蜂窝物联网的真实速度

图示：© IoT For All --> 目前，LTE 有超过 20 个不同的类别。从 2008 年首次发布的 LTE 规范，到后来被归类为 LTE Advanced 的新类别，支持最高 300 Mbps 的数据速率。还有 LTE Advanced Pro，其速度可以达到 1 Gbps 以上，并且有专为电池供电的物联网设备设计的 LTE for Machines。当谈到蜂窝物联网（Cellular IoT）时，人们通常会提到 LTE Cat-M1（LTE-M）、LTE Cat NB1（NB-IoT）和 LTE Cat 1。这些技术支持长距离、低功耗和低成本的数据传输，非常适合机器类型通信。蜂窝物联网用于构建通常包含数以万计设备的应用，这些应用包括仓储管理、智能路灯、资产追踪和微型交通等。LTE 技术的发展让我们来实际了解一下 LTE Cat-M1 和 LTE Cat 1 的性能指标，以便在你的应用中做出更明智的技术选择。我们来测试一下蜂窝物联网的速度。“蜂窝物联网用于构建通常包含数以万计设备的应用，这些应用包括仓储管理、智能路灯、资产追踪和微型交通。” — MonogotoClick 推特### 两个 LTE 类别 **#1：LTE Cat-M1** LTE Cat-M1 是 2016 年发布的 LTE 标准。作为一种低功耗、低成本的无线技术，它非常适合电池供电的物联网设备。但使用这种节能型 LTE 类别的代价是速度和延迟受到限制。大多数模块支持最高 375 kbps 上行链路（UL）和 300 kbps 下行链路（DL），有些模块通过使用 1.4 MHz 带宽，甚至能够达到 1 Mbps UL 和 500 kbps DL。该类别的低功耗特性使得 LTE Cat-M1 特别适合需要几年内持续运行于电池供电的物联网设备。**#2：LTE Cat 1** LTE Cat 1 是最古老的 LTE 类别之一，自 2008 年发布以来，使用 5 MHz 带宽，支持 10 Mbps 上行链路（UL）和 5 Mbps 下行链路（DL）的速度。这项技术在速度和延迟方面表现更好，但相比 LTE Cat-M1，它需要更多的功率。与 LTE Cat 4 相比，Cat 1 模块明显更便宜且功耗更低，因此更适合物联网应用。这种 LTE 标准已经存在了 14 年，是全球最广泛可用的 LTE 类别之一，非常适合需要全球连接的物联网设备。在 2017 年发布的 3GPP Release 14 中，推出了一种 LTE Cat 1 的变体，称为 LTE Cat 1 Bis。它不再使用两个集成天线，而是只使用一个。这种设计降低了模块的物料成本（BOM），同时不会影响数据传输速度。但这也意味着设备无法同时发送和接收数据。### 蜂窝物联网速度测试 为了确定不同蜂窝类别的真实速度，将 SIMCom A7676E（LTE Cat 1）和 SIM7000E（LTE Cat-M1）模块通过 USB 连接到 Raspberry Pi 上。禁用除了蜂窝连接以外的所有连接接口，并使用 speedtest.net 进行了多次速度测试。**LTE Cat-M1（SIM7000E）测试结果：** | 测试 | 下载速度 | 上载速度 | 延迟 ||------|-----------|-----------|-------|| 1 | 0.19 Mbps | 0.37 Mbps | 98 ms || 2 | 0.25 Mbps | 0.33 Mbps | 100 ms || 3 | 0.26 Mbps | 0.32 Mbps | 147 ms || 4 | 0.26 Mbps | 0.33 Mbps | 103 ms || 5 | 0.25 Mbps | 0.34 Mbps | 137 ms || 平均 | 0.24 Mbps | 0.34 Mbps | 117 ms |**LTE Cat 1（A7672E）测试结果：** | 测试 | 下载速度 | 上载速度 | 延迟 ||------|-----------|-----------|-------|| 1 | 8.92 Mbps | 4.57 Mbps | 73 ms || 2 | 8.71 Mbps | 4.59 Mbps | 67 ms || 3 | 9.02 Mbps | 4.73 Mbps | 68 ms || 4 | 8.02 Mbps | 4.67 Mbps | 66 ms || 5 | 8.90 Mbps | 4.64 Mbps | 72 ms || 平均 | 8.71 Mbps | 4.64 Mbps | 69 ms |### 理论速度与实际速度 从蜂窝物联网速度测试结果来看，它们基本符合数据手册中定义的数据速率。上行链路几乎与规格一致，而下行链路则稍慢一些。两种技术的延迟不同。使用 LTE Cat 1 时，数据包的往返时间几乎比 LTE Cat-M1 快 50 ms。这些测试结果表明网络质量良好。在糟糕的网络条件下，由于一个称作自适应调制的机制，结果可能会大不相同。**自适应调制** 网络接收差可能由多种因素引起。发送者与接收者之间的距离越远，无线信号越弱，接收方就越难处理信号。即便设备靠近基站，也可能因建筑物或物体的遮挡或干扰（也称噪声）而出现信号差问题。当太多无线信号同时传输时，无线电波之间会相互干扰，使得接收方更难过滤出正确的信息。在无线传输数据时，比特信息被转换为无线电波。每个无线电波（称为符号）可以编码一定数量的信息。在良好网络条件下，每个符号可以编码的比特数比在网络差的条件下更多。这是因为差的网络质量会让接收方难以解码无线电波。实际上，这意味着蜂窝设备会根据网络质量自动调整其数据速度。LTE Cat-M1 每个符号可发送 2 或 4 位数据；LTE Cat 1 可以编码 2、4 或 6 位数据。使用 2 位，可以表示 4 个数字（00、01、10、11）；使用 4 位，可以表示 16 个数字；使用 6 位，可以表示 64 个数字。这种智能机制允许蜂窝设备根据网络质量自动优化性能。推文 分享 邮件 蜂窝连接 移动 --> 蜂窝连接 物联网 业务策略 移动