后2G 3G时代物联网连接技术指南（2024版）

后2G/3G时代 物联网连接技术指南 2024版 目录 概要3 序言：物联网连接技术发展的十字路口4 移动物联网连接——产业价值的演进8 LTE-M、NB-loT和LTECAT-1技术 ——延长电池寿命、增强覆盖并简化硬件10 电池寿命和增强覆盖11 新定价模式12 硬件简化12 LTE-M和NB-loT在全球范围内的应用前景13 在LTE-M、NB-loT和LTECAT-1之间 做出选择13 全球网络覆盖15 软件更新与安全16 移动设备16 远程控制设备17 语音功能17 SIM卡本地化——eUICC18 快速推出产品——网络技术能力18 loTComplete：面向联网产品的端到端 “物联网完整解决方案产品”19 结论21 建议22 术语表24 AllfiguresandtablesareCopyright©2023Accenture.Allrightsreserved.TELENORIoT|SUNSETSTRATEGYGUIDE|2 概要 鉴于2G和3G网络逐步关停以及5G日益普及，企业在部署物联网项目时，选择合适的连接技术尤为关键。 本指南深入探讨了目前尤其值得关注的三种技术：LTE-M、NB-IoT和LTECat-1，同时研究了网络关停导致硬件过时的风险，并阐明为什么IoTComplete是一种可行的解决方案。 全球网络不断演进发展，本指南力求帮助用户应对物联网连接的复杂性，从而做出更明智的决策，实现具有韧性和前瞻性、可扩展的物联网部署。 TELENORIoT|SUNSETSTRATEGYGUIDE|3 物联网连接技术发展的十字路口 序言： 如需全面了解物联网 连接技术，请阅读2023版 《物联网连接技术指南》。 在下文中，我们将深入探讨快速发展的网络连接技术，并研究2G和3G退网的应对方案。 从网络迭代带来的硬件更新，到LTE-M、NB-loT和LTECat-1等先进连接技术的应用，我们将以专业视角提供独到的见解，化繁为简，帮助决策者做出明智的选择。 表1 技术因素 低中高 传统蜂窝网络 其他蜂窝网络 蜂窝低功耗广域网 专有低功耗 广域网 近距离通信 低功耗蓝牙 户外覆盖范围 室内覆盖范围能效 典型上行数据传输速率典型下行数据传输速率移动性 定位时延 设备密度 传统蜂窝网络 其他蜂窝网络 蜂窝低功耗广域网 专有低功耗 广域网 近距离通信 商业因素 低功耗蓝牙 模块成本 订阅费用 部署和维护成本可靠性 安全性 可扩展性 是 是 是 是 是 是 是 是/否 否 否 否 否 传统蜂窝网络 其他蜂窝网络 蜂窝低功耗广域网 专有低功耗 广域网 近距离通信 生态系统因素 低功耗蓝牙 前瞻性 全球覆盖和互操作性 表1：主要物联网技术的优势和局限 在连接技术发展日新月异的时代为企业注入新动能 网络连接是产品设计和性能的重要组成部分，必须尽早明确选用何种连接技术。鉴于技术和市场的迅速发展，做出正确的选择并非易事。5G技术已正式商用，2G和3G开始逐步退网。支持低功耗广域网的新网络技术——LTE-M和NB-loT（也被称为移动物联网）开始实现全球范围的网络覆盖。 这是首次专门为满足物联网连接的具体需求而开发网络。在此之前， 联网产品利用面向消费级市场的基础网络设施进行通信。 物联网解决方案 IT服务整合物联网技术的各个要素，打造定制解决方案。 系统集成、技术咨询、应用程序开发服务。 软件和应用程序针对特定用例或垂直行业的横向和纵向物联网应用。 预测性维护、车队管理、智能泊车、智慧城市。 平台开发人员开发应用程序、管理设备、处理和存储数 应用支持、连接管理、设备管理、数据分析。 据的平台。网络连接设备接入网络，并将数据发送到云端。 传统蜂窝网络（2G-5G）、低功耗广域网、Wi-Fi、蓝牙。 固件嵌入式设备软件，用于控制设备组件、管理网络连 调制解调器集成、软件更新管理、安全机制、协议 接以及处理必要逻辑。 转换等。 设备组件嵌入联网设备中的硬件，用于收集数据。 网络连接模块、传感器、电池、处理器、网关。 智能设备（即“物”） 图1：端到端物联网解决方案的主要组成部分 LTE-M、NB-loT与再度兴起的 LTECat-1 LTE-M和NB-loT是安全的标准化技术，由运营商在授权频段里进行管理。它们是为低成本、数据传输量较少、需要较长的电池寿命，并且经常在难以到达的地点运行的物联网应用而设计。 对于那些设备的生命周期较长，需要更长电池寿命和扩大覆盖范围的行业来说，LTE-M和NB-loT是代替2G和3G的显而易见的选择。 这两种技术对于设计使用寿命十年以上的设备来说都是很好的选择，然而，这两种技术之间存在着差异，使得它们各自更适合于某些物联网应用。 问世时间更早的LTECat-1虽然并未作为2G和3G替代技术而被广泛采用，但自运营商宣布2G和3G退网计划以来，该技术已获得越来越多的关注。两个重大进展改变了Cat-1的前景。首先，Cat-1模块 （尤其是单天线版Cat-1bis）的成本已降至仅比NB-loT或Cat-M稍高的水平，从而消除了Cat-1应用的重大障碍。其次，全球各运营商推广Cat-M和 NB-loT的速度不及预期，尚未实现全球全面覆盖，这使得真正需要全球范围网络覆盖的用户更多地采用Cat-1。 BergInsight1报告称，在中国市场上，Cat-1bis模块目前的价格为10美元，约为标准Cat-1模块的一半，而在大型招标中，LTECat-1bis模块的价格已降至每块5美元以下。这使得cat-1模块在所有地区的物联网模块销量中占据了主要份额，原因在于客户看中该技术在全球范围内的网络覆盖能力。因此，对于性能要求比LTE-M更高的物联网应用场景 来说，LTECat-1bis提供了具有吸引力的性能优势，同时在外形和成本方面优于LTECat-1。不过，Cat-1bis硬件的价格可能高于LTE-M和NB-loT设备，因此更适用于需要更高数据传输速率的应用场景，以冲抵LTE-M和NB-loT成本优势。 哪种技术最适合您的应用场景？本指南介绍了每种技术的相对优势和局限，帮助您做出明智的选择，获得长久成功。 文末列出了一些行业术语和缩略语释义。 TELENORIoT|SUNSETSTRATEGYGUIDE|7 1https://www.berginsight.com/cellular-iot-module-revenues-increased-12-percent-to-reach-us-59-billion-in-2022 移动物联网连接 ——产业价值的演进 移动连接技术已经从人与人之间通信的基础设施，发展到了遥测、机器对机器以及物联网应用。 •第一代移动连接技术（即1G）引入了无线语音。 •2G技术推出了漫游和短信服务，后来又发展到GPRS数据通信。短信和GPRS成为广泛使用的基础电信业务。漫游使移动通信技术适合在多个国家部署。Telenor是最早提供M2M通信的运营商之一，早在20世纪90年代就通过2G网络将设备接入网络。 •3G成为真正的全球标准，并在单一标准中融合了各种竞争技术的精华。3G的发展主要围绕高速数据应用。 •4G推出了LTE技术（包括LTECat-1），用于将设备接入互联网。4G满足了消费者对带宽和速度 的需求，并引入了一种新的语音处理方式，取代了2G语音。 •LTE-M和NB-IoT（移动物联网）专为物联网而设计。LTE-M和NB-loT适用于需要较长电池寿命的设备，以及在难以到达的地区需要良好网络接入的设备。 •5G网络结合了现有的4GLTE和新的5G新无线电（5GNR）技术。4G和5G的设计旨在实现两者共存，为4G（包括LTE-M、NB-loT和LTE Cat-1）设计的应用程序拥有相当长的生命周期。 •5G非独立组网（NSA）需要依赖4G支持。5G独立组网（SA）核心网将支持LTE-M和NB-loT。但 TELENORIoT|SUNSETSTRATEGYGUIDE|8 技术 商业 生态系统 覆盖范围 决定设备在室内和室外的部署位置。 总拥有成本（TCO）决定实施和运营物联网服务的商业可行性。 前瞻性 从长远来看，确保对物联网的战略投资在经济性和技术上具有可持续性。 能效 影响电池寿命和维护周期。 数据速率（上行和下行传输速率） 限制可提供的服务类型。 可靠性 确保为设备提供一定级别的持续连接。 安全性 保护物联网用户隐私和数据完整性。 全球覆盖和互操作性在全球范围内实现简便、高效的物联网部署。 移动性 决定设备的移动范围。 可扩展性决定增长管理的灵活性。 定位 确定联网设备的精确位置。 图2：连接技术要求 时延 决定提供时间敏感型服务的可能性。 设备密度 表示网络在特定区域内可容纳的设备数量。 如今，大多数声称是5G的网络实际上是5GNSA架构，使用5G接入网挂接在现有4G核心网上。完全使用5G核心网的5GSA架构正在推出，但推进速度不及5GNSA。 如果只有5GSA核心网，没有4G核心网，LTECat-1将无法工作。许多运营商可能会同时运行4GLTE核心网与5G核心网。 •5G在三类应用场景中增强了4G的功能：增强型移动宽带、关键通信和移动物联网。 —增强型移动宽带目前面向需要更高带宽的消费者。它还可以实现需要高数据吞吐量的物联网新用例，例如流媒体视频。 —关键通信要求更快的响应速度、更高的服务质量和安全性。 •5G引入了5G新无线电技术，该技术既可以利用更高的频率，也可以利用较低的频率，例如以前分配给2G的频率可以重新分配给5G。 —移动物联网——LTE-M和NBloT具有对5G核心网技术的向前兼容性，也就是说LTE-M和NB-loT技术可在5G的整个生命周期中使用。 TELENORIoT|SUNSETSTRATEGYGUIDE|9 增强覆盖并简化硬件 LTE-M、NB-loT和LTECat-1 技术——延长电池寿命、 LTE-M和NB-loT专为需要较长电池寿命或者是在普通4G技术难以覆盖的地方 （例如室内较深的地方）使用的物联网设备而设计。LTECat-1可以使用节能模式 （PSM），但支持这种模式的运营商很少。总体而言，LTECat-1不如LTE-M和NB-loT节能。 LTE-M、NB-loT和LTECat-1有什么不同？将对市场产生怎样的影响？ 电池寿命和增强覆盖 通过减少设备和网络之间的无线电通信，得以延长电池寿命，设备可以进入休眠模式或降低网络通信频率。 LTE-M和NB-loT具有Cat-1不具备的覆盖增强功能。该功能可实现重复发送，即使在无线电信号较差的情况下也能确保发送信息。这意味着LTE-M和NB-loT可以在Cat-1无法发挥作用的地下室和其他具有挑战性的环境中使用。 然而，在电池寿命、信号覆盖和响应速度之间应做出权衡，为此需要利用网络中的新型功能，例如节 能模式和扩展非连续接收（eDRX）。需要快速响应的应用场景不太适合考虑省电和增强覆盖。 同样地，需要达到10年使用寿命的设备应部署在有良好网络覆盖的区域。为了达到平衡，电池节能和增强信号覆盖可同步进行，例如采用休眠模式。 近距离通信 （Wi-Fi） 低功耗 广域网传统蜂窝网络 （LoRaWan、（2G-5G） NB-IoT、LTE-M） 蜂窝网络 （2G-5G、 LTECat-1、LTE-M、NB-loT） 公共 专用网络 （LoRaWan、专有网络 WiFi）（LoRaWan、 Sigfox） 良好的可扩展性 高数据传输速率 低功耗 网络服务质量和安全性高 广域覆盖低成本 图3：技术层面的权衡图5：商业层面的权衡 新定价模式 由于物联网连接所涉及的流量情况不同，LTE-M和NB-loT的定价模式可能会与传统电信业务不同。 将来会有大量采用LTE-M和NB-loT技术的联网设备，但它们传输的数据量较少。与以往按照每台设备数据消耗的