旧貌换新颜的LTE Cat.1 ——讲述LTE Cat.1技术的浮沉
题记
说起通信技术， 2G、3G、4G、5G这几种技术历历在目。但是，在通信市场中，经常有新技术或者新应用的产生：为了实现更好的低功耗，便有了NB-IoT技术，为了加快上下行速率，又提出了CAT-M技术。现在2G，3G网络面临退出通信市场的境地，逐渐淡忘的CAT.1技术又再次被炒热。
01什么是CAT.1
大家熟悉的3GPP用Cat.X划分终端速率等级，设计不同的速率等级有不同的上下行速度。暂时国内支持最大的速度等级为Cat.4（移动，联通和电信都支持Cat.4）。但是伴随着2G,3G退网进一步实施，NB网络又无法满足现在物联网的数据传输速度和移动速度等应用需求，默默无闻的CAT.1网络就再次呼吁而出。
为了使大家有个直观印象，做了网络等级对比说明（上下行速度单位为Mbps）：
Cat.1在2009年列为物联网系统的应用标准，而在市场上，对应的模组在2015年出现，是我们熟悉的智能穿戴类产品，但是由于当时技术和价格的限制，导致这些年一直默默无闻，直到2020年再次进入大家的视线。
02CAT.1网络的国内市场布局
2020年3月10日，工信部发布《关于深入推荐移动物联网全面发展的通知（征求征求意见稿）》明确指出，2G、3G用户应尽快迁移转网，通过Cat.1配合满足中等速率物联需求和语音需求的意见。
另外，由于全球的4G 基站均支持CAT.1网络，运营商无需额外升级基站的硬件配置，只需对基站的参数进行配置，可以实现Cat.1终端接入网络。因此三家运营商针对这个蛋糕，出现了三分天下的情形。
中国电信在2016年就表示商用Cat.1之后就显得默默无闻。随着NB-IoT技术的发展，中国电信占领了80%的低速物联网份额。今年电信再次将Cat.1提高到战略高度，就是希望在中速物联网市场占据一席之地。
中国移动在2019年下半年推出Cat.1模组ML302，中国移动希望利用自身2G物联网庞大用户群和网络的优势，助力物联网客户快速切换，统治Cat.1的物联网市场。
中国联通为了占领Cat.1物联网市场，显得力量不足。在2020年3月和紫光展锐合作达成基于Cat.1的eSIM模组领域战略合作协议，希望利用eSIM技术在Cat.1市场中分一笔羹。
03模组厂家的布局
纵观国内芯片阵营，主要有奥捷科技，紫光展锐和高通三家在玩，不同阵营的有不同的模组厂家参与，笔者做了做了一个统计：
搭载ASR1601的模组厂家有上海移柯L501、上海移远EC200S、上海域格 CLM920_RC3、CLM920_RC5。
搭载展锐春藤8910DM的模组有中国移动ML302、有方N58、广和通L610。
搭载高通9×07的模组有上海移远EG21-G、EC21、EG91、高新兴GM190、GM191、ME3610。
至于价格，据笔者了解，现在都在40-50元之间，随着Cat.1模组的发展和市场化，相信降低到2G模组价格水平也不是不可能。
04使用CAT.1技术的关注点
01功耗
自从出现了NB-IoT模组之后，大家很关注物联网终端的功耗水平，Cat.1模组的功耗据说是Cat.4模组的一半，但是在实际网络中是否如此，还需要经过市场的考验和芯片厂家的优化。
02价格
现在Cat.4的模组价格一般都在80-120元之间，笔者了解到Cat.1的大概在40-50元之间。相信也会和NB-IoT模组一样，随着市场的开拓，运营商的大力宣导和用户群体的扩大，降低到20元左右也并非不可能。只有性价比达到一定的程度，行业上下游都有油水可吃，Cat.1的市场才会越来越大。
03网络覆盖
大家对于Cat.4的网络已经很熟悉，在国内只要有4G网络肯定有Cat.4的网络。据笔者和各家运营商的地区负责人沟通，只要有Cat.4的网络，一定有Cat.1的网络，除非是国家限制或者当地人为的不开启Cat.1网络。不过随着Cat.1的国家管控，一定也会全国覆盖。
04数据通信
Cat.1网络支持下行速率最大为10Mbps，上行最大速率为5Mbps，对于通用的物联网需求，这样的速度已经绰绰有余。但是对于传输音视频的物联网设备，还建议使用Cat.4的模组。
05终端客户需要注意什么
笔者作为一位从事物联网开发的一线人员，对于每一种物联网技术的出现有着深刻的认识。那么，从终端客户的角度看，我提出以下几点建议，希望对产品经理和研发人员有借鉴意义：
01要重视自己产品的定位
这个最为重要，决定了你是否可以使用Cat.1模组。如果你产品是针对低速或者静止的，或者移动速度不高的物联网环境，那么现在的NB-IoT模组可以满足你的需求。据笔者了解到，现在的NB-IoT模组在60Km/h的移动速度，上海移远的BC26/BC25可以胜任。如果物联网产品定义为大数据量，则可以考虑Cat-M的模组。如果针对大数据量的传输，比如音视频流的传输，则用Cat.4模组。如果都不是以上的情况，那么Cat.1模组是你的最佳选择。
02要考虑功耗和供电方式
这个功耗问题决定了物联网终端设备在市场竞争中是否有一席之地。如果终端使用非电池供电，那么，只要整个终端设计在合理的范围内即可。但是如果使用电池供电，那么情况就需要斟酌再三。听过Cat.1芯片厂家的宣讲会和运营商的宣讲会，针对Cat.1的功耗都宣称是Cat.4的一半（在理想环境下），但是笔者仔细查阅了市场上Cat.1模组的规格书，发现其标注的典型功耗和Cat.4差不多，都在600mA之内。这是不是忽悠大家入局，也需要市场的检测。
03注重运营商的选择
由于移动的2G物联网有着雄厚的客户群体，让这些用户群体切换到Cat.1上并且快速量产是他们的工作重点，据笔者了解，由于移动提供了从网络到模组到服务的一条龙服务，有很多客户已经上了移动的大船，口碑在业界也很赞美。电信由于分到了一些频谱资源，也在大力推动其在Cat.1市场的占有量，要夺取中速的物联网市场。联通则显得雷声大雨点小，除了一直吹嘘自己的eSIM技术，好像没有一个明确的态度。
04重视产品的射频性能
针对物联网产品，射频性能显得尤为重要。第一代Cat.1模组由于需要双天线才能实现数据的收发，再者只有高通芯片才能实现这个功能，从价格和设计中都导致其应用范围收到限制。现在出现的奥捷科技和ASR都供应Cat.1模组，并且是单天线，价格比Cat.4的模组也有很大幅度的降低。虽然如此，还需要重视产品的射频性能，在设计之处要规划好天线的走向和安放位置，需要重视整机的发射功率和接收灵敏度达到3GPP的标准，这样才能保证产品在复杂的工作环境中有较好的射频性能。
05确定产品的工作方式
这部分其实也算是功耗的进一步优化，如果终端产品上下行的数据交互不频繁或者说是间隔几个小时上报一次，那么可以采用断电关机的方式。如果终端为主动上报，之后接收下行数据，或者有不定时的下行数据，那么，需要采用低功耗设计，也就是不需要工作时，开启模组的慢时钟模式（休眠模式，据笔者调研，所有的Cat.1模组都有这个功能），这样一方面降低整机功耗，另一方面，在下行数据到来时，也能及时唤醒系统。但是这里有一个小坑：运营商会很大概率将超过一段时间不工作的IP收回导致设备通信异常。笔者建议15分钟做一次心跳保活。
