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IoT 产品设计中的蜂窝连接注意事项

点击数:【】 发布时间:【2022-11-9 9:46:19】

在针对 IoT 进行设计时,请考虑:

  • 设备:设备和部署特征将影响手机网络连接的选择。考虑因素包括设备的使用寿命以及保持部署所需的功率。在偏远、全球或广阔的位置进行大规模部署需要一致的电源,因为它们可能会长时间保持原位。

  • 数据:设备需要交换什么类型和数量的数据?它可能只发送小数据包,或者可能需要更高的带宽来交换视频。最好考虑设备应用程序如何随时间发展,例如从发送音频文件到添加视频。无论数据量和类型如何,连接都必须是安全的,因为大规模物联网部署呈现出持续存在风险的大型攻击面。因此,请考虑数据价值和多网络弹性。

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  • 分发:分发是一个关键的考虑因素,因为国家、区域和国际部署的网络选项和商业安排会有所不同。始终最好为设备设置一个库存单位      (SKU),但如果发往不同市场的设备具有不同的 SIM 卡,则可能无法做到这一点。在这种情况下,当设备到达其目标以进行后期连接时,可能必须添加特定于区域的 SIM。

  • 覆盖范围:这涉及用于连接设备的无线技术。低功耗广域网(LPWAN)(NB-IoT和LTE-M)很流行,但它们的全球覆盖范围不足,甚至在国家层面也存在差距。确保您的设备肯定会覆盖,并且您没有机会需要部署到根本没有LPWAN的国家/地区。众所周知,英国在东侧提供LTE-M,在西侧提供NB-IoT。世界各地也存在许多类似的覆盖差距,即使是像巴西这样发达的国家也无法提供一致的LPWAN覆盖。

逐步淘汰2G和3G

大量物联网应用旨在通过2G和3G连接。这些网络现在正在逐步淘汰,就3G而言,许多地区已经关闭或计划在不久的将来关闭。其主要原因是移动网络运营商(MNO)希望为下一代、具有成本效益和更高的创收技术释放频谱。

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大多数通过3G连接物联网部署的公司都将进入其迁移计划。2G略有不同,因为它是一种在机器对机器(M2M)和物联网连接设备的大规模部署中根深蒂固的技术,尤其是在欧洲,因此有迹象表明,在许多国家,2G至少要到本世纪末才会停下。虽然这似乎很遥远,但前瞻性规划对于部署多年的设备至关重要。

有一系列2G / 3G连接替代方案,每种都有自己的功能。应权衡这些,以评估它们是否适合设计中的新物联网设备:

  1. NB-物联网

这最适合发送少量非实时数据的固定物联网设备,由电池或太阳能供电,并且位于其他技术难以获得信号的地方。NB-IoT提供低硬件和运营成本,因此使长期大规模部署变得可行。它具有电池效率,因此可以支持长时间在现场停留的设备,例如数据吞吐量低且间歇性的传感器。NB-IoT具有很强的信号穿透力,实际上是任何低LPWAN中最深的覆盖范围,因此,如果传感器或水表部署在街道下方,它可以应对地下室或地下停车场。

  • LTE-M (Cat-M1):这提供了任何LPWAN技术中最高的吞吐速度和带宽,因此它可以处理无线(OTA)更新,例如固件或网络运营商配置文件。它提供的延迟和速度大致相当于3G,电池效率高且具有成本效益。

LTE-M (Cat-M1) 可以支持广泛的物联网应用,但非常适合需要更高速度或双向数据传输的低功耗设备,例如支持语音或 SMS 服务的设备。它可以由移动和固定设备使用,因为它支持单元到单元漫游。

但是,由于已经提到的覆盖范围原因,一些部署将难以使用NB-IoT或LTE-M。NB-IoT和LTE-M在4G上都不可用,NB-IoT目前与eSIM不兼容。

如果这些限制使LPWAN不合适,公司可以考虑:

  • LTE Cat-1 和 Cat-1 BIS:LTE Cat-1(Cat-1 BIS是单天线版本)是一项成熟的技术。硬件成本和功耗略高于LTE-M和NB-IoT,但对于某些部署来说,好处将超过这一点。它具有全球支持,因为Cat-1是标准的4G技术,现有的漫游协议意味着可以通过单个SIM SKU访问全球网络。它适用于移动应用程序,并与eSIM兼容。

更低的延迟和更高的带宽使Cat-1成为2G / 3G的强大替代品,并且可以支持广泛的物联网应用。对于需要更高速度的低功耗物联网设备,应考虑使用双向数据传输或移动性,并且可以支持三到五年的电池寿命或使用可充电电池的应用。

用于灵活连接的电子触控

eSIM 是实现灵活性的理想技术,因为它支持 OTA 配置网络运营商凭据。这意味着可以将相同的SIM卡插入每个设备,无论它们要去哪里,因为以后可以配置连接。这提供了对操作简单性非常重要的单一SKU,特别是对于大型国际物联网部署。这使得制造流程更简单、更精简,并且连接性更能以本地速率使用本地网络。

此外,eSIM使生活中的网络运营商变更成为可能,而无需物理更换SIM卡。这样,公司就可以利用新的商业安排和有吸引力的交易。在设计具有蜂窝连接的 IoT 设备时,需要考虑一系列注意事项。设备本身、它们将交换的数据以及它们的目标地理位置都将在确定正确的蜂窝连接选择方面发挥作用。

网络技术不是永远的,因为已经完成或正在从2G和3G迁移的公司将知道,因此技术标准的生命周期是另一个需要牢记的因素。某些技术的好处在于它们的灵活性——eSIM在合适的地方为物联网部署带来了敏捷性。总之,物联网连接平台提供商将能够为每个特定的物联网用例提供最佳蜂窝连接建议。


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