现在，第一批移动网络运营商已经在全国范围内推出了LTE Cat M1和NB-IoT通信网络，设备制造商正忙于开发解决方案以满足新兴市场的需求。成功的解决方案将受益于具有全球能力的智能设备，可配置为最适合的蜂窝技术和网络，并利用功耗优化的设备管理和通信协议，简化部署、操作和维护。

互联互通格局

全球蜂窝通信技术正在不断发展壮大，为物联网需求量身定制的低功耗广域(LPWA)技术也不例外。蜂窝LPWA技术以牺牲数据吞吐量和延迟为代价，利用针对功率、覆盖、成本和可靠性进行优化的硬件，将自己定位为各种主要专业和商业用例中使用的专有技术的强大竞争对手。由于蜂窝LPWA技术受益于有保证的服务质量，它们很可能将连接扩展到全新的市场，扩大物联网的覆盖范围和影响。

蜂窝LPWA技术(LTE-M和NB-IoT)与SigFox、LoraWAN、RPMA等专有技术相比具有多项优势。它们在移动通信频谱的许可部分上运行，这保证了通信不会被挤占。它们由3GPP标准化，简化了主要市场的硬件认证。它们运行在全球范围内已经可用的移动网络基础设施上，通常只需要轻微的软件升级就可以运行。这使得蜂窝LPWA技术高度可靠、安全，并且相对易于部署和维护。

虽然蜂窝LPWA技术可能为全球物联网应用提供最直接的通信解决方案，但设备制造商很快发现自己面临着高度分散的技术、商业和监管环境。在主要运营商的支持下，LTE-M已在美国和墨西哥等国家推广。亚洲，包括中国，表现出对NB-IoT的偏好，欧洲也是如此．我们已经到了一个临界点。根据GSMA的数据，今年可能会有更多的网络部署，随着移动物联网网络规模的扩大．

最适合工作的技术

随着LPWA网络在全球范围内的推广，覆盖范围将继续成为指导产品设计师选择通信技术的关键因素。LTE-M和NB-IoT各有几个独特的特点，使其成为特定应用的首选技术。

2 g:2G提供语音支持，从一个网络单元完全切换到下一个网络单元，延迟在秒到毫秒范围内，但缺乏FOTA(空中固件更新)能力和深度渗透，满足了车队管理、跟踪系统和公用事业仪表等行业的需求。它的低价格是以相对较低的数据吞吐量和即将淘汰的技术为代价的。

LTE-M:LTE- m基于LTE技术，可提供低延迟移动连接，可扩展至地下室，支持语音通信以及更高的数据传输速率。这使得LTE-M成为大量应用的理想选择，例如智能建筑和智能城市，以及消费者、互联医疗、车辆和资产跟踪。

NB-IoT:NB-IoT完全适应M2M通信，其深入地下和10年以上的电池寿命弥补了其低数据速率和高延迟的缺点，使其成为固定功率敏感应用的首选技术，如公用事业仪表、智能城市和其他超低功耗应用，这些应用大部分时间都处于睡眠状态，只有在长时间间隔后才会醒来，发送小数据包。

并置这三种技术的可用性和适用性，为寻求为缺乏最佳适应性技术覆盖的地区开发应用程序的设备制造商提出了一个难题。他们是否应该等到技术推出后再推出他们的解决方案?或者，他们是否应该利用次优通信技术推出产品的初始迭代，以确保他们在市场上的地位?

在产品中注入一定程度的技术通用性的设计师，即在可用时切换到最佳技术的可能性，将比其他将客户锁定在单一技术上的设计师具有竞争优势。对于需要在完全不同的环境中操作和更新自己的全局应用程序来说，这一点变得更加关键。

设备寿命

为了在全球应用程序中取得成功，部署的设备需要是安全的、最新的和多功能的。LWM2M，是轻重量机器到机器的缩写，是新兴的事实上的远程设备管理标准．由开放移动联盟发布LWM2M设计用于远程和无线管理传感器网络，从进行固件更新、安全补丁到更新驱动程序和批量更改设备配置，无需物理干预。它针对低数据速率功率受限设备进行了优化，非常适合于LTE-M和NB-IoT设备，目标是5-10年以上的部署。

使用LWM2M，用户可以通过与存储在设备上的设备管理对象(保存逻辑分组值的数据结构)交互来有效地管理LPWA设备，以执行标准或定制功能，例如:观察、通知、控制、执行命令或触发操作。例如，安装在共享单车上的跟踪设备可以通过查询来定位丢失的自行车。警报系统可以配置为监控家庭的门窗，并在其中一扇门被打开时发出通知。家用空调等设备可以远程开关。

考虑一个家庭安全面板的例子。在安装时，特定的MNO可能提供最好和最实惠的费率计划。能够在“零时”进行MNO选择的灵活性非常强大。在未来，不需要更换设备就可以永久地改变这个决定，这是一个改变游戏规则的能力。

同一个世界，同一个设备

全球化极大地增加了产品设计师所面临的复杂程度。他们不仅要应对不断发展的、有时是碎片化的技术足迹，还必须有效地满足移动网络运营商的多样性及其区域需求。

LTE频谱在几十个频段上高度分散，要求设备制造商管理全球各地的多个sku。虽然这可以从区域角度解决网络碎片化问题，但作为一种全球解决方案，这是不切实际的，因为需要在任何地方连接来传输收集的数据、进行远程管理和与安全相关的更新。

在“同一个世界，同一个模块”的愿景下，开发真正的全球蜂窝模块可以应对这一挑战。这些模块使产品开发人员能够将配置推迟到零时，启用或禁用LTE频段，在不更改主机软件的情况下添加新的MNO配置文件，选择无线电接入技术，并使用FOTA / LWM2M不断更新设备。在最好的情况下，它们在单个软件版本中预先认证了整个MNOs主机。

高效的沟通

3G和4G LTE通信已被定制为以更高的数据速率传输更多数据。用于传递此类内容的开销与大象大小的有效负载本身相比微不足道，有效负载本身可以是视频流、语音对话或网站中的任何东西。但是这种计算在LPWA应用程序中发生了变化，在LPWA应用程序中，有效负载通常以千字节为单位进行测量，甚至可能比3G和4G消息的开销还要小。由于数据传输是LPWA设备的主要功耗消耗，因此有效的通信协议是延长电池寿命的关键。

MQTT(基于TCP)和CoAP(基于UDP)

两种应用层协议正在LPWA应用程序中占据主导地位:消息队列遥测传输(MQTT)，它工作在TCP/IP协议之上，以及约束应用协议(CoAP)，它工作在UDP/IP协议之上。正如我们将看到的，应用层协议的选择在很大程度上取决于传输层协议的选择。

传输控制协议(TCP)提供了一定程度的控制，通过确保成功建立到接收器的连接，数据可靠地传输并以正确的顺序重新组装，错误被捕获并纠正，连接被优雅地关闭。这种提高的可靠性是许多应用程序的先决条件，其代价是客户端和服务器之间交换的数据量相对较高(与UDP相比)，并因此产生较高的功耗。

另一方面，用户数据报协议(UDP)是无连接和无状态的。这意味着数据包只是简单地发送给接收者，而不需要首先建立连接，也不需要确保数据被成功接收。无法保证所有的数据包都被传递，无法恢复丢失的数据包，也无法检测重复的数据包。然而，作为交换，UDP将数据开销降低到最低限度，从而节省了数据传输和电力支出。

非ip数据下发

为了支持物联网的发展和许多应用程序使用的低数据量，3GPP第13版作为CIoT EPS优化的一部分，引入了几种新方法来将数据从用户设备传输到应用服务器并返回。其中之一是非IP数据传输(NIDD)，它允许使用安全服务器api直接通过控制平面传输少量数据，而不是IP互联网协议。由于数据直接在信令无线电承载上发送，因此不需要设置数据无线电承载，从而节省开销。因此，这种方法非常适合不经常传输小数据包的典型NB-IoT应用。

最终，通信协议的选择必须在与移动网络运营商协商的情况下逐案做出。主要标准是:

1. 网络技术的可用性
2. 数据传输的大小和频率
3. 数据传递所需的可靠性程度
4. 目标功耗

总结:一个成功的解决方案

开发长期成功的LPWAN解决方案需要灵活性和能力，以满足不断变化的可靠性和安全性需求，并选择最佳的通信协议和电源要求。随着当前技术的快速发展，在任何给定时间选择最佳技术和运营商的能力都有助于以最佳成本确保高性能。具有无缝漫游的全球认证解决方案尤其适用于资产跟踪器等应用程序，在当今世界，这些设备作为全球公民出行。通过LWM2M协议的远程设备管理可以在设备和服务器之间提供高效的无线通信，以支持广泛的用例，以及执行重要的安全和固件更新。通过利用最近的3GPP蜂窝物联网优化，这一切都可以在保持电池寿命的同时完成。其结果是一个能够经受住时间考验的成功解决方案。

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了下:M2M(机器对机器)

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