4G LTE好吗？技术评估和部署考虑因素

随着技术格局向 5G 的转变，人们很容易低估 4G LTE 的持久相关性。不过，LTE 仍然是工业和嵌入式连接的主力军。在本指南中，我将引导您对 LTE 的优缺点和实际部署注意事项进行严格评估，以便您为自己的项目做出明智的选择。

目录

• 导言
• 4G LTE 技术概述
• 性能特点
• 覆盖范围、可用性和复原力
• 网络寻址和连接
• 安全功能和数据合规性
• 服务质量和优先次序
• 大规模 SIM 管理和配置
• 专用 LTE 和 CBRS 部署
• 功耗和设备集成
• 用例评估和适用性
• 成本考虑因素

导言

当您在设计工业物联网平台或嵌入式监控系统时，连接性绝不是事后才考虑的问题。虽然 5G 备受关注，但 4G LTE 的稳定性和覆盖范围已得到验证。本指南可帮助您权衡 LTE 的性能和生态系统是否符合您的部署要求。

• 为什么要评估 LTE？-它仍然得到广泛支持，价格低廉，技术成熟。
• 范围-工业、嵌入式和物联网用例。
• 观众-硬件工程师、解决方案架构师和嵌入式开发人员。

最后，您将清楚地判断 LTE 是否适合您，或者是否到了投资替代品的时候了。

4G LTE 技术概述

由 3GPP 标准化的 LTE 使蜂窝网络转向全 IP 模式，为现代物联网铺平了道路。

• 演变-从第 8 版 LTE 到 LTE-Advanced Pro，具有载波聚合和 MIMO 增强功能。
• 主要规格-峰值下载速度从 150 Mbps（LTE）到超过 1 Gbps（LTE-A Pro）。
• 延迟改进-往返大约 30-50 毫秒。

这些能力对于许多工业应用来说仍然绰绰有余。

性能特点

真实世界中的 LTE 性能在很大程度上取决于环境和网络负载。

• 吞吐量-城市地区的下行链路速度通常为 20-80 Mbps。
• 延迟-平均 30-60 毫秒，拥堵时偶尔会出现峰值。
• 抖动大多数情况下为-5-20 毫秒。

"对于 SCADA 和控制回路而言，延迟一致性往往比带宽更为重要。

如果您的工作负载需要确定性，请在目标网络环境中进行广泛测试。

覆盖范围、可用性和复原力

LTE 的覆盖范围在成熟市场几乎达到了普及，但在其他地区则不尽相同。

• 城市-密集的基站和强大的室内信号。
• 农村地区-信号塔之间的距离较长；信号会迅速衰减。
• 冗余-考虑使用多网络 SIM 卡或回退到 WLAN/卫星卡。

在大规模部署 LTE 之前，我建议您进行现场调查，以验证覆盖范围和信号强度。

网络寻址和连接

LTE 网络通常依赖运营商 NAT 和 IPv4，这给入站连接带来了挑战。

• 运营商 NAT-阻止未经请求的入站流量。
• IPv6-支持越来越多，但采用情况却不一致。
• NAT 穿越-通常需要 VPN 或反向隧道。

在部署规划期间，为网络变通方法预留时间和资源。

安全功能和数据合规性

与 2G/3G 相比，LTE 在安全性方面有了明显改善，但也不能幸免于攻击载体。

• 认证-基于 SIM 的证书。
• 加密-AES 加密保护无线电链路。
• 脆弱性-IMSI 捕获器和协议漏洞依然存在。

确保对敏感数据进行 VPN 加密，并保持固件的最新版本。

服务质量和优先次序

LTE 通过 QCI 支持 QoS，但公共网络无法保证确定性。

如果需要关键任务性能，我建议您与运营商合作，以确保专用 APN 或专用切片。

大规模 SIM 管理和配置

管理数千个 SIM 需要自动化。

• eSIM-通过远程调配简化物流。
• 生命周期-启动、暂停和退出运行的计划。
• 承运商合同-谈判与您的扩展模式相匹配的条款。

使用集中管理平台可以大大减少运营开销。

专用 LTE 和 CBRS 部署

专用 LTE 可提供可预测的性能，而无需依赖公共网络。

• 建筑学-内部 EPC 和 eNodeB。
• CBRS-在美国，频谱共享提供了新的选择。
• 使用案例-工厂、仓库和校园网络。

"与公共 LTE 相比，专用 LTE 在控制、安全性和性能方面提供了令人信服的融合"。

功耗和设备集成

LTE 模块耗电量大，尤其是在传输过程中。

• 闲置-低功耗（~5-10 mA）。
• 传输-峰值可达 2 A。
• 优化-工作循环和固件调整可降低消耗。

在设计远程安装时要考虑电池的影响。

用例评估和适用性

LTE 仍然非常适合许多应用场景。

• SCADA-适用于定期遥测；不太适合实时控制回路。
• 资产追踪-出色的覆盖范围和电池性能，优化了工作周期。
• 移动边缘计算-吞吐量足以应对大多数工作负载。

在选择模块之前，请仔细将用例需求与 LTE 功能进行匹配。

成本考虑因素

LTE 硬件和运营成本可能低于 5G 替代技术。

• 单元费用每个设备-$10-$40，视功能而定。
• 数据计划-因地区和数量不同而有很大差异。
• 总拥有成本-包括配置、管理和维护。

始终考虑生命周期成本，而不仅仅是初始硬件支出。

结论

LTE 的成熟度、覆盖范围和成本优势使其成为嵌入式和工业系统的可靠选择。虽然 5G 的相关性会越来越大，但 LTE 仍然是许多关键部署的主干网。我建议您验证本地网络性能，规划 NAT 穿越，并进行节能设计。当这些因素都具备时，LTE 仍然是一个很好的选择。

小贴士 有关嵌入式连接解决方案的更多资源，请考虑浏览 迷你 ITX 板.