物聯網通信最初依賴于2G網絡(GSM/GPRS),因此2G網絡在物聯網領域越來越成熟。物聯網行業和通信行業的快速增長伴隨著3G和4G網絡的出現。3G網絡由于開發生命周期較短,占據的市場少而被淘汰,而4G網絡以高速率、低時延的優勢廣泛應用于快速傳輸場景。
在5G網絡時代到來之際,退出2G、3G網絡已成為不可阻擋的趨勢,這一目標已在多個領域達成。2009年,國際主流運營商紛紛停止2G網絡投資。例如,美國AT&T于2017年1月1日正式關閉2G網絡并重新部署4G網絡,2016年Telstra也是如此;日本、韓國、芬蘭等也紛紛效仿。目前,中國聯通已停止使用其2G網絡,中國移動已關閉其3G網絡并削減其2G頻段。2G網絡的退出是大勢所趨。
不僅如此,在2G網絡退出之前,2G通信設備的產量已經減少。美國在2009年停止了2G終端的銷售,日本在2015年也停止了銷售。中國銷售的2G終端只是針對低端市場的老年手機、無線模塊等。隨著2G網絡的退出,2G終端將更快地退出歷史。
伴隨著網絡退出的高潮,低速率物聯網市場將經歷2G和3G通信設備被4G、NB-IoT、eMTC和Cat 1取代的創新。
NB-IoT:帶寬窄(180kHz)、低速率、高延遲、移動性差、覆蓋率低(特定NB網絡)、半雙工;
4G:速度快、時延低、覆蓋率高、移動性強、功耗大、成本高;
Cat 1:帶寬20MHz,中低速率,低延遲,高覆蓋,移動性強,技術成本低,硬件建設成本低,低功耗(相對4G),全雙工,老而獨創的技術
Cat M:帶寬1.4Mhz,中低速率,低延遲,移動性強,支持低功耗,可選半雙工和全雙工;技術成本低,硬件建設成本高,需要獨立網絡支持(低覆蓋)。
未來,4G、5G等高帶寬技術將在高速率、低時延物聯網市場占據主導地位,中低速率物聯網市場將逐步采用NB-IoT。但是,作為新興技術,NB和Cat M需要獨立的網絡,覆蓋范圍有限。相比之下,Cat 1 可以直接與當前的 LTE 4G 網絡配合使用,具有高覆蓋、低延遲和低功耗的特點。這些優勢使 Cat 1 適用于當前的中低速物聯網市場。而且,Cat 1的成本幾乎與Cat M相當,因此可以說NB和Cat M將主導物聯網市場的未來。然而目前,Cat 1 無疑是最適合扮演這個角色的設備。
Cat代表UE-Category,其中UE代表用戶設備,category表示一個類別。Cat-X 值用于衡量用戶終端設備的無線性能。簡單來說,UE-Category就是用來劃分終端速率(等級)的。
根據第三代合作伙伴計劃(3GPP)的假設,Cat-1的表現是最終服務于物聯網市場。“實現低功耗、低成本的LTE”對于物聯網發展尤為重要。
UE-Categories與其支持率的對應關系如下表所示。
LTE Cat 1的主要功能:
所需的總帶寬:20 MHz
峰值下載速率:10 Mbps
峰值上傳速率:5 Mbps
電力需求:低
雙工:全雙工
傳輸功率電平:23 dBm
Cat 1 可以應用于許多中低速率的物聯網行業,例如自助設備、POS 設備、工業控制、農業監控和消防。憑借完善的網絡和高適用性,Cat 1 可以快速適應市場應用。因此,Cat 1 必將引領中低速物聯網產業的快速發展。