Chọn tiêu chuẩn LTE
Khi bạn đang thiết kế một IoT di động sản phẩm, bạn phải lập kế hoạch kết nối ngay từ đầu. Ngay lập tức, bạn đứng trước một lựa chọn khó khăn: chọn tiêu chuẩn LTE. Bạn nên thiết kế tiêu chuẩn 4G LTE (hoặc 5G NR) nào? Câu trả lời sẽ quyết định lộ trình của công nghệ kết nối của bạn, từ chipset và mô-đun nào sẽ được sử dụng cho đến nhà cung cấp dịch vụ mạng di động mà bạn làm việc cùng.
Nếu bạn đang thiết kế để triển khai IoT quy mô lớn—bất cứ thứ gì từ đồng hồ đo tiện ích thông minh đến thiết bị tiêu dùng có thể đeo được cho đến xe tự hành công nghiệp—mạng di động LTE cung cấp cho bạn bốn lựa chọn. (Những điều này có thể sẽ thay đổi khi chúng ta đến gần năm 2030, khi các mạng 4G LTE nhường chỗ cho 5G Đài phát thanh mới [NR]…nhưng chúng tôi sẽ thảo luận về quá trình chuyển đổi đó và ý nghĩa của nó đối với các nhà sản xuất thiết bị trong một bài viết khác.) Hiện tại, hãy tiếp tục đọc các mẹo về tiêu chuẩn LTE nào sẽ mang lại giá trị cao nhất cho sản phẩm của bạn, bao gồm cả các trường hợp sử dụng phổ biến cho mỗi.
4 tiêu chuẩn LTE cho Massive IoT
Hệ sinh thái kết nối IoT khổng lồ ngày nay cung cấp các tiêu chuẩn LTE này, mỗi tiêu chuẩn phù hợp với các tình huống khác nhau. Dưới đây là các lựa chọn ngày nay, cùng với một vài ứng dụng tiêu chuẩn cho mỗi ứng dụng:
1. LTE Cát 1
Các mạng phát triển dài hạn (LTE) chỉ định giới hạn kích thước cho dữ liệu khi dữ liệu di chuyển qua các mạng di động. Năm 2008, cơ quan tiêu chuẩn hóa 3GPP công bố Ra mắt 8, xác định thông số kỹ thuật cho thiết bị người dùng (UE) theo năm loại.
Loại đầu tiên trong số các loại này—LTE Cat 1—xác định tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 5 megabyte mỗi giây cho tải lên (10 Mbps UL) và 10 Mbps cho tải xuống (1 Mbps DL). Điều đó làm cho LTE Cat XNUMX trở thành tiêu chuẩn đầu tiên được thiết kế dành riêng cho IoT, thường yêu cầu tốc độ dữ liệu thấp hơn so với phát trực tuyến Netflix trên điện thoại của bạn.
Bạn có thể nghĩ rằng một tiêu chuẩn xuất hiện lần đầu vào năm 2008 đã lỗi thời. Trên thực tế, điều ngược lại mới đúng: Vì LTE Cat 1 là một công nghệ trưởng thành nên về cơ bản, nó có sẵn ở mọi nơi và cung cấp đủ thông lượng dữ liệu để hỗ trợ nhiều trường hợp sử dụng khác nhau. Điều đó không phải lúc nào cũng đúng, như chúng ta sẽ thảo luận trong phạm vi bảo hiểm của chúng tôi về NB-IoT và Cat-M, mục ba và bốn trong danh sách này.
2. LTE Cát 1bis
Mô-đun LTE Cat 1 sử dụng hai ăng-ten. Đối với các nhà sản xuất thiết bị muốn tiết kiệm không gian hoặc cắt giảm chi phí, một ăng-ten có thể phù hợp hơn. Nhập LTE Cat 1bis, về cơ bản là phiên bản của tiêu chuẩn LTE Cat 1 (5 Mbps UL và 10 Mbps DL) trên phần cứng ăng-ten đơn.
Mô-đun Cat 1bis có thể mất một số vùng phủ sóng so với người anh em ăng-ten kép của nó, nhưng sự khác biệt hiếm khi ảnh hưởng đến trải nghiệm của người dùng. Khi nào Phần tiếp theo—nhà sản xuất của Chipset Calliope, nền tảng LTE đầu tiên được tối ưu hóa cho Cat 1—đã tiến hành các thử nghiệm tại hiện trường, họ phát hiện ra rằng ăng-ten đơn chỉ mất một vài decibel vùng phủ sóng so với mô-đun ăng-ten kép Cat 1 và các kỹ thuật xử lý tín hiệu tiên tiến của nền tảng có thể giảm thiểu sự mất mát này .
Hơn nữa, các mạng di động thường bị giới hạn đường lên, dẫn đến việc khách hàng gặp phải ít hoặc không có sự khác biệt giữa việc sử dụng một hoặc hai ăng-ten, theo báo cáo của hàng triệu khách hàng chỉ sử dụng một ăng-ten trong các triển khai trong thế giới thực. Điều này cho thấy mức độ phù hợp của nền tảng được tối ưu hóa Cat 1bis giúp cải thiện chi phí trong khi cung cấp hiệu suất gần như tương đương với Cat 1. Cuối cùng, điều quan trọng cần nhấn mạnh là bất kỳ mạng Cat 1 nào cũng có thể kích hoạt thiết bị Cat 1bis mà không cần thay đổi hoặc nâng cấp mạng.
Tất cả những điều đó làm cho LTE Cat 1bis trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các thiết bị nhỏ có yêu cầu dữ liệu vừa phải, bao gồm dữ liệu thoại hoặc video.
Các trường hợp sử dụng IoT phổ biến cho LTE Cat 1 và LTE Cat 1bis
Bởi vì về cơ bản chúng sử dụng cùng một thông số kỹ thuật cơ bản, LTE Cat 1 và Cat 1bis bao gồm các loại ứng dụng giống nhau. Sự khác biệt là liệu thiết kế một ăng-ten có phù hợp với sản phẩm của bạn hơn hay không, do tiết kiệm được không gian hoặc chi phí. (Các lợi ích sẽ thay đổi theo từng dự án, đó là lý do tại sao việc chọn nhà cung cấp chip/mô-đun có chuyên môn để giúp hướng dẫn bạn đến với công nghệ lý tưởng của mình là rất hữu ích). Ngoài ra, khi sử dụng mô-đun Cat 1bis chuyên dụng thế hệ mới, người ta có thể hưởng lợi từ hiệu suất tiêu thụ năng lượng và RF được tối ưu hóa nhất, cùng với các tính năng bổ sung như GNSS tích hợp hoặc eSIM tích hợp.
Các tiêu chuẩn này cung cấp phạm vi phủ sóng gần như toàn cầu, cùng với giới hạn dữ liệu cao hơn so với NB-IoT hoặc LTE-M. Điều đó làm cho chúng đặc biệt linh hoạt cho các thiết bị có nhu cầu thông lượng dữ liệu khác nhau và/hoặc triển khai đa quốc gia. Các trường hợp sử dụng phổ biến cho LTE Cat 1 bao gồm:
- Ki-ốt bán lẻ IoT
- Điểm truy cập trong ô tô
- Thiết bị chơi game
- Sản phẩm SmartGrid
- Hệ thống an ninh gia đình
- Máy ảnh đeo được
- Thiết bị đầu cuối tại điểm bán hàng
- máy theo dõi sức khỏe
- Đồng hồ thông minh
Tuy nhiên, đối với nhu cầu dữ liệu thấp hơn, 3GPP cung cấp hai tiêu chuẩn LTE được thiết kế dành riêng cho các dự án IoT lớn: NB-IoT và LTE-M.
3. NB-IoT
Đến năm 2015, ngành công nghiệp IoT đang tìm kiếm các chipset và mô-đun chi phí thấp hơn. Nhiều hệ thống IoT không cần tốc độ dữ liệu gần 5 Mbps UL hoặc 10 Mbps DL. Nhu cầu đó đã dẫn đến sự phát triển của hai tiêu chuẩn IoT cho LPWAN, như được định nghĩa trong 3GPP's Ra mắt 13.
Tiêu chuẩn Internet vạn vật băng thông hẹp (NB-IoT) được thiết kế dành riêng cho các thiết bị IoT có yêu cầu dữ liệu thấp. Nó giới hạn tốc độ dữ liệu ở mức khoảng 160 kilobyte mỗi giây (kbps) trong Bản phát hành 3GPP 14. Nếu bạn không cần di chuyển nhiều dữ liệu, tốc độ dữ liệu thấp của NB-IoT có thể giúp tối ưu hóa các sản phẩm IoT của bạn về chi phí, mức sử dụng điện năng và dung lượng mạng —miễn là thị trường của bạn có phủ sóng NB-IoT.
Cả NB-IoT và LTE-M đều yêu cầu nâng cấp lên mạng di động, dẫn đến việc triển khai không đồng đều trên toàn cầu. Ở Trung Quốc, Ấn Độ và một số khu vực của Châu Âu, NB-IoT được phổ biến rộng rãi.
Các trường hợp sử dụng IoT phổ biến cho NB-IoT
Do NB-IoT cung cấp giới hạn dữ liệu thấp nhất trong số cả bốn tiêu chuẩn LTE nên các trường hợp sử dụng bị giới hạn ở các loại cảm biến truyền các gói rất nhỏ. Chúng thường bao gồm:
- Đầu báo khói thông minh
- Hệ thống kiểm soát đỗ xe
- sản phẩm giám sát nông nghiệp
- Các ứng dụng tòa nhà thông minh (ví dụ: HVAC và điều khiển ánh sáng)
- Hệ thống giám sát ô nhiễm
- Cảm biến IoT công nghiệp
- Một phần của các ứng dụng đo lường (đặc biệt là khí và nước)
4. LTE-M
Tiêu chuẩn LTE-M nằm ở đâu đó giữa NB-IoT và Cat 1 về giới hạn dữ liệu; nó cho phép truyền dữ liệu lên đến 1.1 Mbps. Ngoài ra, nó khá giống với NB-IoT: được tối ưu hóa về chi phí, mức sử dụng năng lượng và dung lượng mạng cho các hệ thống IoT lớn.
Tuy nhiên, một số khu vực trên thế giới đã cập nhật cơ sở hạ tầng di động của họ cho NB-IoT, không phải LTE-M, vì vậy, nó không khả dụng ở mọi nơi. Ở Bắc Mỹ, Nhật Bản và—một lần nữa—các khu vực của Châu Âu, LTE-M được triển khai rộng rãi và đầy đủ chức năng, nhưng nó hoàn toàn không khả dụng ở Trung Quốc hoặc Ấn Độ.
Như chúng tôi đã đề cập, Cat 1 có sẵn trên hầu hết mọi mạng di động trên thế giới. Nếu bạn phục vụ thị trường toàn cầu—và bạn không muốn phải đau đầu về hàng tồn kho khi quản lý nhiều SKU cho cùng một sản phẩm—Cat 1 có lẽ là lựa chọn tốt nhất của bạn. Nhưng nếu nhu cầu dữ liệu của bạn nằm trong khoảng giữa giới hạn NB-IoT và Cat 1 và thị trường của bạn có phạm vi phủ sóng, thì LTE-M có thể mang lại sự kết hợp tuyệt vời giữa các lợi ích trong việc triển khai IoT quy mô lớn.
Các trường hợp sử dụng IoT phổ biến cho LTE-M
Ở những nơi có sẵn, LTE-M là một tiêu chuẩn phổ biến cho các ứng dụng thành phố thông minh, thường yêu cầu độ trễ thấp nhưng không có nhu cầu dữ liệu cao. Tiêu chuẩn này cũng được sử dụng để theo dõi và giám sát tài sản nhẹ, cùng với một số thiết bị thông minh. Các trường hợp sử dụng mẫu cho kết nối LTE-M bao gồm:
- máy theo dõi hạm đội
- Trình theo dõi tài sản
- Đồng hồ đo tiện ích (ga, điện, nước, v.v.)
- Hệ thống ứng phó khẩn cấp cá nhân di động (mPERS)
Cũng có nhiều điểm trùng lặp giữa các trường hợp sử dụng LTE-M và Cat 1. Chẳng hạn, tiêu chuẩn LTE-M cũng được tìm thấy trong các thiết bị chăm sóc sức khỏe được kết nối, đồng hồ thông minh và thiết bị đầu cuối tại điểm bán hàng.
Điểm chung này giữa LTE-M và Cat 1 dẫn đến một câu hỏi khác: Làm cách nào để xác định tiêu chuẩn LTE nào phù hợp với sản phẩm hoặc dự án của bạn?
5 câu hỏi giúp xác định chuẩn LTE phù hợp
Mỗi dự án IoT lớn đều khác nhau và bất kỳ tiêu chuẩn nào trong số bốn tiêu chuẩn LTE này đều có thể mang lại nhiều lợi ích nhất cho bạn. Để đưa ra quyết định đúng đắn, hãy bắt đầu bằng cách trả lời năm câu hỏi sau:
- Mục tiêu của bạn cho kết nối di động là gì?
Bắt đầu bằng cách xác định các chỉ số hiệu suất chính (KPI) của bạn. Bạn cần kết nối di động để làm gì Làm gì? Nó phải được tối ưu hóa để có thông lượng dữ liệu cao hơn, sử dụng năng lượng thấp hơn, độ trễ tối thiểu, thời gian hoạt động đáng tin cậy hoặc một số kết hợp của các yếu tố này? Sau khi đặt mục tiêu, bạn có thể bắt đầu lập kế hoạch để đạt được mục tiêu đó—nhưng hãy luôn ghi nhớ cột mục tiêu.
- Bạn sẵn sàng chi bao nhiêu?
Rõ ràng, hạn chế chi phí là điều cần thiết cho sự phát triển của bất kỳ sản phẩm nào. Tuy nhiên, để có được tất cả các tính năng bạn muốn trong một thiết bị IoT, bạn có thể cần phải điều chỉnh các mục tiêu chi phí của mình. Khi định giá kết nối di động của bạn, hãy xem xét cả chi phí của mô-đun và chi phí liên tục của gói dữ liệu của bạn.
- Dòng thời gian dự án của bạn là gì?
Việc thêm kết nối di động vào sản phẩm của bạn yêu cầu lắp ráp, thử nghiệm và mối quan hệ với MNO và lựa chọn tiêu chuẩn của bạn có thể ảnh hưởng đến các mốc thời gian này. Nếu bạn cần vận chuyển sản phẩm của mình sớm hơn thì điều đó có thể thay đổi lựa chọn công nghệ di động của bạn.
- Bạn dự định triển khai các thiết bị IoT của mình ở đâu?
Như đã lưu ý ở trên, NB-IoT và LTE-M không khả dụng ở mọi nơi trên thế giới, mặc dù chúng đã rất phát triển ở một số khu vực và người ta có thể cân nhắc sử dụng giải pháp LTE-M/NB-IoT chế độ kép. Nếu bạn bao phủ thị trường toàn cầu, thì bạn có hai lựa chọn: Bạn có thể quản lý nhiều SKU cho từng khu vực (và tiêu chuẩn LTE tương ứng của khu vực đó) hoặc bạn có thể sử dụng phạm vi phủ sóng toàn cầu của Cat 1 hoặc Cat 1bis.
- Bạn cần bao nhiêu bằng chứng trong tương lai?
Hãy thực tế về tuổi thọ của sản phẩm. Ví dụ: nếu bạn cần nó hoạt động trong 20 năm và không muốn ra mắt trước năm 2027, bạn có thể cần đợi chuyển đổi sắp tới sang mạng 5G NR. (Chúng tôi hy vọng quá trình chuyển đổi đó sẽ bắt đầu vào khoảng cuối giữa những năm 2020.) Điều đó nói rằng, chúng tôi hy vọng LTE-M và NB-IoT sẽ cùng tồn tại với 5G NR ít nhất là đến năm 2035 và các nhà khai thác LTE tư nhân sẽ duy trì điều đó sau năm 2040— vấn đề là, biết sản phẩm của bạn cần hoạt động trong bao lâu trong lĩnh vực này có thể giúp bạn chọn tiêu chuẩn di động phù hợp.
Nếu tất cả điều này có vẻ khó hiểu, đó là bởi vì nó là! Mẹo hữu ích nhất mà chúng tôi có thể cung cấp là tìm nguồn chipset và mô-đun của bạn từ nhà cung cấp sao lưu sản phẩm của họ với sự tư vấn của chuyên gia. Các nhà sản xuất chipset là chuyên gia về kết nối di động; làm việc với họ để đưa ra lựa chọn tốt nhất cho các sản phẩm IoT khổng lồ của bạn.
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến thức. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.iotforall.com/choosing-iot-lte-standards-cat-1-and-cat-1bis-vs-nb-iot-and-lte-m
