基于4G LTE打造cat1，可弥补5G和物联网的空缺

从目前蜂窝物联网发展的态势看，LTE Cat 1承担4G物联网连接主力的时机已经开启。其中，Category 1作为最低版参数配置的用户终端等级，让业界能够低成本地设计“低配版”的4G终端，一般简称Cat 1。因此，发展Cat 1网络及相关产业，对于补齐物联网主要场景需求很有意义。不过，目前NB-IoT产业生态已准备就绪，若Cat 1目前能够发力，则确实是一个较好的机会来推动蜂窝物联网代际迁移。

GSMA未来网络专家曾多次在行业峰会上提醒业界：虽然5G备受关注，但直到2025年，4G依然占据最大份额。对于物联网来说，在未来几年中，4G不仅会承担蜂窝物联网连接很大的一个份额，也是运营商蜂窝物联网收入的主要来源。不过，4G物联网连接中也具有明显的结构性特征，其中LTE Cat 1是一个值得关注的分支。从目前蜂窝物联网发展的态势看，LTE Cat 1承担4G物联网连接主力的时机已经开启。

与以往移动通信技术不同，4G LTE给所有用户提供的并非完全相同的同质化服务，LTE网络运营商会通过各种方式对用户进行分层分级，并提供不同的网络能力服务。如根据与用户签订的服务质量（QoS）协议，运营商会为用户提供专门定制化的服务，包括带宽、接入优先级等保障。而业界更为熟悉的分层分级服务，是根据终端接入能力等级提供不同服务能力，即UE Category（用户终端等级）。

根据3GPP相关标准规范，UE category是一系列的在上行/下行中可变的无线性能参数的集合，包含了很多的无线特性，其中最重要的一个就是用户设备支持的速率。各种“UE Category”和支持速率的对应关系如下表中所示：

一般来说，基站和用户终端之间通过UE Category各种参数来确定终端的传输能力，基站根据UE Category来调整自身的参数设定，合理地和用户终端进行通信。从这个角度来看，UE Category也是产业链产品设计各类不同等级终端的依据。其中，Category 1作为最低版参数配置的用户终端等级，让业界能够低成本地设计“低配版”的4G终端，一般简称Cat 1。

当然，“低配版”的4G终端Cat 1在业界也发挥着重要的作用，比如一些手机厂商就考虑用Cat 1芯片来推出4G老人智能手机，因为很多老人机仅需基本通话和数据功能，Cat 1支持VoLTE和低速率数据且成本较低，给手机厂商提供一个新的选择。不过，Cat 1在物联网领域的意义或许更为重要，物联网业界的各位从业者对于类似于以下这个图片应该比较熟悉：

这个金字塔结构揭示了蜂窝物联网连接的分布：60%的物联网连接需要窄带网络提供服务，而中低速率的物联网设备需要Cat 1或eMTC网络提供服务，只有10%左右高速业务需要4G Cat 4以上或5G eMBB提供服务。回顾我们目前蜂窝物联网产业生态，可以明显的看出，窄带业务和高速业务已有成熟的网络和产业生态，而占比30%的中低速率物联网网络和相关产业生态还相对空白。因此，发展Cat 1网络及相关产业，对于补齐物联网主要场景需求很有意义。

2016年，中国电信曾发布Cat 1的商用规划，并推出Cat1模组补贴计划，但过去几年中，Cat 1并未迎来预期中的规模化连接出现。当然，彼时或许并非一个最好时机，而过去几年整个产业发生了很多变化，目前再次推进Cat 1是否一个更好的时机？我们可以从四个视角来考察。

2019年是5G元年，但在未来一段时间中，行业依然呈现的是2G/3G/4G/5G四代移动通信网络共存的局面。这个局面对于站址、频谱等基础设施规划造成很大困难，因此业界希望老一代网络能够加速减频退网，将稀缺资源留给新一代网络。

蜂窝物联网的发展在很大程度上也受到移动通信网络代际升级的影响，开启了连接方式代际迁移之路。根据市场研究机构Counterpoint的数据，未来几年中，蜂窝物联网连接数会经历从2G+4G为主向着NB-IoT+4G为主迁移。

根据Counterpoint数据，到2025年2G/3G物联网连接数已接近忽略不计，因此在蜂窝物联网连接方式代际迁移过程中，原有2G/3G连接就只能由NB-IoT和4G来承接。其中，低频、小包、低移动性、时延敏感性低但对于成本敏感性较高的场景，可以通过NB-IoT来承接；中速率、对时延和移动性有一定要求、支持语音以及成本有一定承受能力的场景，可以通过Cat 1来承接。

此前，国内运营商2G/3G退网的正式规划虽然并未对外发布，但业界已经对其有了明确的预期。由于物联网设备生命周期较长，在2G/3G退网风险下，用户在决策时可能会考虑不采用2G/3G的连接方式，但彼时NB-IoT网络覆盖和产业链还不成熟，加上中低速率的物联网应用缺乏新的连接方式，用户并没有太多可选项，导致其还是只能选择传统的2G/3G。

不过，目前NB-IoT产业生态已准备就绪，若Cat 1目前能够发力，则确实是一个较好的机会来推动蜂窝物联网代际迁移。新增的中低速率终端通过Cat 1连接，存量的中低速率2G/3G终端在2025年前也有相当部分已到生命周期终结，可以替换成Cat 1，从而将2G/3G的部分连接迁移到4G上。

数年前，4G物联网规模较小，相关硬件成本还居高不下，产业链相关企业的目光更多还聚焦于Cat 4及以上的产品开发和推广。而经过几年的发展，4G物联网产业生态得到快速发展，芯片、模组设计生产工艺更加成熟稳定，硬件成本大幅下降，参与者的数量也比较丰富，4G物联网模组价格已开始进入70元以下区间。

由于Cat 1隶属于4G系列，完全可以直接复用4G现有资源。在目前背景下，借助已成熟的4G产业链，Cat 1作为低配版4G，仅需在现有4G产品上做小幅裁剪改动，就有可能快速推向市场并将成本降至业界预期的区间。早在2017年，中国电信就宣布Cat 1可以开启商用。由于基于现有的4G网络，对于各家运营商来说，Cat 1在网络方面并不需要额外的投资，可说是基础设施侧已准备就绪。

在过去几年中，中国的运营商建成了全球规模最大的4G网络，网络覆盖广度和深度远远领先于海外运营商。根据工信部最新数据，截止今年9月底全国4G基站总数已经达到519万个，占所有基站数比例为64.2%。如此规模的网络基础设施，为全国移动通信用户提供一个可以随时随地接入的环境。Cat 1借助4G网络基础设施的建设，同样可以为物联网用户提供随时随地接入的机会，可以说是其网络基础设施不弱于2G/3G以及NB-IoT，为物联网连接向Cat 1迁移打下较好基础。

eMTC由于其1Mbps速率、支持移动性、VoLTE等特性，可以承接中低速率2G/3G物联网连接，在一定程度上对Cat1形成替代。不过，国内eMTC发展面临着来自多方面的困难，笔者认为主要包括：投资方面，运营商将更多资源投入到5G建设中，eMTC建设很难获得资金预算；产业生态方面，由于缺乏基础设施支持，国内这方面参与厂商非常有限；应用案例方面，主要集中在海外，但这些案例在国内并不一定能够借鉴。

由于多方面的困难，国内产业界对于eMTC预期不高，中低速率蜂窝物联网的连接方案没有太多替代方案，最终可能主要会选择Cat 1，这是Cat 1能够快速发展的一个机遇。

行业趋势形成、成本降低、网络基础设施准备就绪，这三个条件还不足以驱动Cat 1的快速发展，还需要看这个游戏中主导者的态度，在这个领域运营商的态度就非常重要，当运营商有极大的动力和决心时，在其他条件已具备情况下，这一产业会得到快速发展。

在过去十多年中，中国移动运营着一张全球最好的2G网络。目前，虽然中国移动战略规划中还未明确2G退网时间表，业界舆论不断给其增加退网的压力。这张网络退出服务过程中，带来的负面影响能够降至最低是中国移动希望看到的。

根据公开数据，截止2019年6月底，中国移动已有超过6.9亿物联网连接。这一规模的连接数中，绝大多数仍然是通过2G实现的，2018年中国移动2G物联网连接数以每月3000万的速度增长。如此大的规模以及快速的增长实际上在一定程度上让其背上沉重的“包袱”，物联网用户的代际迁移难度越来越大。从这个角度来看，中国电信、中国联通由于2G存量物联网用户较少，没有太多历史“包袱”，2G退网阻力就非常小。

在用户对2G退网风险存疑时，能够给用户哪些新的选择，这是中国移动必须慎重考虑的问题。在此背景下，Cat 1网络成熟和产品推出，给用户一个合适的选择。从这个角度出发，或许其对于推动Cat 1的动力和决心很大。另一方面，我们看到的是运营商在物联网收入的改变，促使其对物联网连接向Cat 1迁移有更大的动力。还是以中国移动为例，根据中期财报数据，中国移动物联网业务的“剪刀差”趋向于闭合，即物联网连接增速和物联网收入增速之间的差距正在缩小。

在过去两年的时间里，中国移动物联网连接数一直保持远超100%的速度增长，而收入增速基本保持在50%以下；但2019年上半年中，中国移动物联网收入增速依然保持在40%-50%的区间，连接数增速却降到了80%以下，下降的连接增速和上升的收入增速并存。可以看出，物联网连接背后带来的平均收入正在逐渐提升，ARPU值有所增加，2019年上半年，中国移动物联网业ARPU值为1.25元/月，这个数字相比2018年全年不足1.14元/月已经开始回升。

为了保证持续的连接数和收入增长，增加更多高价值产品的销售非常必要。与以往2G以及NB-IoT相比，Cat 1作为4G连接，能够带来ARPU值的提升，加速“剪刀差”的闭合。在国资委对于央企高质量发展考核的大背景下，提升高价值产品销售成为一个重要手段。从这个角度来看，运营商有很大的动力和决心，推动2G/3G中速率业务向Cat 1迁移。

从以上4个角度的分析，可以看出Cat 1的推出是一个较好的时机。不过，蜂窝物联网连接代际迁移也需要一个过程，相关产品设计和推出节奏需要有详细的规划。由于面对的是中低速率的场景，尤其是一些中速率的应用，用户面对的环境相对复杂，产品设计中需要有更全面的考虑。

举例来说，电梯媒体对于数据带宽有一定要求，但对数据实时性要求不高，可以采用Cat 1替代Cat 4降低媒体运营商成本，但是电梯媒体屏幕上有时会增加一些观众互动的需求，如分众、新潮等屏幕推广广告中常常会引导观众打开手机蓝牙发送优惠券。又如，现有的各类共享业态如共享单车都将蜂窝和蓝牙连接作为标配。在这些场景下，若物联网模块能够将Cat 1和蓝牙集成进来，则会加速客户的产品开发。

公开资料可以看到，紫光展锐春藤8910DM支持LTE Cat.1 BIS、GSM双模，并集成了蓝牙、Wi-Fi室内定位、VoLTE。由于商用初期时，Cat 1的相应场景和案例还较少，一些明确的场景都有多样化的需求。类似的集成化产品设计，在Cat 1商用初期，对于很多中速率场景中复杂环境情况下有较好的支持。

当然，随着产业的进一步发展，当Cat 1相关业态中有了大量的落地形态后，具体场景有规模化需求后，此时各类定制化的单模产品或许会进入各类厂商的推出计划中。

由于中低速率物联网连接远远高于高速率物联网连接，因此可以预计，未来4G物联网连接的结构中，Cat 1将占据主力地位，高于Cat 4及以上的连接。当前，Cat 1商用时机已经开启，未来期待通过业界共同努力，加速物联网连接代际升级。

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