Wi-Fi和藍牙(Bluetooth)是消費市場上主流的網路標準，但並不能用於物聯網。Wi-Fi運作範圍很大，但功耗也很高。Bluetooth具備低功耗，但運作範圍很近。兩種解決方案都需要路由器，因而不能很容易擴散。
事實上，對於存在的物聯網網路問題已經有一個可行的解決方案，這就是我們每天都在使用的行動通訊網路。
物聯網設置環境挑戰多 蜂巢技術為最佳解
物聯網從字面上看，涵蓋了各種各樣的「物件」，從消費者市場的智慧型恆溫器和白色家電，到工業市場的壓力感測器、水表和智慧灌溉系統。但是，即便這些應用和市場各不相同，但物聯網裝置卻都有一些共同的關鍵特性。
許多物聯網裝置均由電池供電。對於可穿戴裝置或資產追蹤器等行動應用而言，電池供電是唯一的解決方案。然而，例如智慧水表、管道壓力感測器或工業自動化過程中的恆溫器，即便物聯網裝置並非四處行動，為運作方便起見，也可能選擇電池供電，因為在附近可能沒有現成的主電源。
物聯網裝置通常位於意想不到或不方便的地方。大多數消費性和企業電子裝置都處於我們的辦公桌上、家中或辦公室內，可以很方便地接到電源、Wi-Fi和手機訊號，並且容易維護。但這些對於物聯網而言都難以實現。例如，智慧停車計時器可能位於地下車庫，沒有良好的無線蜂巢訊號，附近也沒有電源。壓力感測器可能位於沙漠中的遠端管道中，資產追蹤器可能被塞入集裝箱的底部，並且幾個月都無法訪問一次。
最後，與歷史上幾乎任何其他類別的電子裝置相較，物聯網裝置的部署數量更多。物聯網應用通常在大量部署時才最為有效，而不是每個人都僅有一台電腦。無論是停車計時器、信標、灌溉感測器還是資產追蹤器，IoT部署通常都會有數十個，數百乃至數千個離散式裝置在使用。
電池供電、行動或不方便安裝以及大規模部署等這些特性，為物聯網連接提出了獨特且看似矛盾的挑戰。所使用之通訊協定必須是無線，並具備良好的覆蓋範圍/穿透力，而且功耗最低，可以延長電池續航時間並避免不必要之維護。
用於消費性和企業網路的傳統無線協定Wi-Fi具有較好的運作距離和穿透力，但本質上耗電量很高，不適用於電池供電裝置。Bluetooth雖然功耗低，但在實際環境中運作範圍有限，除最小規模物聯網部署之外，都會影響所有其他應用之有效性。因而需要另一種解決方案，蜂巢技術似乎是最佳選擇。
在某些層面，手機與物聯網裝置有許多共同之處。這些由電池供電的行動裝置連接到互聯網，充滿了大量感測器，並將我們的實體世界與雲端連接。所以，可以認為理想的IoT協定可能具有某些蜂巢特性。
蜂巢網路最突出的優勢是能夠為終端用戶提供非常容易設置和使用的通訊協定。如前所述，Wi-Fi網路需要路由器連接到網路，然後客戶端裝置需要隨後被編程以連接到Wi-Fi網路。Bluetooth網路也需要類似之步驟。
但蜂巢網路則只要求終端用戶簡單地在裝置中安裝SIM卡，然後該SIM卡便能自動配置並自動連接到可用網路。如果裝置移動到不同場所，只要有相容的網路，它就會自動切換。中間毋須配置，沒有路由器設置、沒有設置密碼，最終用戶需要調適的連接問題非常少，因而極其簡單。
對於物聯網應用，這種易於使用的網路足以改變遊戲規則。蜂巢技術毋須聘請網路專家計畫需要多少路由器來支援一定數量的裝置，並配置路由器，然後配置終端裝置，蜂巢網路之「即插即用」特性允許最終用戶自由新增物聯網連接，而毋須網路部門的參與。
蜂巢連接也具有很大的可擴展性。隨著更多裝置添加到網路中，毋須購買和配置額外的路由器。只要有網路覆蓋，擴展只須新增更多裝置。
針對物聯網的蜂巢網路
儘管蜂巢技術有其好處，但我們在智慧型手機中熟悉的蜂巢連接並不適合大多數物聯網應用。任何為智慧型手機購買過行動電源的人都知道，LTE連接可能會快速耗盡電池。
為了解決這些問題，負責維護和推動LTE的標準組織3GPP已經推出了LTE Cat 1和LTE-M，這些新的LTE類別能夠透過降低頻寬和協定的複雜性來抑制功耗。此外，它們還可以提高訊號之穿透力，並降低模組成本，同時保留許多易於使用的特性，而使這些蜂巢連接非常適合物聯網市場。
LTE Cat 1是一種簡化的蜂巢協定，它將峰值速率降至下行鏈路10Mbps，上行鏈路5Mbps。例如，Digi的XBee LTE Cat 1模組(圖1)在深度睡眠模式下功耗只有10μA，而在運作模式(取決於具體的操作條件)下功耗則有幾百mA。
圖片來源：Digi
因此，其功耗保持在可控範圍之內。協定之複雜性降低也意味著無線電的成本較低。LTE Cat. 1具備足夠的頻寬來支援視訊或語音數據，但功耗和硬體成本要遠低於更高級別的LTE，其相關應用包括數位標牌、自動取款機、視訊監控和車載遠端資訊處理等等。
LTE-M也被稱為LTE Cat. M1，這是一個更低頻寬的協定，同時進一步降低了功耗、協定複雜性和成本。LTE-M運作在1.4MHz通道頻寬下，峰值下載和上傳速率為全雙工(Full Duplex)1Mbps或半雙工375kbps。更低的速率、更低的協定複雜性和更多的省電模式幫助LTE-M實現較LTE Cat. 1更低的功耗。例如，來自u-blox的SARA-R4僅僅需要100mA來實現LTE通訊，這將使電池續航時間長達10年。
除了延長電池續航時間外，LTE-M還提供更大的覆蓋範圍，相較於傳統LTE裝置，增益可高達21dB。在建築物內部、地下室或傳統蜂巢訊號變弱的其他場所，這意味著更遠的運作範圍以及更好的室內穿透力。LTE-M之相關應用包括資產跟蹤器、可穿戴裝置、感測器、水電表和監控系統等。基於現有的LTE協定，LTE Cat 1和LTE-M之優勢在於是在授權頻段中運作，並易於網路營運商部署。LTE Cat 1和LTE-M網路已經在北美大部分地區投入使用，並越來越多地在歐洲部署。
隨著物聯網發展，也需要有合適的基礎設施以充分發揮其潛力。雖然Wi-Fi和Bluetooth等傳統無線協定已經為我們所熟知，但它們在物聯網實施所期望之規模上並不盡人意。3GPP發布的最新版本LTE標準，已經導入了專門針對物聯網應用的新類別蜂巢標準，透過調整頻寬來適應物聯網的需求。這些新類別的LTE標準可實現非常低的功耗和強大的訊號穿透能力，電池續航時間可能在幾年上下，裝置也將具有長距離的連接和蜂巢通訊固有之行動性。最重要的是，基於LTE的物聯網連接提供了簡便的設置和可擴展性。由於不再需要路由器或網路配置，使物聯網裝置的部署要簡單許多。
