基于4G LTE打造cat1，可彌補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4G物聯(lián)網(wǎng)連接主力的時機已經(jīng)開啟。其中，Category 1作為最低版參數(shù)配置的用戶終端等級，讓業(yè)界能夠低成本地設計“低配版”的4G終端，一般簡稱Cat 1。因此，發(fā)展Cat 1網(wǎng)絡及相關(guān)產(chǎn)業(yè)，對于補齊物聯(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)已準備就緒，若Cat 1目前能夠發(fā)力，則確實是一個較好的機會來推動蜂窩物聯(lián)網(wǎng)代際遷移。

GSMA未來網(wǎng)絡專家曾多次在行業(yè)峰會上提醒業(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。對于物聯(lián)網(wǎng)來說，在未來幾年中，4G不僅會承擔蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接很大的一個份額，也是運營商蜂窩物聯(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4G物聯(lián)網(wǎng)連接主力的時機已經(jīng)開啟。

與以往移動通信技術(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，LTE網(wǎng)絡運營商會通過各種方式對用戶進行分層分級，并提供不同的網(wǎng)絡能力服務。如根據(jù)與用戶簽訂的服務質(zhì)量（QoS）協(xié)議，運營商會為用戶提供專門定制化的服務，包括帶寬、接入優(yōu)先級等保障。而業(yè)界更為熟悉的分層分級服務，是根據(jù)終端接入能力等級提供不同服務能力，即UE Category（用戶終端等級）。

根據(jù)3GPP相關(guān)標準規(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，其中最重要的一個就是用戶設備支持的速率。各種“UE Category”和支持速率的對應關(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)設定，合理地和用戶終端進行通信。從這個角度來看，UE Category也是產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品設計各類不同等級終端的依據(jù)。其中，Category 1作為最低版參數(shù)配置的用戶終端等級，讓業(yè)界能夠低成本地設計“低配版”的4G終端，一般簡稱Cat 1。

當然，“低配版”的4G終端Cat 1在業(yè)界也發(fā)揮著重要的作用，比如一些手機廠商就考慮用Cat 1芯片來推出4G老人智能手機，因為很多老人機僅需基本通話和數(shù)據(jù)功能，Cat 1支持VoLTE和低速率數(shù)據(jù)且成本較低，給手機廠商提供一個新的選擇。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)者對于類似于以下這個圖片應該比較熟悉：

這個金字塔結(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)絡提供服務，而中低速率的物聯(lián)網(wǎng)設備需要Cat 1或eMTC網(wǎng)絡提供服務，只有10%左右高速業(yè)務需要4G Cat 4以上或5G eMBB提供服務?；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)務和高速業(yè)務已有成熟的網(wǎng)絡和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，而占比30%的中低速率物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡和相關(guān)產(chǎn)業(yè)生態(tài)還相對空白。因此，發(fā)展Cat 1網(wǎng)絡及相關(guān)產(chǎn)業(yè)，對于補齊物聯(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模組補貼計劃，但過去幾年中，Cat 1并未迎來預期中的規(guī)模化連接出現(xiàn)。當然，彼時或許并非一個最好時機，而過去幾年整個產(chǎn)業(yè)發(fā)生了很多變化，目前再次推進Cat 1是否一個更好的時機？我們可以從四個視角來考察。

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

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展在很大程度上也受到移動通信網(wǎng)絡代際升級的影響，開啟了連接方式代際遷移之路。根據(jù)市場研究機構(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，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、低移動性、時延敏感性低但對于成本敏感性較高的場景，可以通過NB-IoT來承接；中速率、對時延和移動性有一定要求、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)運營商2G/3G退網(wǎng)的正式規(guī)劃雖然并未對外發(fā)布，但業(yè)界已經(jīng)對其有了明確的預期。由于物聯(lián)網(wǎng)設備生命周期較長，在2G/3G退網(wǎng)風險下，用戶在決策時可能會考慮不采用2G/3G的連接方式，但彼時NB-IoT網(wǎng)絡覆蓋和產(chǎn)業(yè)鏈還不成熟，加上中低速率的物聯(lián)網(wǎng)應用缺乏新的連接方式，用戶并沒有太多可選項，導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)已準備就緒，若Cat 1目前能夠發(fā)力，則確實是一個較好的機會來推動蜂窩物聯(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、模組設計生產(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)模組價格已開始進入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，就有可能快速推向市場并將成本降至業(yè)界預期的區(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，對于各家運營商來說，Cat 1在網(wǎng)絡方面并不需要額外的投資，可說是基礎(chǔ)設施側(cè)已準備就緒。

在過去幾年中，中國的運營商建成了全球規(guī)模最大的4G網(wǎng)絡，網(wǎng)絡覆蓋廣度和深度遠遠領(lǐng)先于海外運營商。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)達到519萬個，占所有基站數(shù)比例為64.2%。如此規(guī)模的網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施，為全國移動通信用戶提供一個可以隨時隨地接入的環(huán)境。Cat 1借助4G網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施的建設，同樣可以為物聯(lián)網(wǎng)用戶提供隨時隨地接入的機會，可以說是其網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施不弱于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，筆者認為主要包括：投資方面，運營商將更多資源投入到5G建設中，eMTC建設很難獲得資金預算；產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面，由于缺乏基礎(chǔ)設施支持，國內(nèi)這方面參與廠商非常有限；應用案例方面，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)界對于eMTC預期不高，中低速率蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的連接方案沒有太多替代方案，最終可能主要會選擇Cat 1，這是Cat 1能夠快速發(fā)展的一個機遇。

行業(yè)趨勢形成、成本降低、網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施準備就緒，這三個條件還不足以驅(qū)動Cat 1的快速發(fā)展，還需要看這個游戲中主導者的態(tài)度，在這個領(lǐng)域運營商的態(tài)度就非常重要，當運營商有極大的動力和決心時，在其他條件已具備情況下，這一產(chǎn)業(yè)會得到快速發(fā)展。

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

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實現(xiàn)的，2018年中國移動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2G退網(wǎng)風險存疑時，能夠給用戶哪些新的選擇，這是中國移動必須慎重考慮的問題。在此背景下，Cat 1網(wǎng)絡成熟和產(chǎn)品推出，給用戶一個合適的選擇。從這個角度出發(fā)，或許其對于推動Cat 1的動力和決心很大。另一方面，我們看到的是運營商在物聯(lián)網(wǎng)收入的改變，促使其對物聯(lián)網(wǎng)連接向Cat 1遷移有更大的動力。還是以中國移動為例，根據(jù)中期財報數(shù)據(jù)，中國移動物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的“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。

在過去兩年的時間里，中國移動物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)一直保持遠超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?？梢钥闯觯锫?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，中國移動物聯(lián)網(wǎng)業(yè)ARPU值為1.25元/月，這個數(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。在國資委對于央企高質(zhì)量發(fā)展考核的大背景下，提升高價值產(chǎn)品銷售成為一個重要手段。從這個角度來看，運營商有很大的動力和決心，推動2G/3G中速率業(yè)務向Cat 1遷移。

從以上4個角度的分析，可以看出Cat 1的推出是一個較好的時機。不過，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接代際遷移也需要一個過程，相關(guān)產(chǎn)品設計和推出節(jié)奏需要有詳細的規(guī)劃。由于面對的是中低速率的場景，尤其是一些中速率的應用，用戶面對的環(huán)境相對復雜，產(chǎn)品設計中需要有更全面的考慮。

舉例來說，電梯媒體對于數(shù)據(jù)帶寬有一定要求，但對數(shù)據(jù)實時性要求不高，可以采用Cat 1替代Cat 4降低媒體運營商成本，但是電梯媒體屏幕上有時會增加一些觀眾互動的需求，如分眾、新潮等屏幕推廣廣告中常常會引導觀眾打開手機藍牙發(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牙連接作為標配。在這些場景下，若物聯(lián)網(wǎng)模塊能夠?qū)at 1和藍牙集成進來，則會加速客戶的產(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，并集成了藍牙、Wi-Fi室內(nèi)定位、VoLTE。由于商用初期時，Cat 1的相應場景和案例還較少，一些明確的場景都有多樣化的需求。類似的集成化產(chǎn)品設計，在Cat 1商用初期，對于很多中速率場景中復雜環(huán)境情況下有較好的支持。

當然，隨著產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，當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)模化需求后，此時各類定制化的單模產(chǎn)品或許會進入各類廠商的推出計劃中。

由于中低速率物聯(lián)網(wǎng)連接遠遠高于高速率物聯(lián)網(wǎng)連接，因此可以預計，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。當前，Cat 1商用時機已經(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。

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