物联网连接技术指南

指南 2025版 目录 1摘要3 2序言4 3蜂窝物联网技术概览5 4蜂窝物联网技术的全球部署现状7 4.12G/3G网络关闭74.24G的主导地位与生命周期84.35G RedCap的兴起与未来部署展望94.4非地面网络技术在物联网中的应用11 5不同蜂窝物联网技术的典型应用场景12 6Telenor IoT的洞察与建议14 1.摘要 选择合适的连接技术对于公司业务的长期平稳发展至关重要。如今，随着物联网技术不断迭代创新，其复杂性也随之提高。为您的业务场景匹配最适合的连接技术可能并非易事。 本指南既适用于已经部署物联网解决方案的企业，也适用于正在规划或评估新物联网项目的公司。在物流、制造、公用事业和交通运输等领域，稳定的网络连接尤为关键，因为即使是短时间断网也可能带来严重后果。随着全球范围内2G和3G网络逐步淘汰以及新技术迅速涌现，着眼当前需求和未来发展做出明智的决策比以往任何时候都更为重要。 在接下来的章节中，我们将为您简要介绍当今最重要的蜂窝物联网技术，涵盖成熟和新兴的技术，包括2G、3G、4G、5G以及非地面网络（NTN）。我们使用来自Analysys Mason和Telenor IoT的数据，将从覆盖范围、时延、能效和全球部署现状四个维度对每种技术进行评估，帮助您做出明智的选择。要点概述如下 ： •4G网络的可靠性和生命周期 ：4G是当前应用最广泛且在全球范围内可接入的物联网连接方案，并有望在未来十年内继续保持这一地位，为多种物联网应用场合提供稳定的性能和覆盖保障。 •对5G RedCap（精简版5G）的审慎预期 ：5G RedCap填补了低功耗与高性能物联网应用场景之间的空白，但其普及程度取决于5G SA（独立组网）网络的部署进度，而当前该网络建设仍处于早期阶段。5GRedCap的更广泛部署可能要在2030年前后才能实现。 •对非地面网络持谨慎乐观态度 ：基于卫星的物联网技术可通过卫星直接连接设备，将覆盖范围扩展至偏远地区。部分解决方案通过运营商合作复用4G频谱，另一些则是在专用卫星频段上使用NB-loT技术。然而，受监管审批、频谱资源分配以及技术成熟度等因素影响，该技术的推广应用将呈现分阶段、渐进式的特点。 通过阅读本文，企业将能清楚了解当前及未来的物联网技术选择，从而制定与市场实际发展趋势相契合的战略投资决策。例如，目前正部署或升级物联网解决方案的企业可采用已被验证的成熟技术（如LTECat-1和LTE-M），而预先在方案中规划5G RedCap与非地面网络，则有助于确保其物联网战略的未来适应性。 2.序言 物联网连接生态系统已迅速演变，从最初以消费者为中心的形态，经历围绕低功耗广域网（LPWA）技术的大力宣传，发展到如今成熟且多元化的格局。企业不仅依靠物联网来实现系统功能扩展，更将其视为提升效率、突显竞争优势和保障整体业务运营连续性的关键驱动力。 本指南在Telenor IoT 2023版《连接技术报告》的基础上全面更新，主要针对企业在物联网应用中面临的以下三种情况 ： 上述每一种情况都可能伴随着服务中断、集成复杂性和潜在成本超支等风险。在接下来的章节，我们将： •概述蜂窝物联网的关键技术类型 ； •展示各项技术的全球部署现状 ；•分析常见物联网应用场景的适用技术 ；•提供规划和部署解决方案的实用建议。 •2G和3G网络逐步淘汰 ；•优化或扩展现有的4G物联网项目 ；•为新的物联网项目部署评估连接技术方案。 我们希望为您提供必要的背景信息和具体细节，以帮助您做出明智的决策，从而规避和降低物联网项目实施过程中的潜在风险。 3.蜂窝物联网技术概览 蜂窝物联网技术方案在覆盖范围、传输速度、时延、电池寿命和全球覆盖能力上存在差异。权衡这些性能参数有助于您为具体应用场景选择最合适的解决方案（全球部署现状将在下一章节详细讨论）。 NB-IoT专为低数据量、低功耗物联网应用而设计，适用于需要室内深度覆盖或偏远地区的应用场景。其数据传输速率可达数十Kbps，并且能够在数秒钟内从休眠状态中唤醒，使得设备能够依靠单块电池运行多年。NB-IoT可以部署在现有的2G、4GLTE或5G SA网络上（只需稍作调整），目前也正在被适配用于卫星直连设备（D2D）的应用场景。 另一种LPWA物联网连接技术LTE-M(Cat-M1)兼顾更高速度与更广覆盖。其吞吐量可达数百Kbps，时延与4G LTE相当2，支持设备在不同运营商网络之间无缝漫游，无需额外配置。LTE-M基于标准的4G基础设施构建，仅需进行网络配置更新即可启用，目前已在欧洲、北美、日本、韩国和澳大利亚等地广泛部署。 LTE Cat-1（及其衍生版本Cat-1 bis）可提供数兆比特每秒的吞吐量，兼具优异的时延性能，同时保持LTE级别的覆盖能力与可靠性。当应用场景需要比NB-loT或LTE-M更大带宽时，Cat-1可谓稳健之选。尽管其功耗相对较高，但Cat-1 bis通过使用单接收天线（而非LTE使用的双天线）降低了设备复杂度和能耗。此外，由于采用标准4G频段和成熟的漫游方案，Cat-1几乎在全球主要市场都普遍可用。 5G RedCap专为中等速率物联网场景量身定制，在吞吐量、时延和能效之间实现了良好平衡。eRedCap相较RedCap进一步降低了峰值速率和功耗，并降低了设备成本。但需要注意的是，RedCap与eRedCap的可用性完全依赖于5G SA的部署，而如前所述，目前5G SA的覆盖范围仍较为有限。 非地面网络通过低轨（LEO）或地球同步轨道 LTE Cat-4/Cat-4+是标准的4G LTE连接，提供高达100 Mbps或更高（Cat-4+可超过300 Mbps）的数据吞吐量。该技术非常适合视频监控、批量遥测等数据密集型物联网应用场景，但其能耗高于LTE Cat-1及其他LPWA技术，在主要市场中几乎普遍可用。 （GEO）卫星，在全球范围为海洋、航空和极地地区提供物联网覆盖。其吞吐量从数十千比特每秒（基于移动卫星频谱的NB-IoT技术）到数兆比特每秒（基于LTE直连设备技术）不等。时延范围则从数百毫秒（LEO）到超过一秒（GEO）。目前，早期的商用非地面网络服务正处于试用和概念验证阶段，预计在2025年之后，随着卫星星座建设、法规完善以及设备支持的成熟，将实现全面部署。 5G NSA（非独立组网）通过将5G无线接入网络 与现有的4G核心网结合，实现了高吞吐量（300Mbps以上）和低时延，并在许多成熟市场广泛支持漫游功能。而5G SA则需要部署全新的5G核心网，以支持原生5G功能。尽管已有超过150家运营商启动了5G SA部署，但除亚太地区和美国的主要运营商网络外，5G SA仍处于早期部署阶段。 4.蜂窝物联网技术的全球部署现状 企业在规划物联网项目时，需要清晰了解2G/3G退网以及新兴连接技术的部署时间表。物联网设备通常会使用多年，中途更换成本高昂，因此了解网络关闭时间、当前覆盖范围以及未来的部署计划，有助于避免意外状况并实现平稳过渡。 4.1 2G/3G网络关闭 全球运营商正在逐步关闭2G和3G网络，以释放频谱资源用于4G和5G。如下方地图所示，不同地区的网络关闭时间表存在显著差异。 即使在同一市场中，各运营商也有各自的关停计划。例如，在德国，沃达丰和德国电信分别计划在2030年底前和2028年中关闭2G网络，而O2尚未明确具体关停时间。因此，企业应积极关注各运营商具体的网络关闭时间表，而不是仅依赖于区域或国家层面的信息。 网络关闭的实际过程通常是在多年内分阶段进行，而非一次性突然发生。高频段频谱会率先被重新利用，而低频段则会保留更长时间以保障基础的网络连接。尽管多模通信模块可以在主网络关闭时自动切换到其他网络层（例如从2G切换到4G），但实际应用中，固件限制或信号微弱可能导致连接问题，有时需要手动或远程重置设备，以便在备用网络上重新建立稳定连接。 为确保顺利过渡， 建议企业持续关注运营商的时间安排， 在备用网络上测试设备， 并制定分阶段迁移计划， 设定明确的阶段节点。包括Telenor IoT在内的一些运营商提供测试实验室， 可用于验证迁移场景下设备的表现。 4.2 4G的主导地位与生命周期 自2017年推出以来，3GPP5标准定义的LPWA技术（即NB-IoT和LTE-M）实现了长足发展，但其在全球范围内的普及度并不均衡。中国在NB-IoT部署方面处于领先地位6，欧洲和北美则同时支持两种技术，少数市场仅提供LTE-M服务。由于漫游覆盖存在缺口，以及部分运营商退出NB-IoT服务（例如AT&T和NTTDoCoMo），目前NB-IoT和LTE-M尚未实现真正的全球覆盖。因此，计划在全球范围内采用上述LPWA技术部署物联网解决方案的企业，可能需要面对采用双模调制解调器、SIM配置文件和漫游管理等问题。 在此背景下，LTE Cat-1成为低带宽物联网应用的通用选择。对于大多数测控应用场景而言，LTE Cat-1提供了足够的吞吐量和较低的时延。它还支持语音功能，并可在标准4G网络上实现无缝漫游。由于Cat-1无需特殊的网络配置，因此Cat-1设备几乎可在所有提供4G服务的市场上运行，并能轻松集成到全球设备群中。随着市场份额的增长和LTE Cat-1生态系统逐步成熟，高性价比将使其成为替代退役2G/3G设备的理想方案，帮助企业减少集成工作量，并提升网络覆盖一致性。 展望2030年以后，大多数市场在2035年前全面关闭4G网络的可能性较低。在领先市场中，部分运营商可能会将中高频段频谱重新用于扩展5G及未来的6G服务，但低频段频谱（如900MHz）很可能会继续用于4G，为4G（包括Cat-1）设备提供广域和室内深度覆盖。2G网络在运营30多年后逐步关闭的例子已表明，频谱的再分配是一个渐进过程，网络关闭也历经多年、分阶段有序推进。我们预计4G也将遵循类似路径，在网络容量上逐步缩减，但在2035年之前，4G仍将是绝大多数企业物联网应用的骨干网络8。 如图4所示，至2030年，使用LTE Cat-1和LTE Cat-4/4+技术的物联网连接数将持续增长，而2G/3G连接数则持续下降。NB-IoT和LTE-M的市场份额正在上升，但整体规模仍相对有限 ；5G（包括5G NSA、SA和RedCap）则在2025年后才开始大规模部署。这一预测清晰地表明，尽管LPWA技术正在获得越来越多的市场认可，且5G将在未来4-5年间推动这一趋势，但包括LTE Cat-1在内的4G技术仍将在未来一段时间内在物联网连接领域占据主导地位。 4.3 5G RedCap的兴起与未来部署展望 3GPP Release 17中定义的5G RedCap提供中等数据速率（数十Mbps），相较于LPWA时延降低，与完整功能5G设备相比复杂度降低。Release 18中定义的增强型RedCap（eRedCap）进一步降低了功耗和设备成本，使其非常适合无需峰值性能的可穿戴设备、传感器和智能表计等场景。 截至2025年4月，T-Mobile美国、科威特STC、菲律宾Ditto以及多家中国运营商均已推出商用5GRedCap服务。此外，全球17个国家约20家运营商正在开展相关试验10。然而，即便在5G已覆盖的地区，RedCap的可用性仍然有限，因其依赖于5G SA核心网。目前大部分5G部署采用NSA模式，截至2024年年底，在已投资5G的620家运营商中，仅有约150家开始部署SA核心网。11 数据漫游是全球物联网项目的另一个关键因素。大多数早期的SA部署缺乏运营商间漫游协议，因此RedCap设备在其归属网络之外可能会面临服务中断的风险。在SA漫游协议就绪之前，企业应根据各地区的RedCap可用性制定自身部署计划。例如： 部署SA核心网较为复杂且资金投入大，因此这一过程将循序渐进。基于运营商的投资计划和频谱持有情况，我们预计 ： •到2030年，在西欧、北美和东亚的高收入市场上将完成SA网络建设，为RedCap