将无线功能集成到产品中对于非射频设计专家的工程师来说是一项挑战，即使在使用Wi-Fi和蓝牙等熟悉的技术时也是如此。但当设计项目涉及到新的低功耗蜂窝物联网(IoT)协议时，这些挑战变得更大:LTE CAT M1 (CAT M1)和窄带物联网(NB-IoT)。这种复杂性是由几个相互关联的因素驱动的:
- 蜂窝芯片组的复杂性，使得他们很难与工程师工作，而不是真正的蜂窝专家。
- 需要一长串特定领域的专业知识(包括嵌入式系统编程的特定领域、基于时间序列的体系结构方面的专业知识等等)来构建连接路径的每个部分。
- 设备应用程序的严格安全性和性能标准，包括工业和医疗保健物联网用例实现。
- 涉及蜂窝认证的障碍，比通常使用其他方案涉及产品更严格。
- 蜂窝IOT协议的纯粹新性，这意味着资源较少，知识渊博的同事可供帮助。
即使是具有其他无线技术工作经验的高技能工程师也可能会被蜂窝物联网项目的难度吓住。然而，由于CAT M1和NB-IoT的优势使它们对物联网部署非常有吸引力，产品工程师必须有一个坚实的战略，以成功导航蜂窝物联网的世界。本文提供了6个关键提示，以帮助工程师顺利启动CAT M1和NB-IoT项目，同时避免可能导致重大挫折的失误。
在我们讨论这些之前，让我们谈谈为什么CAT M1和窄带物联网将在未来两年成为开发管道的主要焦点。考虑到目前世界各地存在的大量蜂窝基础设施，蜂窝网络似乎是物联网部署的理想平台。但蜂窝技术的始终在线架构导致物联网部署以不切实际的速度耗尽电池。即使能源使用不是一个问题，高成本的硬件和连接将同样是一个障碍。
这些障碍用上述新的低功耗版本的LTE技术 - CAT M1和NB-IOT删除。它们的电池生存长达10年，以及成本结构，非常适合IOT部署。一个强调延长电池寿命并最大限度地减少成本，而另一个产品在工程师希望优先考虑这些电池寿命和成本效率的费用时提供更多的灵活性和性能（感兴趣的读者可以深入进入Cat M1的属性。nb-10 inLaird Connectivity最近撰写的白皮书）。
工程团队的底线是，卓越的电池寿命，无处不在的网络基础设施和低总体拥有成本（TCO）意味着这两种协议很快将很快成为物联网设计项目的核心。以下是一系列提示，可以帮助您导航您的第一个蜂窝IOT项目：
1.它不是非此即彼的蜂窝物联网:关于CAT M1和NB-IoT，一个经常被问到的问题是，团队应该在给定的项目开始时选择哪种协议。这种二元选择在其他无线协议中很常见，其中一个必须在开发过程的早期选择一条路径并坚持下去。但对于蜂窝物联网来说，这并不是一个非此即彼的选择。选择可能是两者兼而有之。
CAT M1和NB-IoT被设计为在物联网部署中共存，允许工程师在设备级别做出选择(以适应该设备的工作)，而不是在整个实现中做出一个千篇一律的选择。这给了工程师很大的灵活性，并不意味着必须在规划过程的早期做出高风险的决定。
你最重要的决定之一涉及云：虽然您不必在规划过程的早期就对CAT M1和NB-IoT做出非此即是的选择，但您确实需要就云连接做出一些重要的早期决策。如何使用云将显著影响部署的操作成本。
是的，NB-IOT和LTE-M旨在使数据成本管理可用于IOT部署，但仍然存在数据成本，如果选择从设备从设备返回云的大量数据，则这些成本可能很高。这是因为本两个协议的数据传输速率被故障设计为不稳健。这意味着向云发送大量数据可能需要长期转移会话，即收回大量数据成本。为避免这种情况，工程团队应仔细规划设备报告的数据，真正需要馈送到云的内容，以及数据处理和存储如何由设备与云处理。
3.您的运营商事项：工程师们在考虑蜂窝物联网时提出的一个错误观念是，在这个过程中，运营商的决定来得比较晚。因为运营商的网络覆盖范围、技术规格、性能和物联网部署的客户产品各不相同，所以这在更早的时候就很重要。评估运营商以确定最适合您的需求是至关重要的，因为这一决策驱动了在余下的设计过程中做出的许多工程选择。而合适的配置取决于您的部署细节，包括地理位置、与附近塔的距离、竞争运营商提供的物联网数据计划以及其他标准。
4.较早的关于认证的讨论更好：蜂窝认证众所周知，不仅因为他们严谨，而且因为涉及许多组织，包括运营商，电信行业组织和国家/国际政府机构。具有这些认证的意外障碍可能会导致可能很容易地剥离一个蜂窝IOT项目的延迟。因此，工程团队应密切关注稍后加快认证过程的组件，模块和天线的预认证。在蜂窝测试和认证方面具有经验的合作伙伴也可以在按时和预算上保留项目方面非常宝贵。
5.仔细考虑天线：实际上有成千上万的天线可供射频设计项目选择，这意味着有成千上万的天线可能不适合一个给定的项目。选择合适的天线总是困难的，尤其是蜂窝项目。
复杂性的一个原因是，频率范围必须与您所使用的载波相匹配，同时还要满足您的团队制定的性能需求。您可能还想部署其他无线技术，如蓝牙，作为CAT M1和NB-IoT的补充，这意味着您还必须考虑具有多个频段的天线，其性能特征满足您的需求。与所有天线一样，在做出重大承诺之前，预测试是确保天线按预期性能的关键步骤。
6.PSM和eDRX是超长电池寿命的关键:对于蜂窝IOT设备实现十年长的电池寿命，使CAT M1和NB-IOT如此吸引人，工程团队必须有效地管理睡眠/唤醒周期以优化性能与电池寿命。这包括有效地使用保护最多能量的深度睡眠模式。
工程师应该了解如何在设计过程中利用PSM和eDRX的节电功能，包括何时使用深睡眠模式，如何协调具有不同睡眠设置的设备，以及如何与Wi-Fi和蓝牙等互补技术协调，作为电池管理功能的一部分，它们有不同的睡眠/唤醒周期(那些对PSM和eDRX有兴趣的人可以阅读前面提到的白皮书）。
蜂窝物联网为超低功耗无线设备网络提供了令人兴奋的可能性，可以利用随时可用的蜂窝连接。这是一个复杂的物流过程，有时间表和许多活动部件，但如果你把清单中的项目作为计划过程的一部分，回报是显著的。我希望这组最佳实践和警告对于您最初的几个使用这些令人兴奋的技术的设计项目是一个有用的工具。
Matt Stergiou是IOT的高级产品经理莱德连接解决方案。
