从默默无闻到备受瞩目,Cat.1凭什么扛起中低速率物联网市场大旗?

“咚咚咚”敲门声起,“抄表的,开门。”这个场景并不陌生,人工入户抄表存在了很长的时间,截至目前,大多数城市还是使用传统水表为主。NB-IoT的应用,让“上门查水表”成为了历史,智能抄表时代正式到来。

不仅抄水电表,还有路边临时停车泊位等日常场景,已经被物联网重构。NB-IoT,即窄带物联网,是物联网通信的一种重要技术。与我们熟悉的“宽带”相反,“窄带”传输速率慢,功耗低,更适合物联网应用场景。

然而,随着物联网的不断发展,激活了更多中低速业务应用的需求,例如穿戴设备、电梯监控、POS机和物流等。这些场景对实时性、传输速率和延迟提出了更高要求。LTE Cat.1重新回到人们视线。

物联网新贵:Cat.1bis横空出世

2020年工信部发文推动2G/3G物联网业务迁移转网,建立NB-IoT、LTE Cat.1、4G和5G协同发展的移动物联网综合生态体系。在全球范围内,全球运营商逐渐清退2G、3G网络已成趋势,有一个新风口来临。

从默默无闻到备受瞩目,Cat.1凭什么扛起中低速率物联网市场大旗?

LTE Cat.1并不是一个新鲜事物,最早源于2009年3GPP Release 8的初代LTE定义,至今已有十多年历史。从技术层面上看,eMTC也能满足中低速业务需要,但是eMTC需要额外的基础设施建设。Cat.1的最大优势在于可以无缝接入现有LTE网络当中,也无需针对基站进行软硬件升级,网络覆盖成本低。只要有LTE网络覆盖的地方,Cat.1终端就可以直接使用,具备良好的网络兼容性。

Cat.4也能够承载一些中速率的场景的需求,但是Cat.4的成本和功耗更高,其下行最高150Mbps、上行最高50Mbps的能力等同于“杀鸡用牛刀”。

NB-IoT慢,eMTC需要额外的基础设施建设,4G价格高,Cat.1来承接占物联网场景很大比例的“中低速”市场成为当前最优方案,市场潜力巨大,日本调研公司Techno Systems Research预测,未来几年Cat.1产业将保持高速增长趋势,预计2023年出货量将达到8000万台以上。

Cat.1bis是传统Cat.1能力等级基础上的二次衍生,最开始因“麻雀虽小五脏俱全”被市场关注。当时人们不满足于可穿戴设备仅能作为手机附属品存在,对其功能需求越来越高,市场呼唤一种足够小巧而又能独立完成蜂窝通信功能的芯片。Cat.1bis的单天线接收规格正能满足这些需求,很快便成为了行业新贵。Cat.1bis应用并没有止步于可穿戴设备,持续升级演进,快速在多领域、多场景落地。

总体来看,Cat.1bis既能满足人联和物联数据吞吐量需求,还能支撑提供相比传统LTE成本更低和尺寸更小的产品,具有极高的部署性价比,一个更巨大的市场正在聚合中。

市场风起云涌,2020年,移远通信、广和通、美格智能、日海、高新兴、有方等模组厂商接连推出Cat.1模组新品。芯片厂商也加速布局,高通、翱捷科技、紫光展锐相继推出相关产业。在此背景下,“智联安推出Cat.1 bis专用芯片”的消息传出,仿若一声惊雷。

当前Cat.1市场格局与往日NB-loT相比有较大不同。此前大量初创企业涌进NB-loT赛道,然而由于Cat.1技术门槛较高,公开信息显示,初创企业中仅有智联安一家跻身该领域。作为国内第一家推出Cat.1 bis专用芯片的创业公司,智联安是行业内机遇和实力共同缔造的最佳样本。

三步走:NB-IoT切入市场, Cat.1bis占领市场,5G定位占据市场制高点

谈起物联网业态,行业人士脑海中会出现一座金字塔,从底部到尖端,分别是窄带业务、中低速业务和高速业务。

然而,对于三种技术未来的市场格局,智联安创始人吕悦川提出了新的观点:随着Cat.1芯片技术日益成熟,借助于4G网络的覆盖优势,Cat.1在未来将取得比NB-IoT更大的市场空间,从而形成“橄榄球”形状的市场格局。

智联安的产品布局,亦是如此,“NB-IoT切入市场, Cat.1bis迅速占领市场,5G定位芯片将占据市场制高点。”

从默默无闻到备受瞩目,Cat.1凭什么扛起中低速率物联网市场大旗?

智联安是国内第一批实现NB-loT芯片落地的企业,今年1月推出了自主研发的第二代NB-IoT芯片MK8020。MK8020尺寸仅为4.5mm*4.5mm,与第一代相比尺寸更小。且采用55nm工艺,可在超低工作电压2.1V下运行,该芯片还具备32KXTALess、高速LPUART等性能,可针对多个物联网典型场景进行深入的差异化设计。

NB-loT系列产品为智联安打出了名声,然而,公司创始人吕悦川却称之为“幸福的烦恼”。因为智联安除了NB-loT芯片之外,还有即将发布的LTE Cat.1bis和已经发布了的5G NR专用芯片。

事实上,Cat.1产品设计难度更大。一个行业公认的说法是:如果4G难度系数是100,NB-loT难度系数大概在30左右,而Cat.1难度系数则要在80。

在传输速率方面, Cat.1相比NB-IoT传输速率高了接近100倍,整个芯片里的计算量、处理量也水涨船高。在兼容性方面,国内NB-loT的基站厂商主要是华为和中兴。Cat.1基站厂商却有众多参与者。国外的基站不同的运营商网络的配置也不同,所以在兼容性上提出了比NB-loT更高的要求。在具体应用上,NB-loT多用于静态应用,Cat.1要适应高速移动场景,需要应对基站切换。

在NB-IoT市场站稳脚跟后,智联安将目光投向了前景更广阔的LTE Cat.1领域。不少业内人士对此感到惊讶:一家初创企业竟然想攻下 Cat.1这座堡垒。

面对这些的声音,智联安有充足的底气。“我们公司最大的一个特点是所有核心技术均为自研,包括射频技术、物理层、协议栈等等。”吕悦川说,智联安从难度相对较低的NB-loT开始做起来,稳打稳扎。“我们在做NB-IoT时,在架构上为后面做了很多的铺垫, Cat.1bis就不是从零开始。”

从默默无闻到备受瞩目,Cat.1凭什么扛起中低速率物联网市场大旗?

智联安第一代LTE Cat.1bis芯片MK8110即将发布。该款芯片采用28nm制程工艺,集成基带、MCU、PMU等,支持全球频段。产品2G替代市场,适合用于对传输速度和移动性要求较高且对功耗敏感的场景,如共享单车、共享充电宝、移动充电机等。

这款产品汇集了三个“第一”:第一颗采用DRAMLess低功耗架构的LTE Cat.1 bis专用芯片、第一颗采用TrueSAWLess技术的芯片以及第一颗集成系统级PMU的 LTE Cat.1 bis专用芯片。其中,值得关注的是,MK8110与以往采用DDR作为主要内存的第一代4G物联网芯片,和采用外置SDRAM的第二代4G物联网芯片不同,通过对 Cat.1bis协议栈的全新设计,使其能够完美顺畅运行在少量的片上SRAM中。物联网芯片设计的关键是功耗和成本,这一技术方案使其在“纯数传”应用时的成本和功耗上处于优势。

9月28日,在第30届中国国际信息通信展期间,智联安发布了5G NR专用芯片。智联安还是5G定位产业工作组的副组长单位之一。该工作组主管单位为工信部,组长单位是华为,副组长单位其他成员有三大运营商和行业巨头客户。智联安是唯一一家芯片副组长单位企业。

据介绍,这款5G LPHAP定位芯片MK8510可通过5G宏站、室分一张网,实现室内外一张网的高精度定位需求,其具备5G低功耗高精度定位能力,上行100MHz定位信号发射,定位精度可达0.5m CEP 90% @LOS@100MHz,为定位专门优化RF设计,支持全向发射。

至此,智联安通过NB-IoT、LTE Cat.1bis、5G NR三条线完成通信芯片的基本布局,以多方位产品阵列实现低中高速率的全覆盖。

在产品布局的过程中,智联安团队对于整体发展节奏的把握极为微妙,比如5G高精度低功耗定位芯片,向前踏一步,相关标准未定,举步维艰。迟疑一步,被行业狠甩在后头,狂奔难及。吕悦川解释,公司一开始已经做好长期发展规划,在这个过程中随时观察市场动态,灵活调整。这款新推出的5G定位芯片产品,在团队眼中,是智联安在5G NR产品线发展路上一个“小驿站”。

万物互联春风起

在“橄榄球”型的市场格局中,位于中间层的中速率连接将占据超过50%的市场份额,未来发展空间巨大。Cat.1兼顾性能、功耗、成本、全面网络覆盖等优势,同样也适合具有特殊需求的中低速场景。

然而,Cat.1的快速发展是否会挤占NB-IoT份额?对于同时涉足NB-IoT和 Cat.1bis业务的智联安,会否“左右为难”?对此,吕悦川认为,Cat.1开启规模商用并非替代NB-IoT,而是双方共同把物联网这块蛋糕做得更大。

“NB-IoT的主战场是表计类,通过两年多市场孕育,从成本到性能已经非常成熟。虽然Cat.1在技术上可以一定程度来取代NB,但是目前暂时看不到成本优势。至于2G替代,潜在的最大机会还是Cat.1。” 共享单车也曾尝试过NB-IoT方案,但是效果欠佳,网络覆盖不如Cat.1。总体来说,Cat.1可以满足更多新场景的需求。而NB-IoT在成本上依然占据优势,对于表计相关的低速率业务,仍然是最好的选择。此外,Cat.1更适合“走出去”。当前世界各地主要使用4G网络,Cat.1与之兼容,在全球更能灵活施展拳脚。

穿戴式设备、共享支付,校园水控,充电桩,智能安防,智慧农业、智能家电……随着社会的发展和进步,插上Cat.1翅膀,传统行业便能实现数字化和智能化的升级。可以预见的是,Cat.1将步入商业化应用的快车道,未来前景,将超乎想象。

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