基于4G LTE打造cat1，可彌補(bǔ)5G和物聯(lián)網(wǎng)的空缺

從目前蜂窩物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的態(tài)勢看，LTE Cat 1承擔(dān)4G物聯(lián)網(wǎng)連接主力的時(shí)機(jī)已經(jīng)開啟。其中，Category 1作為最低版參數(shù)配置的用戶終端等級(jí)，讓業(yè)界能夠低成本地設(shè)計(jì)“低配版”的4G終端，一般簡稱Cat 1。因此，發(fā)展Cat 1網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)，對(duì)于補(bǔ)齊物聯(lián)網(wǎng)主要場景需求很有意義。不過，目前NB-IoT產(chǎn)業(yè)生態(tài)已準(zhǔn)備就緒，若Cat 1目前能夠發(fā)力，則確實(shí)是一個(gè)較好的機(jī)會(huì)來推動(dòng)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)代際遷移。

GSMA未來網(wǎng)絡(luò)專家曾多次在行業(yè)峰會(huì)上提醒業(yè)界：雖然5G備受關(guān)注，但直到2025年，4G依然占據(jù)最大份額。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)來說，在未來幾年中，4G不僅會(huì)承擔(dān)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接很大的一個(gè)份額，也是運(yùn)營商蜂窩物聯(lián)網(wǎng)收入的主要來源。不過，4G物聯(lián)網(wǎng)連接中也具有明顯的結(jié)構(gòu)性特征，其中LTE Cat 1是一個(gè)值得關(guān)注的分支。從目前蜂窩物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的態(tài)勢看，LTE Cat 1承擔(dān)4G物聯(lián)網(wǎng)連接主力的時(shí)機(jī)已經(jīng)開啟。

與以往移動(dòng)通信技術(shù)不同，4G LTE給所有用戶提供的并非完全相同的同質(zhì)化服務(wù)，LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商會(huì)通過各種方式對(duì)用戶進(jìn)行分層分級(jí)，并提供不同的網(wǎng)絡(luò)能力服務(wù)。如根據(jù)與用戶簽訂的服務(wù)質(zhì)量（QoS）協(xié)議，運(yùn)營商會(huì)為用戶提供專門定制化的服務(wù)，包括帶寬、接入優(yōu)先級(jí)等保障。而業(yè)界更為熟悉的分層分級(jí)服務(wù)，是根據(jù)終端接入能力等級(jí)提供不同服務(wù)能力，即UE Category（用戶終端等級(jí)）。

根據(jù)3GPP相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，UE category是一系列的在上行/下行中可變的無線性能參數(shù)的集合，包含了很多的無線特性，其中最重要的一個(gè)就是用戶設(shè)備支持的速率。各種“UE Category”和支持速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表中所示：

一般來說，基站和用戶終端之間通過UE Category各種參數(shù)來確定終端的傳輸能力，基站根據(jù)UE Category來調(diào)整自身的參數(shù)設(shè)定，合理地和用戶終端進(jìn)行通信。從這個(gè)角度來看，UE Category也是產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品設(shè)計(jì)各類不同等級(jí)終端的依據(jù)。其中，Category 1作為最低版參數(shù)配置的用戶終端等級(jí)，讓業(yè)界能夠低成本地設(shè)計(jì)“低配版”的4G終端，一般簡稱Cat 1。

當(dāng)然，“低配版”的4G終端Cat 1在業(yè)界也發(fā)揮著重要的作用，比如一些手機(jī)廠商就考慮用Cat 1芯片來推出4G老人智能手機(jī)，因?yàn)楹芏嗬先藱C(jī)僅需基本通話和數(shù)據(jù)功能，Cat 1支持VoLTE和低速率數(shù)據(jù)且成本較低，給手機(jī)廠商提供一個(gè)新的選擇。不過，Cat 1在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的意義或許更為重要，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)界的各位從業(yè)者對(duì)于類似于以下這個(gè)圖片應(yīng)該比較熟悉：

這個(gè)金字塔結(jié)構(gòu)揭示了蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接的分布：60%的物聯(lián)網(wǎng)連接需要窄帶網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，而中低速率的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要Cat 1或eMTC網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，只有10%左右高速業(yè)務(wù)需要4G Cat 4以上或5G eMBB提供服務(wù)?；仡櫸覀兡壳胺涓C物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)，可以明顯的看出，窄帶業(yè)務(wù)和高速業(yè)務(wù)已有成熟的網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，而占比30%的中低速率物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)生態(tài)還相對(duì)空白。因此，發(fā)展Cat 1網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)，對(duì)于補(bǔ)齊物聯(lián)網(wǎng)主要場景需求很有意義。

2016年，中國電信曾發(fā)布Cat 1的商用規(guī)劃，并推出Cat1模組補(bǔ)貼計(jì)劃，但過去幾年中，Cat 1并未迎來預(yù)期中的規(guī)模化連接出現(xiàn)。當(dāng)然，彼時(shí)或許并非一個(gè)最好時(shí)機(jī)，而過去幾年整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)生了很多變化，目前再次推進(jìn)Cat 1是否一個(gè)更好的時(shí)機(jī)？我們可以從四個(gè)視角來考察。

2019年是5G元年，但在未來一段時(shí)間中，行業(yè)依然呈現(xiàn)的是2G/3G/4G/5G四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)共存的局面。這個(gè)局面對(duì)于站址、頻譜等基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃造成很大困難，因此業(yè)界希望老一代網(wǎng)絡(luò)能夠加速減頻退網(wǎng)，將稀缺資源留給新一代網(wǎng)絡(luò)。

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展在很大程度上也受到移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)代際升級(jí)的影響，開啟了連接方式代際遷移之路。根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)Counterpoint的數(shù)據(jù)，未來幾年中，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)會(huì)經(jīng)歷從2G+4G為主向著NB-IoT+4G為主遷移。

根據(jù)Counterpoint數(shù)據(jù)，到2025年2G/3G物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)已接近忽略不計(jì)，因此在蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接方式代際遷移過程中，原有2G/3G連接就只能由NB-IoT和4G來承接。其中，低頻、小包、低移動(dòng)性、時(shí)延敏感性低但對(duì)于成本敏感性較高的場景，可以通過NB-IoT來承接；中速率、對(duì)時(shí)延和移動(dòng)性有一定要求、支持語音以及成本有一定承受能力的場景，可以通過Cat 1來承接。

此前，國內(nèi)運(yùn)營商2G/3G退網(wǎng)的正式規(guī)劃雖然并未對(duì)外發(fā)布，但業(yè)界已經(jīng)對(duì)其有了明確的預(yù)期。由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生命周期較長，在2G/3G退網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)下，用戶在決策時(shí)可能會(huì)考慮不采用2G/3G的連接方式，但彼時(shí)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)覆蓋和產(chǎn)業(yè)鏈還不成熟，加上中低速率的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用缺乏新的連接方式，用戶并沒有太多可選項(xiàng)，導(dǎo)致其還是只能選擇傳統(tǒng)的2G/3G。

不過，目前NB-IoT產(chǎn)業(yè)生態(tài)已準(zhǔn)備就緒，若Cat 1目前能夠發(fā)力，則確實(shí)是一個(gè)較好的機(jī)會(huì)來推動(dòng)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)代際遷移。新增的中低速率終端通過Cat 1連接，存量的中低速率2G/3G終端在2025年前也有相當(dāng)部分已到生命周期終結(jié)，可以替換成Cat 1，從而將2G/3G的部分連接遷移到4G上。

數(shù)年前，4G物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模較小，相關(guān)硬件成本還居高不下，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)的目光更多還聚焦于Cat 4及以上的產(chǎn)品開發(fā)和推廣。而經(jīng)過幾年的發(fā)展，4G物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)得到快速發(fā)展，芯片、模組設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝更加成熟穩(wěn)定，硬件成本大幅下降，參與者的數(shù)量也比較豐富，4G物聯(lián)網(wǎng)模組價(jià)格已開始進(jìn)入70元以下區(qū)間。

由于Cat 1隸屬于4G系列，完全可以直接復(fù)用4G現(xiàn)有資源。在目前背景下，借助已成熟的4G產(chǎn)業(yè)鏈，Cat 1作為低配版4G，僅需在現(xiàn)有4G產(chǎn)品上做小幅裁剪改動(dòng)，就有可能快速推向市場并將成本降至業(yè)界預(yù)期的區(qū)間。早在2017年，中國電信就宣布Cat 1可以開啟商用。由于基于現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于各家運(yùn)營商來說，Cat 1在網(wǎng)絡(luò)方面并不需要額外的投資，可說是基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)已準(zhǔn)備就緒。

在過去幾年中，中國的運(yùn)營商建成了全球規(guī)模最大的4G網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣度和深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于海外運(yùn)營商。根據(jù)工信部最新數(shù)據(jù)，截止今年9月底全國4G基站總數(shù)已經(jīng)達(dá)到519萬個(gè)，占所有基站數(shù)比例為64.2%。如此規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，為全國移動(dòng)通信用戶提供一個(gè)可以隨時(shí)隨地接入的環(huán)境。Cat 1借助4G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，同樣可以為物聯(lián)網(wǎng)用戶提供隨時(shí)隨地接入的機(jī)會(huì)，可以說是其網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施不弱于2G/3G以及NB-IoT，為物聯(lián)網(wǎng)連接向Cat 1遷移打下較好基礎(chǔ)。

eMTC由于其1Mbps速率、支持移動(dòng)性、VoLTE等特性，可以承接中低速率2G/3G物聯(lián)網(wǎng)連接，在一定程度上對(duì)Cat1形成替代。不過，國內(nèi)eMTC發(fā)展面臨著來自多方面的困難，筆者認(rèn)為主要包括：投資方面，運(yùn)營商將更多資源投入到5G建設(shè)中，eMTC建設(shè)很難獲得資金預(yù)算；產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面，由于缺乏基礎(chǔ)設(shè)施支持，國內(nèi)這方面參與廠商非常有限；應(yīng)用案例方面，主要集中在海外，但這些案例在國內(nèi)并不一定能夠借鑒。

由于多方面的困難，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界對(duì)于eMTC預(yù)期不高，中低速率蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的連接方案沒有太多替代方案，最終可能主要會(huì)選擇Cat 1，這是Cat 1能夠快速發(fā)展的一個(gè)機(jī)遇。

行業(yè)趨勢形成、成本降低、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施準(zhǔn)備就緒，這三個(gè)條件還不足以驅(qū)動(dòng)Cat 1的快速發(fā)展，還需要看這個(gè)游戲中主導(dǎo)者的態(tài)度，在這個(gè)領(lǐng)域運(yùn)營商的態(tài)度就非常重要，當(dāng)運(yùn)營商有極大的動(dòng)力和決心時(shí)，在其他條件已具備情況下，這一產(chǎn)業(yè)會(huì)得到快速發(fā)展。

在過去十多年中，中國移動(dòng)運(yùn)營著一張全球最好的2G網(wǎng)絡(luò)。目前，雖然中國移動(dòng)戰(zhàn)略規(guī)劃中還未明確2G退網(wǎng)時(shí)間表，業(yè)界輿論不斷給其增加退網(wǎng)的壓力。這張網(wǎng)絡(luò)退出服務(wù)過程中，帶來的負(fù)面影響能夠降至最低是中國移動(dòng)希望看到的。

根據(jù)公開數(shù)據(jù)，截止2019年6月底，中國移動(dòng)已有超過6.9億物聯(lián)網(wǎng)連接。這一規(guī)模的連接數(shù)中，絕大多數(shù)仍然是通過2G實(shí)現(xiàn)的，2018年中國移動(dòng)2G物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)以每月3000萬的速度增長。如此大的規(guī)模以及快速的增長實(shí)際上在一定程度上讓其背上沉重的“包袱”，物聯(lián)網(wǎng)用戶的代際遷移難度越來越大。從這個(gè)角度來看，中國電信、中國聯(lián)通由于2G存量物聯(lián)網(wǎng)用戶較少，沒有太多歷史“包袱”，2G退網(wǎng)阻力就非常小。

在用戶對(duì)2G退網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)存疑時(shí)，能夠給用戶哪些新的選擇，這是中國移動(dòng)必須慎重考慮的問題。在此背景下，Cat 1網(wǎng)絡(luò)成熟和產(chǎn)品推出，給用戶一個(gè)合適的選擇。從這個(gè)角度出發(fā)，或許其對(duì)于推動(dòng)Cat 1的動(dòng)力和決心很大。另一方面，我們看到的是運(yùn)營商在物聯(lián)網(wǎng)收入的改變，促使其對(duì)物聯(lián)網(wǎng)連接向Cat 1遷移有更大的動(dòng)力。還是以中國移動(dòng)為例，根據(jù)中期財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)，中國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的“剪刀差”趨向于閉合，即物聯(lián)網(wǎng)連接增速和物聯(lián)網(wǎng)收入增速之間的差距正在縮小。

在過去兩年的時(shí)間里，中國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)一直保持遠(yuǎn)超100%的速度增長，而收入增速基本保持在50%以下；但2019年上半年中，中國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)收入增速依然保持在40%-50%的區(qū)間，連接數(shù)增速卻降到了80%以下，下降的連接增速和上升的收入增速并存?？梢钥闯?，物聯(lián)網(wǎng)連接背后帶來的平均收入正在逐漸提升，ARPU值有所增加，2019年上半年，中國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)ARPU值為1.25元/月，這個(gè)數(shù)字相比2018年全年不足1.14元/月已經(jīng)開始回升。

為了保證持續(xù)的連接數(shù)和收入增長，增加更多高價(jià)值產(chǎn)品的銷售非常必要。與以往2G以及NB-IoT相比，Cat 1作為4G連接，能夠帶來ARPU值的提升，加速“剪刀差”的閉合。在國資委對(duì)于央企高質(zhì)量發(fā)展考核的大背景下，提升高價(jià)值產(chǎn)品銷售成為一個(gè)重要手段。從這個(gè)角度來看，運(yùn)營商有很大的動(dòng)力和決心，推動(dòng)2G/3G中速率業(yè)務(wù)向Cat 1遷移。

從以上4個(gè)角度的分析，可以看出Cat 1的推出是一個(gè)較好的時(shí)機(jī)。不過，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接代際遷移也需要一個(gè)過程，相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和推出節(jié)奏需要有詳細(xì)的規(guī)劃。由于面對(duì)的是中低速率的場景，尤其是一些中速率的應(yīng)用，用戶面對(duì)的環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要有更全面的考慮。

舉例來說，電梯媒體對(duì)于數(shù)據(jù)帶寬有一定要求，但對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求不高，可以采用Cat 1替代Cat 4降低媒體運(yùn)營商成本，但是電梯媒體屏幕上有時(shí)會(huì)增加一些觀眾互動(dòng)的需求，如分眾、新潮等屏幕推廣廣告中常常會(huì)引導(dǎo)觀眾打開手機(jī)藍(lán)牙發(fā)送優(yōu)惠券。又如，現(xiàn)有的各類共享業(yè)態(tài)如共享單車都將蜂窩和藍(lán)牙連接作為標(biāo)配。在這些場景下，若物聯(lián)網(wǎng)模塊能夠?qū)at 1和藍(lán)牙集成進(jìn)來，則會(huì)加速客戶的產(chǎn)品開發(fā)。

公開資料可以看到，紫光展銳春藤8910DM支持LTE Cat.1 BIS、GSM雙模，并集成了藍(lán)牙、Wi-Fi室內(nèi)定位、VoLTE。由于商用初期時(shí)，Cat 1的相應(yīng)場景和案例還較少，一些明確的場景都有多樣化的需求。類似的集成化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在Cat 1商用初期，對(duì)于很多中速率場景中復(fù)雜環(huán)境情況下有較好的支持。

當(dāng)然，隨著產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，當(dāng)Cat 1相關(guān)業(yè)態(tài)中有了大量的落地形態(tài)后，具體場景有規(guī)?；枨蠛螅藭r(shí)各類定制化的單模產(chǎn)品或許會(huì)進(jìn)入各類廠商的推出計(jì)劃中。

由于中低速率物聯(lián)網(wǎng)連接遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高速率物聯(lián)網(wǎng)連接，因此可以預(yù)計(jì)，未來4G物聯(lián)網(wǎng)連接的結(jié)構(gòu)中，Cat 1將占據(jù)主力地位，高于Cat 4及以上的連接。當(dāng)前，Cat 1商用時(shí)機(jī)已經(jīng)開啟，未來期待通過業(yè)界共同努力，加速物聯(lián)網(wǎng)連接代際升級(jí)。

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