LTE 規格の選択

を設計しているとき セルラーIoT 製品の場合、最初から接続を計画する必要があります。 すぐに、LTE 規格の選択という難しい選択に直面します。 どの 4G LTE (または 5G NR) 規格に合わせて設計する必要がありますか? その答えは、使用するチップセットとモジュールから、使用するモバイル ネットワーク キャリアまで、接続テクノロジのパスを決定します。 

スマート ユーティリティ メーターからウェアラブル コンシューマー デバイス、産業用自動運転車まで、大規模な IoT 展開を設計している場合、LTE セルラー ネットワークには 2030 つの選択肢があります。 (これらは、4 年に近づくにつれて変化する可能性が高く、XNUMXG LTE ネットワークが 5G New Radio [NR]…しかし、その移行とデバイス メーカーへの影響については、別の記事で説明します。) 今のところ、一般的なユース ケースを含め、どの LTE 規格が製品に最大の価値をもたらすかについてのヒントを読み続けてください。それぞれのために。

大規模な IoT のための 4 つの LTE 規格   

今日の大規模な IoT コネクティビティ エコシステムは、これらの LTE 標準を提供しており、それぞれがさまざまなシナリオ セットに適しています。 以下に、今日の選択肢と、それぞれのいくつかの標準的なアプリケーションを示します。 

1.LTE カテゴリ 1 

Long-term Evolution (LTE) ネットワークは、データがセルラー ネットワークを通過する際のサイズ制限を指定します。 2008年、標準化機関 3GPP 公表 リリース8は、XNUMX つのカテゴリに沿ってユーザー機器 (UE) の仕様を定義しました。 

これらのカテゴリの最初の LTE Cat 1 は、アップロード (5 Mbps UL) で毎秒 10 メガバイト、ダウンロード (10 Mbps DL) で 1 Mbps の最大データ転送速度を定義します。 そのため、LTE Cat XNUMX は IoT 向けに特別に設計された最初の標準となりました。IoT は通常、電話で Netflix をストリーミングするよりも低いデータ レートを要求します。 

2008 年に初めて登場した標準は時代遅れだと思うかもしれません。 実際、その逆です。LTE Cat 1 は成熟したテクノロジーであるため、基本的にどこでも利用でき、さまざまなユース ケースをサポートするのに十分なデータ スループットを提供します。 このリストの項目 XNUMX と XNUMX である NB-IoT と Cat-M の記事で説明するように、常にそうとは限りません。         

2.LTE Cat 1bis

LTE Cat 1 モジュールは 1 つのアンテナを使用します。 スペースの節約やコストの削減を検討しているデバイス メーカーにとっては、1 つのアンテナの方が適している場合があります。 LTE Cat 5bis を入力します。これは基本的に、シングル アンテナ ハードウェアの LTE Cat 10 標準 (XNUMX Mbps UL および XNUMX Mbps DL) のバージョンです。

Cat 1bis モジュールは、デュアル アンテナを備えたモジュールと比較して、ある程度のカバレッジを失う可能性がありますが、その違いがユーザー エクスペリエンスに反映されることはめったにありません。 いつ シーカン—の生産者 カリオペチップセットCat 1 向けに最適化された最初の LTE プラットフォームである . . 

さらに、携帯電話ネットワークは多くの場合、アップリンクが制限されているため、実際の展開で 1 つのアンテナのみを使用している何百万人もの顧客から報告されているように、1 つまたは 1 つのアンテナを使用してもほとんどまたはまったく違いがありません。 これは、ほぼ同等の Cat 1 パフォーマンスを提供しながら、コストを改善する Cat XNUMXbis 最適化プラットフォームの妥当性を示しています。 最後に、Cat XNUMX ネットワークは、ネットワークの変更やアップグレードなしで Cat XNUMXbis デバイスを有効にできることを強調することが重要です。

LTE Cat 1bis は、音声やビデオ データなどのデータ要件が中程度の小型デバイスに最適な選択肢です。

LTE Cat 1 および LTE Cat 1bis の一般的な IoT ユースケース

基本的に同じベースライン仕様を使用しているため、LTE Cat 1 と Cat 1bis は同じタイプのアプリケーションをカバーしています。 違いは、スペースまたはコストの節約により、単一アンテナ設計が製品により適しているかどうかです。 (利点はプロジェクトごとに異なります。そのため、理想的なテクノロジを導くのに役立つ専門知識を備えたチップ/モジュール プロバイダーを選択することが役立ちます)。 また、新世代の専用 Cat 1bis モジュールを使用すると、統合 GNSS や統合 eSIM などの追加機能とともに、最適化された RF および消費電力性能の恩恵を受けることができます。

これらの規格は、NB-IoT や LTE-M よりも高いデータ制限とともに、ほぼ普遍的なカバレッジを提供します。 そのため、さまざまなデータ スループットのニーズや多国籍展開を伴うデバイスに対して特に柔軟に対応できます。 LTE Cat 1 の一般的な使用例は次のとおりです。 

• IoT小売キオスク
• 車内ホットスポット
• ゲーム機器
• スマートグリッド製品
• ホームセキュリティシステム
• ウェアラブルカメラ
• POS端末
• ヘルス モニター
• スマートウォッチ 

ただし、データの必要性が低い場合、3GPP は大規模な IoT プロジェクト向けに特別に設計された XNUMX つの LTE 標準を提供しています。NB-IoT と LTE-M です。 

3.NB-IoT 

2015 年までに、IoT 業界は低コストのチップセットとモジュールを探していました。 多くの IoT システムは、5 Mbps UL または 10 Mbps DL のデータ レートに近い場所を必要としませんでした。 その必要性から、LPWAN 用の 3 つの IoT 標準が開発されました。 リリース13. 

狭帯域モノのインターネット (NB-IoT) 規格は、データ要件の低い IoT デバイス向けに特別に設計されました。 160GPP リリース 3 では、データ レートが約 14 キロバイト/秒 (kbps) に制限されています。大量のデータを移動する必要がない場合、NB-IoT の低いデータ レートは、IoT 製品のコスト、電力使用量、およびネットワーク容量を最適化するのに役立ちます。 —あなたの市場が NB-IoT をカバーしている場合。

NB-IoT と LTE-M の両方でセルラー ネットワークのアップグレードが必要になるため、グローバルな展開が不均一になっています。 中国、インド、およびヨーロッパの一部では、NB-IoT が広く利用されています。

NB-IoT の一般的な IoT ユース ケース

NB-IoT は XNUMX つの LTE 標準すべての中で最も低いデータ制限を提供するため、使用例は非常に小さなパケットを送信する種類のセンサーに限定されます。 多くの場合、次のものが含まれます。 

• スマート煙探知機
• 駐車制御システム
• 農業モニタリング製品
• スマート ビルディング アプリケーション (HVAC や照明制御など) 
• 汚染監視システム
• 産業用 IoT センサー
• 計量アプリケーションの一部 (特にガスと水)

4.LTE-M

LTE-M 規格は、データ制限に関して NB-IoT と Cat 1 の中間に位置します。 最大 1.1 Mbps のデータが流れることができます。 それ以外は、NB-IoT と非常によく似ています。大規模な IoT システムのコスト、電力使用量、およびネットワーク容量が最適化されています。

ただし、世界の一部の地域では、セルラー インフラストラクチャが LTE-M ではなく NB-IoT 用に更新されているため、どこでも利用できるわけではありません。 北米、日本、およびヨーロッパの一部では、LTE-M が広く機能的に展開されていますが、中国やインドではまったく利用できません。

前述したように、Cat 1 は、事実上、世界中のすべてのセルラー ネットワークで利用できます。 グローバル市場にサービスを提供していて、同じ製品の複数の SKU を管理するという在庫の問題を抱えたくない場合は、カテゴリ 1 がおそらく最良の選択です。 しかし、データのニーズが NB-IoT と Cat 1 の制限の間に収まり、市場がカバーされている場合、LTE-M は大規模な IoT 展開で優れた利点の組み合わせを提供できます。

LTE-M の一般的な IoT ユースケース

利用可能な場合、LTE-M はスマート シティ アプリケーションの一般的な標準であり、通常は低遅延が必要ですが、データのニーズは高くありません。 この標準は、軽い資産の追跡と監視、および一部のスマート デバイスにも使用されます。 LTE-M 接続のサンプル ユース ケースは次のとおりです。 

• フリートトラッカー
• アセット トラッカー
• ユーティリティメーター（ガス、電気、水道など） 
• モバイル個人緊急対応システム (mPERS) 

また、LTE-M と Cat 1 の使用例には多くの重複があります。たとえば、LTE-M 規格は、接続されたヘルスケア デバイス、スマート ウォッチ、POS 端末にも見られます。

この LTE-M と Cat 1 の共通点は、別の疑問につながります。どの LTE 規格が自社の製品またはプロジェクトに適しているかをどのように判断するのでしょうか? 

適切な LTE 規格を特定するのに役立つ 5 つの質問

大規模な IoT プロジェクトはそれぞれ異なり、これら XNUMX つの LTE 規格のいずれかが最大のメリットをもたらす可能性があります。 正しい決定を下すには、まず次の XNUMX つの質問に答えてください。

1. セルラー接続の目標は何ですか? 

主要業績評価指標 (KPI) を特定することから始めます。 セルラー接続には何が必要ですか 行う？ より高いデータ スループット、より低い電力使用量、最小限の待ち時間、信頼性の高いアップタイム、またはこれらの要因の組み合わせのために最適化する必要がありますか? 目標を設定したら、それを達成するための計画を立てることができますが、常にゴールポストを念頭に置いてください。 

2. いくら使ってもいいですか？ 

明らかに、コストを制限することは、あらゆる製品の開発に不可欠です。 しかし、必要なすべての機能を IoT デバイスに組み込むには、コスト目標を調整する必要がある場合があります。 セルラー接続の価格を決めるときは、モジュールの両方のコストを考慮してください & データプランの継続的なコスト。 

3. プロジェクトのタイムラインは？ 

製品にセルラー接続を追加するには、組み立て、テスト、および MNO との関係が必要であり、標準の選択はこれらのタイムラインに影響を与える可能性があります。 製品を遅かれ早かれ出荷する必要がある場合は、セルラー技術の選択が変わる可能性があります。

4. IoT デバイスをどこに展開する予定ですか? 

前述のように、NB-IoT と LTE-M は世界のどこでも利用できるわけではありませんが、一部の地域では非常に成熟しており、デュアルモードの LTE-M/NB-IoT ソリューションの使用を検討できます。 グローバル市場をカバーする場合、1 つの選択肢があります。各地域 (および対応する LTE 標準) に対して複数の SKU を管理するか、Cat 1 または Cat XNUMXbis のグローバル カバレッジを使用することができます。

5. どのくらいの将来保証が必要ですか? 

製品の寿命について現実的に考えてください。 たとえば、20 年間動作させる必要があり、2027 年までに開始する予定がない場合は、5G NR ネットワークへの切り替えを待つ必要があるかもしれません。 （移行は2020年代半ば後半頃に始まると予想されます。）とはいえ、LTE-MとNB-IoTは少なくとも5年まで2035G NRと共存し、民間LTE事業者は2040年以降もそれを維持すると予想しています—重要なのは、製品が現場でどれくらいの期間動作する必要があるかを知ることは、適切な携帯電話規格を選択するのに役立つということです.

これがすべて混乱しているように見える場合、それはそれが原因です! 私たちが提供できる最も役立つヒントは、専門家の相談を受けて製品をバックアップするプロバイダーからチップセットとモジュールを調達することです. チップセットのメーカーはセルラー接続の専門家です。 彼らと協力して、大規模な IoT 製品に最適な選択をしてください。 

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• 情報源： https://www.iotforall.com/choosing-iot-lte-standards-cat-1-and-cat-1bis-vs-nb-iot-and-lte-m