蜂窩網絡因其無處不在的部署以及包括安全性和可靠性在內的固有特性，非常適合為新興物聯(lián)網應用提供連接。目前，蜂窩網絡的主要作用是提供移動寬帶服務，而如何為終端提供物聯(lián)網連接是各種用例均需面對的新挑戰(zhàn)。3GPP新推出的標準化低功耗廣域(LPWA)蜂窩技術Cat-M1和NB-IoT可部署在現(xiàn)有的LTE網絡中，幫助應對這些挑戰(zhàn)。這些技術既能滿足大規(guī)模物聯(lián)網的覆蓋需求，同時又能支持各類低成本終端。

Cat-M1技術旨在支持各類物聯(lián)網應用，它所支持的用例從互聯(lián)垃圾箱、到具有緊急語音輔助功能的報警器和車隊管理應用等。Cat-M1提供大約1Mbps的理論峰值上行鏈路數(shù)據吞吐量，但其數(shù)據吞吐量和覆蓋范圍之間存在折中關系：應用所需的比特率越低、其覆蓋范圍越廣泛。Cat-M1最小連接目標設定為最大耦合損耗(MCL)160dB，在這種情況下*，可實現(xiàn)的上行鏈路數(shù)據速率為大約1kbps**，這相當于最大耦合損耗為144dB的寬帶LTE，其下行鏈路吞吐量為1Mbps，上行鏈路吞吐量達幾十kbps。

NB-IoT窄帶物聯(lián)網技術旨在提供比Cat-M1更好的覆蓋和更低的終端部署成本，適用于煙霧探測器和電表等超低吞吐量的物聯(lián)網應用。目前，NB-IoT的最小連接目標設定為上行數(shù)據速率300-400 bps時，MCL 為164dB。如下圖所示***，這兩項技術都支持大規(guī)模物聯(lián)網用例。

*最大耦合損耗(MCL)：耦合損耗是顯示發(fā)射器和接收器之間無線信號衰減情況的量度。MCL是系統(tǒng)在確保履行既定服務水平的情況下能夠實現(xiàn)的最大衰減，也可用于定義服務的覆蓋范圍

**159.7dB的MCL是已通過通信行業(yè)評估并已被超越的3GPP目標。另見通信行業(yè)白皮書“LTE-M Category-M1覆蓋范圍分析，2017年1月第1.0版本”

***164dB的MCL是已通過通信行業(yè)評估并已被超越的3GPP目標

我們分析了城市中針對大規(guī)模物聯(lián)網應用的網絡覆蓋情況。使用商用LTE網絡*測得的結果來校準用于模擬寬帶LTE、Cat-M1和NB-IoT覆蓋范圍的模型。

我們使用了一個三維城市模型，在這個模型中，每平方公里范圍內建造了近1000棟樓宇，每棟大樓平均5層高。我們在構建該模型時同時考慮到了視距和非視距特征，如戶外到室內及室內無線傳播模式。我們假設該模型具備典型的無線基站特性，站點間距約為500米。

我們假設物聯(lián)網終端的密度約為每平方公里范圍內2萬個，這些終端均勻分布在整個城市中（戶外和室內），并且相應的信號強度因環(huán)境而異。例如，對于半地下室，除10-30dB的室內信號衰減外，我們還為其添加了5dB的路徑損耗**，而對地下室（深層室內），我們則額外添加了20dB的路徑損耗。

* 一家歐洲主要運營商在大都市地區(qū)部署的移動網絡

**路徑損耗是指無線電波穿過空氣或障礙物時發(fā)生的信號衰減

我們分別在寬帶LTE、Cat-M1和NB-IoT上模擬了針對物聯(lián)網應用的網絡覆蓋。我們在計算每項技術的物聯(lián)網覆蓋范圍時均使用了相同的蜂窩布局。我們在兩個頻段中分析了網絡覆蓋范圍：一個是具有更強的信號傳播優(yōu)勢，能夠進一步擴展覆蓋范圍的較低頻段(800MHz)，另一個是提供更大容量的較高頻段(2.6GHz)。上表顯示了每項技術所覆蓋的終端的百分比。

擴展LTE的物聯(lián)網覆蓋范圍

800MHz頻段建模顯示，在深層室內等具有挑戰(zhàn)性的無線信號傳播環(huán)境中，Cat-M1和NB-IoT均可覆蓋高達99%的終端，堪比移動寬帶終端覆蓋率達到77%的寬帶LTE。在2.6GHz頻段，Cat-M1和NB-IoT的覆蓋率同樣遠遠高于覆蓋率僅為32%的寬帶LTE。降低數(shù)據速率可擴展覆蓋范圍，增強對低數(shù)據速率物聯(lián)網終端的覆蓋率。鑒于我們在評估中發(fā)現(xiàn)這些網絡的終端覆蓋率已經超過3GPP目標，因此增強它們將能進一步支持大規(guī)模物聯(lián)網在城市中的部署—— 覆蓋使用了蜂窩網絡與應用程序相連接的99%的終端。