對於物聯網設備來說，通信模塊肯定是必不可少。前幾年的物聯網市場，NB-IoT也一直是非常的火爆，不過自去年年底以來，Cat.1迅速成為了物聯網領域的“網紅”，芯片廠商、模組廠商、運營商都在紛紛力推Cat.1。那麼，Cat.1真的是一個新的趨勢嗎？
什麼是Cat.1？
Cat.1中的“Cat”並不是指“貓”，而是Category的縮寫，Cat.1的全稱是LTE UE-Category 1（UE是指User Equipment），是對於LTE網絡下用戶終端設備的無線性能的一種分類。
根據3GPP的定義，將UE-Category劃分為1-15共15個等級，其中，Cat.1-5由2009年3月3GPP發佈Release 8版本定義，Cat.6-8由2011年3GPP發佈的Release 10定義。隨後的Release 11定義了Cat.9-12，Release 12定義了Cat.13-15。
其中，Cat.1主要就是針對物聯網應用的，其下行速率最高可達10Mbps，上行速率最高可達5Mbps。但是，由於當時Cat.1終端需要使用2根天線，這在當時，對於一些對於體積要求較高的可穿戴設備來說並不友好。
為了應對物聯網設備更為多樣化的應用場景，3GPP還在Release 12版本中新增加了針對物聯網市場的新終端設備的無線性能等級Cat.0，放棄了對MIMO（多天線）的支持，簡化為半雙工，峰值速率降低為1Mbps，終端複雜度降低為Cat.1的50%左右。雖然Cat.0終端的信道帶寬降至1.4MHz，但其射頻接收帶寬仍達到了和Cat.1一樣的20MHz。
隨後，3GPP在R13中又新增了Cat.M1（即eMTC，增強型機器類型通信）和Cat.NB-1（即NB-IoT）。其中，eMTC的信道帶寬和射頻接收帶寬均為1.4MHz，最高數據傳輸速率1Mbps，終端複雜度進一步降低。而NB-IoT的帶寬大約為180KHz，支持100Kbps以下速率傳輸低流量數據。
可以看到，eMTC和NB-IoT都主要是針對低速率、低功耗、低成本的物聯網應用。而針對中速率的物聯網應用市場，主要就是Cat.1。隨著近年來物聯網及可穿戴市場的爆發，越來越凸顯了LTE缺乏單天線標準的缺憾。於是在2017年，LTE Cat.1 bis正式成為LTE單天線UE等級。
2G、3G加速退網，Cat.1的機會來了
眾所周知，在前幾年的物聯網市場，NB-IoT得益於其強連接、高接入量、超低功耗、深度覆蓋、低成本、高安全可靠性等優勢，得到了全球眾多運營商和物聯網廠商的力推，並且已經在智能水錶、電錶、燃氣表、路燈等眾多場景得到了廣泛應用。這類場景具有靜止、數據量小、時延要求不高等特點，但對功耗、成本、網絡覆蓋等有較高的要求。
相比之下，eMTC、Cat.0、Cat.1雖然具有傳輸速率更高、低延時、支持移動性、支持VoLTE語音通信等優勢，但是，卻並未得到廣泛的應用，再加上運營商固有的3G網絡，使得相互之間，在一定程度上也存在著相互可替代性，這對其發展形成了一定的阻礙。由於產業未形成合力，也致使此前eMTC、Cat.0、Cat.1的產品相對較少，成本也難以快速下降，所以一直以來，eMTC、Cat.0、Cat.1都不溫不火。
那麼為何近期Cat.1突然就火了起來呢？
2019年10月，工業和信息化部新聞發言人、信息通信發展司司長聞庫表示，我國移動通信的網絡在2G/3G退網條件已經逐步成熟。顯然，這也意味著國內的2G/3G網絡的退網將進一步加速。
2020年3月10日，工信部發布了《關於深入推進移動物聯網全面發展的通知（徵求意見稿）》，明確了2/3G轉網的相關要求。比如基本原則中就提到，“鼓勵2G/3G用戶儘快遷移轉網”；建設目標中提到，“通過Cat.1配合滿足中等速率物聯網需求和語音需求”。這則意見稿發佈，也成為了引爆Cat.1市場的一個導火索。
2G/3G退網已成大勢所趨
在移動通信市場，隨著通信技術的不斷升級，運營商的資本支出和運營支出也在不斷的攀升，同時可以利用的頻譜也越來越緊張，特別是在一些頻譜需要拍賣的國家和地區，頻譜資源已經變得越來越昂貴和稀缺。2G或3G網絡的逐步清頻退網成為了全球運營商可選擇的解決方案。
從全球範圍來看，自2008年之後，日本、新西蘭、泰國、厄瓜多爾等國的運營商就已經開始關閉2G網絡。2017年時，全球運營商開始密集關閉2G網絡：新加坡三大運營商M1、Singtel、StarHub；美國運營商AT&T；加拿大運營商Bell、Telus和Sask Tel、澳大利亞運營商Optus、Vodafone等都相繼在2017 年關停了2G網絡。
而進入2018年之後，更多的運營商宣佈啟動2G/3G清頻和退網，中國、美國、泰國、墨西哥、巴西、沙特、科威特和俄羅斯等國家的主要運營商都相繼宣佈2G/3G 的退網時間點。2019年10月，越南信息通信部也披露了2022年初開始關閉該國2G網絡的路線圖，以增加4G/5G的頻譜存量。
從國內來看，三大運營商幾年前就已經開始了2G/3G網絡清頻和退網的工作。
中國聯通在2016年報中就已提出，要加快推進2G/3G網絡減頻減容，重耕 900MHz頻譜，有序部署4G。2018年4月13日，中國聯通率先在官方微博上正式宣佈：將有序推進2G網絡減頻工作。預計將在2019年底完成整個2G網絡關閉的進程。
2017年，中國電信就開始對覆蓋2G/3G的800M Hz頻段進行了重耕，將800M Hz頻段轉為4G、物聯網等使用。中國電信在大力推動VoLTE商用，也是在加速2G、3G用戶的退網。
與其他兩大運營商不同，中國移動是先逐步關閉3G TD-SCDMA網絡，然後逐步關閉2G網絡。早在2018年的年底，中國移動就表示了：未來的5G終端產品僅會支持NR/-LTE/LTEFDD/WCDMA/GSM的模式，而3G網絡的TD-SCDMA則會被淘汰。根據中國移動發佈的《5G終端產品指引》裡的內容顯示，在2020年之前中國移動將會把大部分地區的3G網絡關閉，並提高5G網絡的建設速度和基站的佈局。至於2G網絡，中國移動將會在2019年12月之前完成30%~40%省份的騰退工作，2020年5月之前完成全部的騰退工作。
總的來說，從全球範圍來看，運營商對於2G、3G網絡的清頻和退網或者是重耕，將其應用於4G網絡，非常有利於運營商的成本控制。而根據沃達豐的預測也顯示，2025年全球大部分國家和地區的2G、3G網絡都將退網。
但是，隨著2G、3G網絡的關閉，有大量的中低速率的網絡應用需要切換到NB-IoT或者包括eMTC、Cat.0、Cat.1和Cat.4在內的LTE網絡上來。
面向30%的物聯網市場，Cat.1的時代來了？
不過，我們前面有提到，NB-IoT、eMTC主要都還是針對低速率的物聯網市場，而對於中速率的網絡應用需求來說，LTE Cat.1無疑是一個很好的選擇。
在4月2日上午的移遠通信LTE Cat 1在線研討會上，天翼物聯科技有限公司解決方案部專家陳建華也表示，Cat.1和NB-IoT會成為承接2G/3G轉網業務的有效手段，NB-IoT承接低速需求，Cat.1承接中速需求和話音需求。
雖然Cat.4也能夠承載一些中速率的場景的需求，但是其下行最高150Mbps、上行最高50Mbps的能力必然會帶來很大的浪費，並且Cat.4的成本和功耗也更高。而對於絕大多數的中速率的物聯網應用來說，下行最高10Mbps，上行最高5Mbps的Cat.1即可應對。另外，Cat.1不僅支持全頻段，還擁有與Cat.4相近的覆蓋能力，可以以更低的成本和功耗滿足各種中速率的場景需求。
根據業內的預估，按照高中低網絡速率劃分，蜂窩物聯網連接分佈大致是：高速率10%、中速率30%、低速率60%。也就是說，Cat.1面向將是30%的物聯網市場的需求，這無疑是一個巨大的市場機會。
移遠通信公佈的預測數據也顯示，2018年-2023年全球蜂窩物聯網市場需求將達到6倍的增長，其中LTE Cat.1的市場平均年增4000萬（這裡應該指的是終端數量）。
另一組數據也顯示，截至2020年，物聯網蜂窩模組應用領域將實現30億連接，其中10億連接都將是Cat.1和Cat.4覆蓋的範圍。
另外，在上個月底的紫光展銳公開課《展銳和Cat.1的那些事兒》上，紫光展銳智能物聯副總裁鮮苗也表示，在2025年，全球物聯網蜂窩連接數將突破50億大關。隨著2G、3G逐漸向4G的轉網趨勢，在未來3-5年，Cat.1或將是蜂窩物聯網主要的通訊制式，這也意味著Cat.1面對的將是千萬級甚至是億級的市場。
“屬於LTE Cat.1的時代來了！”天翼物聯科技有限公司解決方案部專家陳建華在今天的移遠通信LTE Cat 1在線研討會上這樣說到。
陳建華表示，Cat.1有著四大優勢：
1、功耗小，終端側的芯片複雜度降低（採用專用的Cat.1芯片，硬件架構更簡單），能夠有效降低功耗；（據移遠通信透露，其Cat.1模組在空閒模式下，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、覆蓋廣：Cat.1可以依託現有的4G網絡，實現良好的網絡覆蓋（有4G信號的地方就可以覆蓋Cat.1），能夠有效規避2/3G退網帶來的風險；
3、成本低：相比Cat.4的成本要低30%；
4、部署易：運營商無需升級網絡或獨立建網，只需在現有的4G LTE網絡側進行配置，即可接入Cat.1終端。
此外，Cat.1由於是依託現有的LTE網絡，因此也就具有LTE網絡固有的低延遲和良好的移動性，並且可支持語言通話。
芯片廠商、運營商、模組廠紛紛湧入
當下Cat.1市場的火爆並非偶然。早幾年前，高通、Sequans、Altair等芯片廠商就已經推出了Cat.1芯片，此後國產芯片廠商紫光展銳、ASR（翱捷科技）也開始了相應的研發，並於去年推出了自己的Cat.1芯片。在芯片廠商推出Cat.1芯片的同時，模組廠商也紛紛推出了相應的模組產品。
早在2015年1月，通信芯片廠商Sequans就率先發布首款LTE Cat.1芯片——Calliope，主要面向超低成本和超低功耗的應用，包括穿戴式和物聯網市場。2017年國外運營商T-Mobile還曾推出過配有Sequans LTE Cat 1模塊服務的全新物聯網數據計劃。
2015年下半年，Altair也有推出低成本，低功耗的支持Cat.1的單模LTE芯片。2016年3月，中興物聯還與Altair合作，推出了Cat.1模塊產品ME3610。
2015年下半年，高通也推出了其首款Cat.1芯片——MDM9207-1，整合 ARM Cortex-A7 處理器，以及 GPS、北斗、Glonass 以及 Galileo 定位系統。同時還整合了802.11ac Wi-Fi和藍牙4.1 BLE。
2019年9月，翱捷科技就推出了Cat.1與GSM雙模的芯片ASR3601/1601，適用於功能手機、對講機、可穿戴等領域。移遠通信、域格通信等模組廠商都有推出基於ASR芯片的Cat.1模組。去年年底，360公司推出的W906兒童手錶就採用了ASR3601 CAT1多模芯片。
另據移遠通信副總經理孫延明介紹，其Cat.1模組在空閒模式下，功耗比Cat.4降低了50%；工作模式下，功耗也比Cat.4降低了50%。在成本方面，目前Cat.1模組也已經控制到40元人民幣左右。
2019年11月，紫光展銳也推出了旗下首款LTE Cat.1bis和GSM雙模芯片——春藤8910DM。採用28nm成熟工藝，上行速率達5Mbps，下行速率達10Mbps，並擁有高集成度，同時集成了藍牙通訊和Wi-Fi室內定位，支持VoLTE。可廣泛應用於共享經濟、金融支付、公網對講、能源、工業控制等場景。
與此同時，三款搭載春藤8910DM的模組產品：中國移動ML302， 有方N58和廣和通L610也正式推出。
除了芯片廠商和模組廠商之外，國內的運營商也在力推Cat.1。因為，與以往2G、NB-IoT、eMTC網絡相比，Cat.1作為4G連接，傳輸速率更高，應用場景更廣，OEM/ODM廠商可以聯合運營商進行平臺化運營，在銷售產品的同時，提供數據服務，可大幅提升ARPU值。
早在2016年，中國電信就開始了Cat 1的商業佈局，攜手合作夥伴成功實現了多個物聯網解決方案的落地。此外，中國電信還出了Cat1模組補貼計劃。據中國電信物聯網運營中心負責人就曾透露，中國電信2017年將會投入億元補貼物聯網模塊，拉動產業鏈整體發展。其中，2億元用於物聯網重點模塊產品直補，包括Cat.1單模產品補貼和 NB-IoT 產品補貼。Cat.1單模產品補貼額為40元/模塊，NB-IoT 產品補貼額20元/模塊；均設置在網時長、補貼率等門檻。隨後在2017年7月，中國電信還公佈了12款物聯網入庫模塊，其中Cat.1模塊和NB-IoT模塊各佔一半。
但是此後，Cat.1的發展並未如中國電信預期的那樣，實現規模化的商用。究其原因，主要還是因為當時的Cat.1芯片及模組成本高昂。當時業界的Cat.1模組主要都是基於高通MDM9207-1芯片的，成本超過百元。
2016年6月，高通就曾對外宣佈，其IoT物聯網芯片已經獲得了全球60多家OEM廠商的採納，贏得了超過100項產品設計。這些產品大都是基於高通MDM9207-1芯片。這也不難看出，當時高通在Cat.1領域的強勢。而在2019年以前，國內的模組廠商所推的Cat.1模組也基本都是基於高通芯片方案的。
2020年3月，移遠通信就對外宣佈，其所推出的EX2x和EG9x兩大系列Cat 1模組，在全球市場出貨量已超過500萬片。移遠通信在全球LTE Cat 1模組市場出貨已經超過500萬片規模。而這其中絕大部分也都是基於高通的芯片方案。據芯智訊瞭解，雖然，移遠通信去年1月正式推出了基於ASR平臺的Cat.1模組樣品。但是，根據官方預計，今年5月，其基於ASR平臺的Cat.1模組出貨規模才會達到百K級。
而現在，隨著紫光展銳、ASR等多家國產芯片廠商的Cat.1芯片的陸續推出，以及眾多模組廠商的跟進，再加上2G/3G加速退網的刺激之下，Cat.1市場開始火爆，但是在Cat.1模組出貨量真正爆發之前，其成本就已經也在快速降低。
據移遠通信副總經理孫延明介紹，隨著國產化和市場規模的增長，此前NB-IoT模組從最初的100多塊，到現在已降至了十幾塊，Cat.1模組也在複製這一走勢，目前國產Cat.1模組成本已經可以控制到了40以內。
隨著Cat.1市場的火爆以及芯片及模組成本的降低，也使得中國電信一直在Cat.1上的大力投入迎來了收穫。
據天翼物聯科技有限公司解決方案部專家陳建華透露，目前中國電信NB-IoT基站已部署超過40萬站，支持Cat.1的基站更是超過150萬站，已實現連續覆蓋。陳建華強調，中國電信在2016年就已經對800M做重耕，就是在為2G/3G退網做準備。目前電信4G覆蓋率已達到96%以上，很多偏遠地區都已覆蓋。而電信的NB-IoT和cat.1都會部署在800M黃金頻段。
另據芯智訊瞭解，目前中國電信針對Cat.1模組依然有著補貼政策。
相比之下，中國移動此前對Cat.1似乎並不感冒，其更多的物聯網應用依然是依託於2G網絡網絡來實現。根據公開數據，截止2019年6月底，中國移動已有超過6.9億物聯網連接。這一規模的連接數中，絕大多數仍然是通過2G實現的。數據顯示，2018年之時，中國移動2G物聯網連接數仍以每月3000萬的速度在增長。
顯然，在2G/3G加速退網的趨勢之下，中國移動的物聯網用戶的遷移急需提速。因此，我們也看到，在去年11月的中國移動全球合作伙伴大會上，中國移動旗下的中移物聯網布了中國移動OneMO管理平臺，以及兩款LTE模組ML302（Cat.1）和ML303（Cat.4）。
此外，中國聯通也在加碼Cat.1。近日，在聯通物聯網有限責任公司Cat.1公網數字對講PCBA採購項目(招標編號：YT09202000160ZB)對外招標項目中，國產模組廠商美格智能基於紫光展銳9810DM的Cat.1芯片的PCBA方案成功中標，該項目總採購量50萬片，規模創下運營商對講方案招標之最。
小結：
可以預見的是，隨著2G/3G退網的加速，Cat.1無疑將成為承接中速率的物聯網需求的首選。而在眾多國產Cat.1芯片及模組廠商的努力下，以及運營商的助推之下，Cat.1的價格正變得越來越有吸引力，而隨著後續出貨量的持續放大，其成本或將降到與NB-IoT模組相近的水平，而這個時間點可能是在明年。不過，Cat.1並不會對NB-IoT形成替代，二者並不是競爭關係，而是互補關係。 但是Cat.1確實會對於eMTC形成擠壓。
— The End —
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