文章首發於“物聯網學前班”公衆號
奮鬥了四年的 NB-IOT 怎麼讓 Cat.1 成了最靚的仔？
NB-IOT 和 eMTC 怎麼樣了？
Cat.1 是什麼
首先 Cat 是 Category 的縮寫，中文意思是“類別，種類”，在 3GPP 中指 UE-Category（UE: User Equipment，用戶設備）。
另外，Cat 後面的數字即代表不同的種類，3GPP 將不同種類的網絡用 “Cat.X” 格式命名。根據 3GPP Release 定義，Cat.X 這個值是用來標識設備無線性能等級的，根據終端通訊速率來劃分。
各種 “UE-Category” 和支持速率的對應關係見下表：
手機 4G 網絡用的是哪個類別？
目前手機用的 4G 網絡基本上才普及到 Cat.6，大多還停留在 Cat.4，這要看運營商和射頻終端的支持情況。
劃重點：
- Cat.X 是用來描述用戶終端的能力等級
- Cat.1 是 4G LTE 網絡的一個類別，可以稱爲“低配版”的 4G 終端
- Cat.1 屬於蜂窩物聯網，是廣域網
- Cat.1 通訊速率，上行 5.2Mbps，下行 10.3Mbps
Cat.1 爲什麼火了
NB-IOT 大張旗鼓推了這麼多年，爲什麼 Cat1 成了最亮的仔？eMTC 又怎麼樣了？
這得從一張蜂窩物聯網金字塔圖開始說起：
在蜂窩物聯網應用場景中，只有 10% 的高速業務需求，確有 60% 的超低速業務需求。在高速場景中，LTE Cat.4 以上級別的蜂窩模塊可以滿足需求；在超低速場景中，2G 蜂窩模塊可以滿足需求；在中低速場景中，有 2G/3G 蜂窩模塊可以滿足需求。
如上三種速率的應用場景都有對應的蜂窩模塊滿足要求，那爲什麼還需要 NB-IOT、Cat.1、eMTC 來支撐呢？主要有以下幾個原因：
-
2G/3G 退網的必然
隨着2G、3G的退網成爲必然選擇，基於4G/5G（NB-IoT+4G+5GNR）的物聯網技術將擔當起開啓萬物互聯的大任。
-
5G 的建設，以及更好地利用頻帶
手機等移動終端最終會遷移到 4G/5G 及以上網絡，2G/3G 頻帶被閒置，4G 頻帶被 5G 分擔，爲了更好的利用頻譜資源，那麼需要將網絡接入能力開發給有網絡需求的衆多物聯網設備。
-
NB-IOT 無法滿足中速率及移動特性需求
-
Cat.4 大材小用，成本高
-
政策
近日，工信部辦公廳發佈了 《關於深入推進移動物聯網全面發展的通知》 （以下簡稱《通知》）也明確表示，以 NB-IoT 與 Cat.1 協同承接 2G/3G 物聯連接，提升頻譜利用效率。
-
物聯網特性的需求
-
小尺寸
-
超低功耗
-
成本敏感
-
所處網絡環境差
-
廣覆蓋和超大規模接入需求
百億規模的物聯網設備。
-
-
Cat.1 優勢
- 無縫接入現有 3G/4G 網絡
- 擁有跟 Cat.4 相同的毫秒級傳輸時延，以及支持 100KM/H 以上的移動速度。
由於物聯網特性，3GPP 定義了 Cat.NB-1 級別的 NB-IOT 來承載超低速率應用場景的需求，主要是替代 2G 終端。另外，爲了滿足中低速物聯網設備的網絡需求，使用 3GPP 定義的 Cat.1 和 Cat.M1（eMTC）來替代 Cat.4 級別的 3G/4G 終端。
2G/3G 退網，已經建設多年的 NB-IOT 又無法滿足中低速率場景的網絡需求，而且 NB-IOT 又無法滿足高速移動場景，所以 Cat.1 很快就火了起來，未來很有可能成爲蜂窩物聯網的主要通信制式。
NB-IOT、eMTC 啥情況
NB-IOT 和 eMTC 在 3GPP 中的級別定義
3GPP 在 Release12/Release13 中增加了 Cat0、Cat.M1、Cat.NB-1 三個等級。
-
Cat.0 放棄了對多天線的支持，簡化爲半雙工，峯值速率降低爲 1Mbit/s，終端複雜度降低爲普通 LTE 終端的 40%，初步達到了物聯網的成本要求；
-
Cat.M1 等級的終端信道帶寬和射頻接收帶寬均爲 1.4MHz，也就是我們常說的 eMTC（enhanced Machine-Type Communication，增強型機器類型通信）；
-
Cat.NB-1 接收帶寬僅 180kHz，就是我們的 NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯網）。
Cat.1、Cat.M1（eMTC）和 Cat.NB-1（NB-IoT）全都是用於蜂窩物聯網的。其中，NB-IoT的速率最慢（200Kbps），eMTC 次之（1Mbps），Cat.1 最快（也就上行 5Mbps）。
劃重點：
- NB-IOT 屬於 Cat.NB-1 類別
- eMTC 屬於 Cat.M1 類別
- 速率：Cat.1 > eMTC > NB-IOT
爲什麼 eMTC 沒有火
從上文中可以看到 eMTC 和 Cat.1 共同承載中低速率的物聯網設備網絡需求，但 eMTC 爲什麼沒有火？
上海域格信息技術有限公司市場總監朱凱分析說，eMTC 在國內的發展並不樂觀，eMTC 需要基礎設施建設，而運營商現在正將更多的資源投入到 5G 建設中，很難有多餘的資金投入到 eMTC 建設中，另外國內應用案例有限，可借鑑度不高，開發難度大。
而近日工信部的《關於深入推進移動物聯網全面發展的通知》也沒有過多提到 eMTC，估計涼涼。
NB-IOT 還香嗎
目前市場上有兩種聲音：
- Cat.1 擠佔 NB-IOT 市場，NB-IOT 應用場景狹窄，資費不能平衡網絡運營成本，會淡出市場
- NB-IOT 與 Cat.1 屬於互補關係，且 NB-IOT 是未來 5G 非常重要的一個超大規模低速接入的切片
當然，我更認可後者，NB-IOT 在 5G 中扮演着非常重要的角色。5G 三大場景中的海量機器通信（mMTC）、超高可靠低時延通信（uRLLC）均和物聯網相關。其中 mMTC 將隨着 NB-IoT 技術率先成熟，以及不涉及新空口技術等優勢，會作爲運營商 5G 優先發展的應用場景。
並且在近日工信部《關於深入推進移動物聯網全面發展的通知》也 明確了建立 NB-IoT/4G(含 Cat.1)/5G 協同發展的移動物聯網綜合生態體系爲總體目標，在深化 4G 網絡覆蓋、加快 5G 網絡建設的基礎上，以 NB-IoT 滿足大部分低速率場景需求，以 Cat.1 滿足中等速率物聯需求和話音需求，以 5G 技術滿足更高速率、低時延聯網需求。
在工信部通知中明確提出 “推動 NB-IoT 標準納入 ITU IMT-2020 5G 標準”，這無疑給 NB-IoT 技術產業吃了一顆定心丸。不用擔心 NB-IoT 只是一個過渡性技術，做 NB-IoT 在 5G 時代將其長期存在。
此次工信部同時爲 NB-IOT 和 Cat.1 站臺做背書，足以表明 NB-IOT 依舊很香，Cat.1 前途大好。
NB-IOT 主要特點：
- 廣覆蓋
- 超低功耗
- 低成本
- 大連接
- 低資費
- 支持基站定位
- R14 支持 80KM/H 移動速度
NBIOT 的主要應用場景：
- 智能表計（水錶、電錶、燃氣表）
- 智慧井蓋
- 智慧煙感
- 智能環衛（智能垃圾桶）
- 智能門鎖
Cat.1 現狀
隨着紫光展銳、ASR 等芯片廠商發佈性價比更高的 Cat.1 芯片之後，Cat.1 模組廠商扎堆發佈了自家的模組，使得市場上的 Cat.1 模組價格已經迅速降至 45-60 元，玩家衆多，競爭慘烈，基本重走 NB-IOT 的老路 —— 量未起，價已跌。
Cat.1 芯片原廠：
- 高通 MDM9207-1(2016 年發佈)
- 紫光展銳春藤 8910DM（28nm工藝，集成藍牙和WiFi 室內定位）
- 翱捷 ASR3601
Cat.1 模組廠商（不完全統計）：
- 中移物聯網
- 移遠通信
- 合宙電子
- 移柯通信
- 域格信息
- 廣和通
- 芯訊通
- 高新興物聯
- 美格智能
- 有方科技
- 有人信息
- 信位通訊
- 銳騏(廈門)電子
- 深圳信可通訊
Cat.1 優勢：
- 相對 NB-IOT，其通信速率優勢明顯
- 相對 eMTC，其網絡成本低
- 相對 Cat.4，其具有一定的成本優勢
Cat.1 劣勢：
-
現階段芯片廠家少
國外以高通爲主，輔以 Sequans、Altair。
國內主要是展銳和翱捷。
-
現階段價格偏高
NB-IoT、Cat.1、Cat.4 模組價格：
cat1 的主要市場和應用場景：
Cat.1 仍處於商用初期，落地的應用場景和案例還較少，一些明確的場景包括了共享、金融支付、工業控制、車載支付、公網對講、POS 等等。
總結
工信部辦公廳發佈了《關於深入推進移動物聯網全面發展的通知》（以下簡稱《通知》）同時爲 NB-IOT 和 Cat.1 站臺，未來 NB-IOT 依舊很香，Cat.1 則前途大好。
隨着新基建的啓動，5G 打頭，未來將是 NB-IOT、4G（包括 Cat.1）、5G 共同承載蜂窩物聯網的連接，以應對不同層次的物聯網業務需求。
參考
本文基於互聯網及微信公衆號文章進行彙總總結，如有侵權請聯繫刪除，謝謝。
