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LTE Cat1的作用是什么,弥补NB-IoT和5G的空缺

2020年05月29日 14:56 次阅读

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。

不同等级的服务能力,补齐物联网主要场景

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。

四个视角看Cat 1推出的时机

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。

(1)蜂窝物联网连接方式代际迁移已经开启

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。

来源:Counterpoint

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。

(2)成本向可承受的区间靠近

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。

转载补充内容

Cat 1目前主流芯片厂家有两家,翱捷科技(ASR)和紫光展锐.ASR芯片型号为1601,3601.

ASR 1601芯片模组厂家主要为上海域格, 上海移动远等主流模块厂家。ASR借着前面Cat 4模组的优势,基本上对物联网进行了全覆盖。借着Cat 4的优势能够在短时间内形成规模效应,促进模组成本达到用户可承受的水平。

预计ASR 会在2020第三季度,发布第二代的Cat 1产品,型号为1603,价格会进一步下探。目前尚未收到紫光展锐有进一步的产品迭代。

笔者注意到,近期关于Cat 1话题再次成为一个热议的内容,主要源于本月中旬中国移动合作伙伴大会上紫光展锐发布的全球首颗LTE Cat.1 bis芯片平台春藤8910DM,以及中国移动推出搭载该芯片的模组。

同期,有方科技和广和通两家模组厂商也推出了搭载春藤8910DM的模组产品。紫光展锐在2G模组领域拥有较高市场规模,其平台覆盖了几乎所有国内主流模组厂商,主流模组厂商更容易进一步采用紫光展锐新的Cat 1平台来推出对应的产品,能够在短时间内形成规模效应,促进模组成本达到用户可承受的水平。当然,可以肯定的是,随着紫光展锐的入局以及Cat 1规模的扩大,其他拥有4G基带设计能力的厂商也会随之进入,进一步驱动成本向预期区间降低。

(3)基础设施准备就绪和新的机遇

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。

不过,除了Cat 1基础设施准备就绪外,在国内特殊的背景使得Cat 1面临新的机遇,笔者认为这一机遇源于eMTC在国内进展未达预期。

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。

(4)运营商的动力和决心

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。

在笔者看来,不同运营商对此动力和决心不同,我们以中国移动为例进行分析。

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。

来源:中国移动财报,物联网智库制图

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。

产品设计和推出节奏

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。

fqj

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2030年全球激活的物联网设备数量将达241亿

学自动化的就是万金油?学会这门技术,十倍提升你的职场身价

今天讲一下大家都比较了解且热门的一个专业,自动化专业。从98年开始,自动化专业正式进入高等教育体系,开始有很多学...
发表于 2020-05-25 16:11 383次阅读
学自动化的就是万金油?学会这门技术,十倍提升你的职场身价

智慧消防行业中的余压监控系统研发厂家-翎翔设备

火灾猛于虎,火灾的发生不仅会造成财产损失,还将酿成惨剧。一场场消防事故发生的背后,是一个个悲伤的故事....
发表于 2020-05-25 15:33 55次阅读
智慧消防行业中的余压监控系统研发厂家-翎翔设备

新冠疫情开启了智慧医疗新时代,它将能持续多久

新冠疫情加速了医疗电子的快速发展,智慧医疗的模式也在防疫工作中有了实践,但是疫情过后,智慧医疗又该如....
发表于 2020-05-25 14:55 98次阅读
新冠疫情开启了智慧医疗新时代,它将能持续多久

5G作为新基建细分行业,将带动物联网电子的发展

麦捷科技近日发布2020年第一季度报告,公告显示,202年第一季度实现营收约3.35亿元,同比增长2....
发表于 2020-05-25 14:39 429次阅读
5G作为新基建细分行业,将带动物联网电子的发展

面对后疫情时代 家电行业突破的关键点在哪

由于在在2020这一年里各业界要面临更多的是风暴与至暗时刻,家电行业应该如何布局才能度过危机?
发表于 2020-05-25 14:28 315次阅读
面对后疫情时代 家电行业突破的关键点在哪

5G进入规模应用快车道,移远通信正成为上海海思5...

随着2020年5G的商用落地以及“新基建”政策的推进,5G驶向了规模应用的快车道,也带动着物联网加速....
发表于 2020-05-25 14:12 192次阅读
5G进入规模应用快车道,移远通信正成为上海海思5...

Silicon Labs举办精彩纷呈的线上活动 ...

芯科科技公司近期将在亚太地区举办多场线上活动,为开发人员分享领先的物联网(IoT)无线连接解决方案、....
发表于 2020-05-25 11:47 146次阅读
Silicon Labs举办精彩纷呈的线上活动 ...

物联网应用设计时需要注意的连接器要求

物联网(IoT)专家认为,只有基于无线通信系统的改变星球般的技术才能发IoT的全部潜力。
发表于 2020-05-25 11:33 78次阅读
物联网应用设计时需要注意的连接器要求

网络滞后对物联网设备的影响

物联网技术早在21年前就被提出来了,但一直没有什么实质性的进展和突破,直到工业4.0大浪潮的到来,得....
发表于 2020-05-25 11:31 90次阅读
网络滞后对物联网设备的影响

2020工业物联网的发展趋势

物联网一直是最近讨论最多的技术。从我们如何沟通到我们如何打开房门,一切都被这一不可思议的运动所影响。
发表于 2020-05-25 11:29 262次阅读
2020工业物联网的发展趋势

用于开发具有BLE无线连接的太阳能物联网设备

S6SAE101A00SA1002,太阳能物联网设备套件为开发具有BLE无线连接...
发表于 2020-05-25 09:11 69次阅读
用于开发具有BLE无线连接的太阳能物联网设备

物联网无线传感器节点如何设计

无线传感器节点( WSN )在促进物联网( IoT )发展方面发挥着关键作用。WSN的优点在于,它的功耗极低,尺寸极...
发表于 2020-05-19 06:33 96次阅读
物联网无线传感器节点如何设计

眼动追踪能提供全新人机互动体验

强大的电脑芯片、高效的红外LED以及新型的摄像传感器,让先前复杂的眼动追踪系统如今能够适应消费类电子应用的各种...
发表于 2020-05-18 08:30 118次阅读
眼动追踪能提供全新人机互动体验

东芝推出了TZ1041MBG,希望满足市场物联网设备日益增长的需求

东芝推出了TZ1041MBG,希望满足市场对能够支持多个外部传感器的物联网设备日益增长的需求,其提供一个利用蓝牙的...
发表于 2020-05-18 06:20 105次阅读
东芝推出了TZ1041MBG,希望满足市场物联网设备日益增长的需求

【高手问答】齐非:带你解密物联网与LabVIEW碰撞之美

前言:本期我们邀请到了武汉亚为电子科技有限公司技术总监,深圳物联网协会专家,湖北省软件协会会员,软件评审专家齐...
发表于 2020-05-14 11:28 809次阅读
【高手问答】齐非:带你解密物联网与LabVIEW碰撞之美

与Samsung ARTIK一起使用的十个被低估的传感器

Samsung ARTIK™,一个集硬件、软件、云技术、安全性和合作伙伴生态系统于一体的集成式物联网平台,是众多正在设...
发表于 2020-05-14 07:01 117次阅读
与Samsung ARTIK一起使用的十个被低估的传感器