LTE-Cat.1卷土重来为哪般？要取代NB-IoT？

21ic电子网 2020-06-19 00:00

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Cat.1是什么东东？

在介绍这个之前，我们先回顾一下 蜂窝物联网的历史 。首先，大家普遍认为，有了NB-IoT之后，才有了蜂窝物联网，尤其是在中国，大多数人是这样认为的。其实不然，在有了第二代通信系统，即GSM( GPRS)之后就有了蜂窝物联网，大家最早接触到的移动WAP功能就是通过GPRS的功能实现的。

很早之前，就已经利用GPRS的嵌入式系统实现了无线数据传输领域的很多复杂应用，如在远程抄表、工业控制和智能交通等领域都得到了广泛的发展。

随后出现的EDGE，以及CDMA网络和WCDMA网络对数据业务的支持更加速了移动物联网的发展，只是在那个时候，这些“先驱”物联网应用还没有被炒得这么火热，那时候还只是叫某某技术的数据模块之类的东西。

物联网概念在中国的大肆炒作是由于NB-IoT的出现。随着物联网的发展，大家逐渐认识到，物联网的设备应该具有几个比较大的特点，笔者的理解就是“三低两大”，如下表：

物联网的这些特点有些其实是相互制约的 。例如，数据的传输速率和本身的终端功耗就是相互影响的。

基于这样的要求，在2016年3GPP R13发布的时候，才正式发布了基于LTE 技术的NB-IoT的标准，满足了我们上面提到的“三低两大”的设计要求，当时炒得最火的就是5000mAH的电池，NB-IoT的设备的续航时间要达到10年；另外，每个模块的价格要低于5美金。

现在，每个NB-IoT模块的成本已经低于20元RMB; 那么NB-IoT设备使用5000mAH时的电池是否能够达到续航时间10年呢？可能只有每个厂家自己才知道啦。

NB-IoT标准其实就是当时3GPP中所谓的LTE-M2标准，同时，还有一个在中国一直没有上的标准，那就是 LTE-M1，即所谓的eMTC标准，也称为LTE-M，也同时在3GPP R13的标准中发布。

这个标准一直没有受到中国政府的鼓励发展，目前主要应用在一些北美和欧洲的一些国家。eMTC与NB-IoT的不同主要是带宽为1.4MHz，而NB-IoT是180 kHz，这也决定了两者在数据速率和耗电上的不同。

说了这么多， Cat.1在哪呢？

其实Cat.1早在2009年的3GPP Rel.8里面就定义好啦，距离现在差不多已经11年啦，比NB-IoT还要早上7年。严格的来讲，Cat.1真的不是专门为物联网来定义的，它是最早3GPP为LTE手机终端定义的一个种类，而且是最低级的那个。Rel.8一共定义了5款LTE终端，分别为Cat.1到 Cat.5。

这5款终端分别对应着不同的服务等级。Cat.1作为“最低配”的等级，这十几年，基本上被“雪藏”啦，一直没有派上用场。直到最近终于到了出头之日，大火起来啦。Cat.1和eMTC以及NB-IoT在技术上有哪些区别？

终端类型	Cat.1	NB-IoT	eMTC
3GPP标准版本	Rel.8 (2009)	Rel.13 (2016)	Rel.13 (2016)
带宽	20M	180K	1.4M
数据速率 (上/下）	5m/10M	250K/170K	1M/1M
天线数量	2	1	1
双工模式	全双工	半双工	全/半双工
终端功率	23dBm	20/23dBm	20/23dBm

相对于NB-IoT和 eMTC 的最大区别我们看就是相对大的带宽和高度数据传输速率。另外我们看，Cat.1的终端使用两个天线，使用了全双工的模式。这些都相对增加了终端本身的成本。那么到底为什么Cat.1一下子又受到了重视呢？

首先最重要的一个原因，很多业内人士认为是由于2G,3G的退网，原来的一些高速的物联网业务没有了承载网络，需要一种高速的物联网技术来取代。

其实，对于2G的业务，NB-IoT 基本是可以代替的；主要是对于3G的一些数据业务，NB-IoT 还不行，所以需要Cat.1技术。这是其中一部分原因。

笔者认为还有另外一个深层次的原因，那就是这也是LTE产业生态自身的需求。随着国家5G的建设投入，在高速率应用场景，LTE的应用会逐渐被5G的网络所蚕食和替代，所以在高端/高速的应用上，LTE已经很难在有所作为或更远的发展，LTE生态，包括设备商和运营商需要向“低端”的应用渗透，当前物联网的发展正好顺应了这一需求。

Cat.1当仁不让，正好扛起了这杆大旗，所以不论是芯片商，还是模块商，都在摇旗呐喊，谋求在LTE上的利益最大化。这也是在短短的期间内，有超过10家芯片商或模块商很快推出了自己的Cat.1芯片或模组的原因。下图为某厂家的Cat.1模块。

那么Cat.1会取代NB-IoT吗？

很多业界大老们认为，Cat.1开启规模商用是与NB-IoT形成互补而非替代。从标准的制定而言，Cat.1更多地倾向于支持实时性、移动性，需要一定带宽的传输。NB-IoT成本很低，部署很灵活，支撑的是1Mbps以下市场的需求。在NB-IoT与LTE Cat.4之间，Cat.1拥有一个巨大的市场，而非替代的关系。

在2020年，Cat.1将广泛应用于新零售、共享经济、金融支付、公网对讲、POS终端、能源、工业控制等场景。未来3-5年，Cat.1将发展成为蜂窝物联网主要的制式。

根据我们上面的介绍，笔者认为Cat.1唯一弱于NB-IoT的地方是成本和功耗。然而随着LTE模块成本的进一步降低(有的厂家已经推出了所谓的Cat.1 bis-单天线Cat.1), 在成本上Cat.1模块越来越接近于NB-IoT模块。而且还具有其他一些优势：

数据速率高，支持移动性
有更短的时间延迟，适合Pos机等实时的付费业务
支持语音VoLTE业务
完全兼容于现有的LTE网络，不需要任何调整。

所以随着时间的发展，LTE Cat.1必定会挤压NB-IoT的市场空间，在短距离的物联网应用上，还有来自WiFi 和蓝牙的挤压，NB-IoT将会处在一个比较尴尬的境地。

对于，NB-IoT来讲，需要在自己的强势领域低功耗上进一步扩展自己的应用领域，同时，在产业链的发展上，不断壮大自己的产业链阵容，以此来抵御来自Cat.1发展对自己的影响。

对于Cat.1来讲，现在是一个很好的发展机遇。但是由于基于Cat.1的终端还是一个“新”事物，所以需要经过严格而谨慎的测试，尤其是在稳定性、功耗和VoLTE等主要功能的测试方面，以保证在进入市场初期就有很好的用户体验。

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