谈一谈CAT-1
ONE
什么是CAT-1
Cat.1中的“Cat”并不是指“猫”,而是Category的缩写,Cat.1的全称是LTE UE-Category 1(UE是指User Equipment),是对于LTE网络下用户终端设备的无线性能的一种分类。
根据3GPP的定义,将UE-Category划分为1-15共15个等级,其中,Cat.1-5由2009年3月3GPP发布Release 8版本定义,Cat.6-8由2011年3GPP发布的Release 10定义。随后的Release 11定义了Cat.9-12,Release 12定义了Cat.13-15。
其中,Cat.1主要就是针对物联网应用的,其下行速率最高可达10Mbps,上行速率最高可达5Mbps。但是,由于当时Cat.1终端需要使用2根天线,这在当时,对于一些对于体积要求较高的可穿戴设备来说并不友好。
为了应对物联网设备更为多样化的应用场景,3GPP还在Release 12版本中新增加了针对物联网市场的新终端设备的无线性能等级Cat.0,放弃了对MIMO(多天线)的支持,简化为半双工,峰值速率降低为1Mbps,终端复杂度降低为Cat.1的50%左右。虽然Cat.0终端的信道带宽降至1.4MHz,但其射频接收带宽仍达到了和Cat.1一样的20MHz。
随后,3GPP在R13中又新增了Cat.M1(即eMTC,增强型机器类型通信)和Cat.NB-1(即NB-IoT)。其中,eMTC的信道带宽和射频接收带宽均为1.4MHz,最高数据传输速率1Mbps,终端复杂度进一步降低。而NB-IoT的带宽大约为180KHz,支持100Kbps以下速率传输低流量数据。
可以看到,eMTC和NB-IoT都主要是针对低速率、低功耗、低成本的物联网应用。而针对中速率的物联网应用市场,主要就是Cat.1。
TWO
CAT-1的机会在哪里?
2019年10月,工业和信息化部新闻发言人、信息通信发展司司长闻库表示,我国移动通信的网络在2G/3G退网条件已经逐步成熟。显然,这也意味着国内的2G/3G网络的退网将进一步加速。
2020年3月10日,工信部发布了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知(征求意见稿)》,明确了2/3G转网的相关要求。比如基本原则中就提到,“鼓励2G/3G用户尽快迁移转网”;建设目标中提到,“通过Cat.1配合满足中等速率物联网需求和语音需求”。这则意见稿发布,也成为了引爆Cat.1市场的一个导火索。
从全球范围来看,自2008年之后,日本、新西兰、泰国、厄瓜多尔等国的运营商就已经开始关闭2G网络。2017年时,全球运营商开始密集关闭2G网络:新加坡三大运营商M1、Singtel、StarHub;美国运营商AT&T;加拿大运营商Bell、Telus和Sask Tel、澳大利亚运营商Optus、Vodafone等都相继在2017 年关停了2G网络。
而进入2018年之后,更多的运营商宣布启动2G/3G清频和退网,中国、美国、泰国、墨西哥、巴西、沙特、科威特和俄罗斯等国家的主要运营商都相继宣布2G/3G 的退网时间点。2019年10月,越南信息通信部也披露了2022年初开始关闭该国2G网络的路线图,以增加4G/5G的频谱存量。
从国内来看,三大运营商几年前就已经开始了2G/3G网络清频和退网的工作。运营商对于2G、3G网络的清频和退网或者是重耕,将其应用于4G网络,非常有利于运营商的成本控制。而根据沃达丰的预测也显示,2025年全球大部分国家和地区的2G、3G网络都将退网。随着2G、3G网络的关闭,有大量的中低速率的网络应用需要切换到NB-IoT或者包括eMTC、Cat.0、Cat.1和Cat.4在内的LTE网络上来。
NB-IoT、eMTC主要都还是针对低速率的物联网市场,而对于中速率的网络应用需求来说,LTE Cat.1无疑是一个很好的选择。NB-IoT承接低速需求,Cat.1承接中速需求和话音需求。
虽然Cat.4也能够承载一些中速率的场景的需求,但是其下行最高150Mbps、上行最高50Mbps的能力必然会带来很大的浪费,并且Cat.4的成本和功耗也更高。而对于绝大多数的中速率的物联网应用来说,下行最高10Mbps,上行最高5Mbps的Cat.1即可应对。另外,Cat.1不仅支持全频段,还拥有与Cat.4相近的覆盖能力,可以以更低的成本和功耗满足各种中速率的场景需求。
根据业内的预估,按照高中低网络速率划分,蜂窝物联网连接分布大致是:高速率10%、中速率30%、低速率60%。也就是说,Cat.1面向将是30%的物联网市场的需求,这无疑是一个巨大的市场机会。

THREE
CAT-1的优势
属于LTE Cat.1的时代来了!Cat.1有着四大优势:
1、功耗小,终端侧的芯片复杂度降低(采用专用的Cat.1芯片,硬件架构更简单),能够有效降低功耗;(据移远通信透露,其Cat.1模组在空闲模式下,功耗比Cat.4降低了50%;工作模式下,功耗也比Cat.4降低了50%。)
2、覆盖广:Cat.1可以依托现有的4G网络,实现良好的网络覆盖(有4G信号的地方就可以覆盖Cat.1),能够有效规避2/3G退网带来的风险;
3、成本低:相比Cat.4的成本要低30%;
4、部署易:运营商无需升级网络或独立建网,只需在现有的4G LTE网络侧进行配置,即可接入Cat.1终端。
此外,Cat.1由于是依托现有的LTE网络,因此也就具有LTE网络固有的低延迟和良好的移动性,并且可支持语言通话。

可以预见的是,随着2G/3G退网的加速,Cat.1无疑将成为承接中速率的物联网需求的首选。而在众多国产Cat.1芯片及模组厂商的努力下,以及运营商的助推之下,Cat.1的价格正变得越来越有吸引力,而随着后续出货量的持续放大,其成本或将降到与NB-IoT模组相近的水平,而这个时间点很快就会来临。Cat.1并不会对NB-IoT形成替代,二者并不是竞争关系,而是互补关系。 但是Cat.1确实会对于eMTC形成挤压。

