CAT-M1 대 NB-IoT – 실제 차이점 조사

업계 관계자들이 차세대 IoT 연결을 제공하고자 함에 따라 3GPP 릴리스 13에서 CAT-M1 및 NB-IoT의 두 가지 표준이 등장했습니다. .

NB-IoT 대 Cat-M2

이에 따라 시장은 파편화돼 혼란이 가중되는 상황이다. 실제로 각 표준을 발전시키기 위한 노력과 시간과 돈이 걸린 문제로 인해 칩 제조업체, 하드웨어 제공업체 및 서비스 네트워크는 각 옵션을 신중하게 검토해야 합니다. 먼저 아래 차트에서 몇 가지 객관적인 차이점을 살펴보겠습니다.

<표 스타일="높이:451px;" width="557">매개변수 CAT-M1(CAT-M) NB-IoT 대역폭 1.4MHz 200KHz 작동 모드 대역 내 대역 내, 보호 대역, 독립형(GSM 대역) 이중 모드 HD-FDD/FDD/TDD HD-FDD(TDD 논의 중) 최고 데이터 속도 375Kbps(HD-FDD), 1Mbps(FDD) HD-FDD의 경우 ~50kbps(3GPP에서 아직 결정되지 않음) UL 전송 전력 23dBm 20dBm 23dBm, 저전력 논의 중 VoLTE 지원 지원 예정 지원되지 않음 이동성 지원 완벽한 이동 지원 연결된 이동성 없음(유휴 모드 재선택만) TTM 6-9개월 이점(예상) 표준은 아직 확정되지 않았습니다.

R14로 연기된 일부 측면

보시다시피 Cat M-1은 피크 데이터 속도와 시장 출시 시간 면에서 이점이 있는 반면 NB-IoT는 사용할 수 있는 스펙트럼과 작동 모드에서 더 큰 유연성을 제공합니다.

물론 대부분의 공급자가 관심을 갖는 주요 매개변수는 성능, 비용 및 전력입니다. 현재 시장 인식은 NB-IoT가 더 나은 적용 범위, 더 낮은 전력 소비를 제공하며 훨씬 더 저렴한 비용이라는 것입니다. 그러나 데이터를 더 면밀하고 더 비판적으로 살펴보면 이것이 기술적인 현실이 아님을 알 수 있습니다. Altair Semiconductor의 전략 제품 마케팅 수석 이사인 Itay Lusky는 기술적인 관점에서 이 3가지 중요한 KPI를 자세히 살펴보겠습니다.

Cat-M1, Cat-M, NB-IoT, Cat-M2의 성능

최대 결합 손실(MCL)은 데이터 서비스가 여전히 전달될 수 있는 사용자 장비(UE)와 eNodeB(eNB) 안테나 포트 간의 최대 총 채널 손실로 정의됩니다. 실제로 여기에는 안테나 이득, 경로 손실, 그림자 및 기타 손상이 포함됩니다. MCL이 높을수록 링크가 더 강력합니다.

3GPP에 따르면 CAT-M1의 MCL은 155.7dB이고 NB-IoT는 164dB로 8dB 이상의 엄청난 차이입니다. 표면적으로 이는 NB-IoT 성능에 상당한 이점이 있음을 나타냅니다. 그러나 Shannon 이론에 따르면 잡음이 백색이면 낮은 SNR 근사 용량은 대역폭과 무관하기 때문에 이는 놀라운 일입니다.

결과적으로 다음과 같이 예상했습니다.

<울>

동일한 총 전송 전력을 가정하는 업링크에서 유사한 적용 범위

더 큰 대역폭 사용으로 인해 수신 eNB 신호 에너지가 6배 더 크기 때문에 다운링크에서 CAT-M1에 대해 6배(~8dB) 더 나은 커버리지

실제로, 참조 시나리오 정의를 자세히 살펴보면 두 표준의 MCL이 서로 다른 전송 전력, 잡음 지수 및 목표 처리량 가정을 사용하여 정의되어 불균등한 비교가 됨을 알 수 있습니다. 이는 아래 표에서 확인할 수 있습니다.

<표 스타일="높이:225px;" 너비="544"> CAT-M1 NB-IoT 참조 3GPP 36.888, RP-150492 3GPP 45.820 7A 다운링크 업링크 다운링크 업링크 송신 전력 46dBm/9MHz 23dBm 43dBm /180kHz 23dBm 노이즈 피겨 9 dB 5 dB 5 dB 3 dB

대신 동일한 가정(동일한 Tx 전력, 잡음 지수 및 목표 처리량)을 사용하는 경우 위의 기대치가 유지됨을 알 수 있습니다. UL에서는 두 표준 모두 동일한 적용 범위를 가지며 DL에서는 CAT-M1이 NB보다 ~8dB 더 나은 적용 범위를 갖습니다. - 사물인터넷.

실제로 CAT-M1 표준에 있는 주파수 도약 및 터보/코딩 기능을 고려하면 CAT-M1의 장점이 더욱 드러납니다.

<노스크립트>

비용

NB-IoT는 CAT-M1에 비해 비용 구조가 상당히 낮은 것으로 인식됩니다. 이는 스마트 트래커, 센서 및 스마트 미터와 같은 제품에서 매우 중요합니다.

일반적인 모뎀의 아래 다이어그램은 이 주장을 평가하는 데 도움이 됩니다.

블록 다이어그램은 일반적인 모듈 설계의 일반적인 빌딩 블록을 보여줍니다. 여기에는 RF 블록(예:필터, 스위치, PA, 송수신 체인 등), 송수신 아날로그 블록, 베이스밴드("BB"), 프로세서 처리 프로토콜 구현, 메모리, 기타 서비스 블록(수정, 전원 관리 장치)이 포함됩니다. - PMU, eUICC 지원, Real Time Clock-RTC) 및 선택적 블록(예:GPS 및 MCU).

<노스크립트>

흰색으로 표시된 대부분의 블록은 사용되는 3GPP 표준의 기능으로 변경되지 않습니다.

이는 기술(즉, 동일한 수의 대역, 동일한 운영자 추가 서비스, 통합 GPS, MCU 등과 같은 동일한 추가 기능) 간에 완전한 비교가 있다고 가정하면 사실입니다.

기술 간에 변경되는 주요 블록은 모뎀의 DSP(Digital Signal Processing)를 담당하는 기저대역 PHY(Physical Layer)입니다.

<노스크립트> 1.4Mhz 처리에서 200KHz 처리로 이동하여 기저대역 PHY 블록 크기를 크게 줄일 수 있습니다. 그러나 현재 기술을 고려할 때 그 차이는 ~10센트 비용 델타로, 이는 3GPP R13 기술에 대한 목표 모듈 가격의 ~2%입니다. 그 격차는 무어의 법칙에 따른 기술 축소를 고려하여 기술이 성숙해지면 약 2-3년 후에는 더 줄어들 것입니다.

요컨대, NB-IoT는 CAT-M1에 비해 비용 이점이 있지만 현재 업계에서 인식하는 것보다는 훨씬 작습니다.

웹 세미나 등록 글로벌 CAT-M1 및 NB1 채택:조감도

힘

IoT 기기의 소비 전력은 대기 소비 전력과 활성 소비 전력으로 구성됩니다.

대기 전력 소비는 사용된 설계 및 기술의 기능이며 본질적으로 CAT-M1과 NB-IoT 간에 차이가 없어야 합니다. 유효 전력 소비는 두 기술 간에 다릅니다. 본질적으로 전송 전력 밀도와 전송 길이의 곱입니다.

DL 유효 전력 소비부터 CAT-M1은 NB-IoT보다 훨씬 더 높은 처리량 지원(대역폭 x6 및 더 높은 변조 지원 모두)을 제공합니다. 그 결과 UE가 특정 데이터를 수신하는 시간이 상당히 줄어들어 NB-IoT보다 약 50% 더 낮은 유효 전력 소비가 발생합니다.

UL의 경우 양호한 채널 조건에서 CAT-M1은 더 높은 변조 지원으로 인해 활성 전력 소비가 더 낮습니다. 제한된 채널 조건에서 NB-IoT는 단일 톤 전송을 지원하기 때문에 CAT-M1보다 우수합니다. 그 혜택은 3GPP R14에서 종료될 가능성이 높습니다.

요약하자면, CAT-M1은 양호한 채널 조건에서 DL 및 UL에서 더 낮은 유효 전력 소비를 갖습니다. UL 제한된 채널 조건의 경우 오늘날 NB-IoT는 유효 전력 수치가 더 좋습니다.

결론

CAT-M1과 NB-IoT는 IoT 제품에 대한 사실상의 연결 솔루션이 되기 위해 적극적으로 추구되고 있습니다. 두 표준 모두 다른 시나리오에서 잘 작동하지만 올바른 기술 결정을 내리기 위해서는 시장의 인식을 액면 그대로 받아들이지 않고 두 솔루션을 균등하게 비교하는 것이 중요합니다. 모든 것이 동일합니다.

커버리지, 비용 및 전력 소비를 포함한 3가지 핵심 KPI를 분석했습니다. 시장 인식은 NB-IoT가 이러한 KPI에 대해 CAT-M1보다 분명한 이점이 있다는 것이지만, 우리는 CAT-M1이 실제로 NB-IoT와 비교할 때 커버리지와 전력면에서 이점을 제공하고 최소한의 비용 단점만을 제공한다고 결론지었습니다.

CAT-M1과 NB-IoT를 모두 지원하는 미래의 플랫폼은 궁극적으로 공급자가 베팅을 헤지할 수 있도록 허용할 수 있지만 그때까지는 기술 데이터를 이해하고 선택하기 전에 실제 부가가치를 고려하는 것이 중요합니다.

이 블로그의 작성자는 Altair Semiconductor의 전략 제품 마케팅 수석 이사인 Itay Lusky입니다.

저자 소개:

이타이 러스키 단일 모드 LTE 칩셋의 선두 공급업체인 Altair Semiconductor의 전략 제품 마케팅 수석 이사입니다. 알테어의 포트폴리오는 슈퍼차지 비디오 중심 애플리케이션에서 초저전력, 저비용 IoT 및 M2M에 이르기까지 셀룰러 4G 시장 요구의 전체 스펙트럼을 다룹니다. Altair는 지금까지 수백만 개의 LTE 칩셋을 출하했으며 세계에서 가장 진보된 LTE 네트워크에 상업적으로 배포되었습니다.