美元。
但是，蜂窝通讯技术行业已经有25年的时间，有数十亿的2G芯片组的出货量，促使芯片和模组定价达到了成熟期。然而，业界不能再等25年才开始从蜂窝连接的“物联网”的特性中受益，所以我认为，需要对LPWA模块供应链进行垂直整合，才能更快的实现革命性的、但仍然有利可图的飞跃式的价格下调。
传统的更高规格和更高数据速率的3G或LTE模块并没有引起供应链的垂直整合，这是因为终端应用领域如笔记本电脑，监控摄像机或汽车连接，通常能够承受更高的模块定价。对于LPWAN的激进的价格目标，我认为芯片和模块的毛利率叠加，对外部SIM组件的和RF前端无源组件的需求都是业界必须共同关注来实现大幅降低价格的领域 - 希望有些有远见者将加紧应对这一挑战，ARM正在积极探索如何支持其合作伙伴关系中的创新者达到这一目标。

顺便说一下, 考虑到2G GPRS解决了IoT应用的许多重要特性需求（例如语音能力，移动性和高度成熟的成本）, 如果你想知道为什么2G GPRS还不是 LPWA技术的最佳解决方案, 关键原因有两个：2G频段对运营商是极其珍贵的资源,正在全球范围内被重新划分给更高数据传输速率的应用，其次，2G技术的功耗不像蜂窝LPWA那样具有竞争力，因为蜂窝LPWA在最初阶段就制定了专用的的省电和非连续接收模式。
所有这一切都给我们什么样的启示呢?
IoT并不是一个特定的技术，而是指使用适当的技术来实现可以解决现实世界问题的可行的商业模式。 对于物联网行业，没有一种万能的联网解决方案，业界需要接受和欣然接纳这样的情况。
PAN，LAN，WAN，授权和非经授权的连接技术都需要共存、相辅相成的，因此“我的连接技术是最好的”的说法不仅是错误的，它实际上是误导和搅乱了行业致力促进的最终的垂直市场（如公用事业、农业、物流、建筑管理、保险等）。
LPWA连接技术肯定会在更广阔的物联网市场中发挥重要作用，ARM将继续确保提供安全，高效的处理器和连接技术解决方案，以帮助实现更广泛的物联网生态系统。