物联网通信技术全景指南(2025)之如何挑选合适的物联网模块

在挑选5G模块的过程中，我整理了一些相关资料供参考。

物联网通信技术全景指南（2025）

一、技术代际演进与退网背景

代际	技术	状态	物联网替代方案
2G	GSM/GPRS	⛔ 全球退网中	NB-IoT
3G	UMTS/HSPA	⛔ 已关停 90%	LTE Cat 1 bis
4G	LTE Cat 4	▼ 存量减少	5G RedCap
4G 优化	LTE-M	✅ LPWA 主力	5G Massive IoT 继承
4G 优化	NB-IoT	✅ LPWA 主力	5G Massive IoT 继承
5G	Sub-6 GHz eMBB	✅ 高速主流	URLLC + 网络切片

退网时间表：

• 中国联通：3G 已关停
• 欧洲：2025 年前关闭 2G
• 新设备禁止使用 2G/3G 模块

二、5G 物联网技术体系（Sub-6 GHz 核心）

1. 技术分层架构

2. 蜂窝技术性能矩阵

技术	峰值速率	频段	功耗	关键能力	适用场景
5G Sub-6 GHz	0.1-1 Gbps	3.3-4.9 GHz	中高	大连接、低时延	工业自动化、车联网
5G RedCap	50-150 Mbps	Sub-6 GHz	中低	成本降低 60%	监控摄像头、可穿戴设备
LTE Cat 1	10 Mbps	1.8-2.1 GHz	低	移动性支持	POS机、共享设备
LTE-M	1 Mbps	全频段	超低	15dB 覆盖增强	智能表计、资产追踪
NB-IoT	250 kbps	800/900 MHz	超低	20dB+ 穿透能力	地下传感器、消防栓监测

3. Sub-6 GHz 关键技术

技术	3GPP 版本	核心突破	频段示例
5G RedCap	Release 17	成本降低 60% vs 传统 5G	n28(700MHz)
5G URLLC	Release 16	时延 <1ms	n78(3.5GHz)
NB-IoT over 5G	Release 16	无缝继承 4G 超低功耗特性	B8(900MHz)
网络切片	Release 15	QoS 保障关键 IoT 流量	全频段

5G Sub-6 GHz 核心优势：

• 700MHz (n28)：农村/地下室等弱信号区域深度覆盖
• 中频黄金带宽3.5GHz (n78)：平衡覆盖（1-3km）与容量（单小区 10万连接）
• URLLC 支持：时延 <10ms（工业控制、远程医疗）
• 网络切片：为不同 IoT 场景分配专属虚拟网络

关键结论：
5G Sub-6 GHz 不是 LPWA： 定位 中高速物联网（视频监控、AGV 机器人），需与 RedCap/LPWA 互补。
RedCap 是革命性技术：
以 60% 成本降低 填补 Cat 1 bis 与 5G eMBB之间的空白。
频谱策略决定体验：
低频（＜1GHz）用于广覆盖 LPWA，中频（Sub-6GHz）承载高速业务。
WiFi 不可替代 ：
室内高密度短距连接仍依赖 WiFi 6/7，与蜂窝网络通过 边缘网关 协同。
·····
附：
URLLC： 超可靠低时延通信
RedCap： 轻量化 5G（Reduced Capability）
eMBB： 增强移动宽带

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4. 多技术横向对比（含 Sub-6 GHz 5G）

参数	5G eMBB (Sub-6 GHz)	5G RedCap	LTE-M	WiFi 6
技术类型	增强移动宽带	轻量化5G	低功耗广域网	无线局域网
理论速率	500 Mbps-1 Gbps	50-150 Mbps	1 Mbps	1.2 Gbps
时延	1-10 ms	5-20 ms	50-100 ms	20-50 ms
覆盖半径	1-3 km	1-5 km	5-10 km	＜100 m
移动速度	500 km/h	120 km/h	80 km/h	步行速度
终端功耗	中高	中低	超低	高
模块成本	$50-100	$15-30	$5-10	$10-20
关键能力	超高速率,网络切片	成本优化60%	深度覆盖15dB	高密度连接
最佳场景	车联网、XR/VR	工业摄像头	水表气表	家庭智能设备

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5. 技术选型决策树

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三、LPWA 技术真相解析

1. 核心标准对比

参数	NB-IoT	LTE-M (Cat M1)	UMTS
标准版本	3GPP R13 (2016)	3GPP R13 (2016)	✘ 无标准
下行峰值速率	250 kbps	1 Mbps	≤1 Mbps
覆盖增强	20dB+	15-20dB	✘ 无
PSM 功耗	2μA	5μA	>1000μA
电池寿命	10-15 年	5-10 年	<1 年
模组成本	$3-5	$5-8	$15+

2. UMTS（3G） 无法实现 LPWA 的根本原因

3. LPWA 与 5G 融合演进

四、蜂窝物联网 vs WiFi 终极对决

维度	蜂窝物联网 (LTE-M/RedCap)	WiFi 6/7	胜出方
覆盖半径	1-10 km (依赖基站部署)	<100 m (依赖路由器)	✅ 蜂窝物联网
移动性支持	500 km/h 高速漫游	步行速度切换	✅ 蜂窝物联网
功耗	μA 级休眠 (电池寿命达 10 年)	mA 级待机 (需持续供电)	✅ 蜂窝物联网
时延	URLLC：<1ms	WiFi 7：约 5ms	⚔️ 平手
部署成本	模组成本 + SIM 月费	路由器购置 + 宽带包月费	✅ WiFi
典型场景	智能电表、牲畜群追踪	智能家居、工厂 AGV 物流车	🔄 场景互补

技术选型决策树