译者按

         这是翻译国外一个blog关于Cat-M1和NB-IoT的技术比拼，作者是AltairSemiconductor的一个高级经理，该文得出的结论是颠覆性的（虽然本人不是完全同意/理解该文观点），有很大借鉴作用，翻译出来，以飨读者。

         对于我来说，也许只能接受Cat-M1对移动性的支持上，要比NB-IoT好这个观点。

前言

         3GPPR13制定的CAT-M1和NB-IoT标准应该是目前物联网技术里面炒得最火热的两个标准了。

         然而，物联网市场出现了分裂的趋势（各方利益博弈的结果），这也导致了产品供应商对选择哪个物联网技术的迷惑越来越大。芯片制造商，硬件提供商和网络服务提供商，在决定选择哪个IoT通讯标准时都显得非常谨慎，因为很多通讯标准都提出了相应的IoT技术（比如WiFi、3GPP、Lora、etc），而且时间和金钱都不允许他们犯错误。

         首先，让我们通过表-1-看一下这两个标准的主要差别吧。

表-1- CAT-M1和NB-IoT技术参数比对

从表-1-我们可以看到，CatM-1的峰值速率比较高，而且推向市场的时间会比NB-IoT块，但是NB-IoT的优势也很明显，他占用的带宽更窄，以及部署方式更加灵活。

当热，物联网厂家更关心的是覆盖范围、成本和功耗。当前市场普遍的认识是，NB-IoT覆盖距离更远，功耗更低，成本更低。但是如果我们仔细的分析实验数据会发现，情况并不完全是这样的。让我们就从技术角度对这三个技术指标（KPI）进行深入分析吧。

覆盖范围

最大耦合损耗（Maximum coupling loss/MCL）表示用户设备（UE）和网络节点eNode（eNB）天线口之间的最大信道损耗，它是数据还能正常传输的临界值。实际上，这个值由多种因素决定，比如天线增益，路径损耗，阴影效应带来的慢衰落等其他的射频损耗，MCL越大，这个射频链接就越鲁棒。

根据3GPP的描述，CAT-M1的MCL是155.7dB，NB-IOT是164dB –NB-IoT比CAT-M1优了8dB多。从表面上看，这应该是说NB-IoT在性能上是明显优于Cat-M1的。但是，根据香农定理，当信噪比（SNR）很低，噪音是白噪音的情况下，信道容量的近似值是和带宽无关的。

         基于上面的推论，我们会得到以下结论：

l  当发射功率相同时，两者在上行方向的覆盖范围一致，

l  在下行方向，CAT-M1的覆盖范围是NB-IoT的6倍（~8dB），因为Cat-M1从节点（eNB）发出的信号带宽是NB-IoT的6倍。

事实上，如果我们仔细的去看3GPP标准里面用来计算MCL的参考场景的参数设置，两个标准的参数设置是不同的，比如发射功率，噪音系数，和目标吞吐率都不同，这样的比较是不公平的，见表-2-：

表-2- Cat-M1和NB-IoT计算MCL的参考场景参数设置

如果我们使用相同的假设条件（相同发射功率，相同噪音系数，和相同的目标吞吐率），我们可以看到前面的推论是成立的，即：两个标准的上行覆盖范围相同，下行覆盖范围CAT-M1比NB-IoT优化~8dB。（是不是亮瞎了你的双眼？）

事实上，如果我们在CAT-M1上再考虑加入跳频、Turbo编解码等特性，CAT-M1的优势会更明显。

成本

         有一个普遍的观点是NB-IoT的系统架构是比Cat-M1的成本是低很多的。图-1-给出一个典型的调制解调器的系统框图，我们来分析一下这个说法对不对。

         图-1-是一个典型的调制解调器的系统框图，里面包括射频组件（比如滤波器，天线切换开关，PA，收发回路），模拟收发模块，基带，实现协议的处理器，内存，还有一些别的模块（比如晶振，PMU，eUICC，RTC），另外还有一些可选组件（比如GPS，MCU）。

         对于NB-IoT来说，图中的大部分组件（白色的）都是不会变化的，因为对于3GPP协议功能的支持，NB-IoT和Cat-M1都一样的。

图-1- 一个典型的调制解调器的系统框图

         我们在做这种一对一的比对时，必须是设置一些假定条件，比如双方都使用同样个数的频带，采用同样的供应商增值服务，同样都是集成GPS或者MCU等。

         从上图可以看到，这两个技术唯一不一样的组件主要是基带部分，也就是负责物理层的部分，主要是通过DSP来实现的。

         NB-IoT的基带部分的尺寸会比Cat-M1明显缩小，原因是处理的带宽从1.4MHz下降到200KHz。但是，介于目前的技术，这个尺寸上的缩小带来的成本上的降低也就是10美分左右，是一个3GPP R13标准设备的价格的~%2，这个差距在未来2~3年内会越来越小，因为根据芯片摩尔定律的发展规律，成熟的芯片制成工艺会让这个差距越来越小。

         总之，NB-IoT确实是比CAT-M1的成本低，但是这个差距远小于业界的期望。

功耗

IoT设备的功耗一般指两个方面，一个是待机功耗,一个是激活状态下的功耗(也叫工作功耗）。待机功耗两者不会差多少，但是激活状态下的功耗，两者是有差别的哟。本质上，激活状态功耗是发射信号的功率谱密度和发送时间的乘积。

        先从下行的激活状态功耗分析，CAT-M1比NB-IoT有更大的吞吐率,原因是6倍的带宽和更高阶的调制技术。因此, 如果接收的数据量相等，Cat-M1比NB-IoT所花的时间要少，估计功耗只是NB-IoT要省电50%。

从上行方向进行分析，在信号很好的情况下，CAT-M1由于支持更高阶的调制，所以他的功耗会比NB-IOT低（译者注：此处不能理解，按理说调制越高阶越费电才对？），如果在限制信道的情况时，NB-IoT的功耗比CAT-M1要低，因为NB-IoT支持单载波通讯，但是单载波通讯方式有可能在3GPP R14中关闭。

总而言之，当信号条件很好的情况下，CAT-M1不管是上行还是下行都比NB-IoT功耗低，在上行限制信道的情况下，目前的NB-IoT比CAT-M1功耗低。

结论

       CAT-M1和NB-IoT都被认为是最具潜力的物联网技术。尽管这两种技术适用于不同的应用场景，但是很重要的是我们不能让市场观察者通过表面数据来下结论，而是将两种技术方案进行公平的比较，比如基于所有的环境参数都是一样的情况，这样市场观察者才能得出正确的结论。

   我们在本文中对着两个技术从3个关键的KPI上进行了分析比对，分别是（覆盖范围，成本和功耗），尽管市场观察者普遍认为NB-IoT比CAT-M1有明显的优势，根据上文的分析，我们的结论是，CAT-M1实际上在覆盖范围和功耗上都优于NB-IoT，只有在成本上略高于NB-IoT。

未来的平台能同时支持CAT-M1和NB-IoT，这样产品设计者不用在两者间做出选择，但是在这种平台出来之前，我们还是需要很谨慎的理解两者的技术数据，并在做抉择之前考虑该技术实际能带来的价值。