CAT-1 LTE調制解調器最初于2008年定義為一種低成本、低功耗的替代方案，用于連接需要傳輸有限數據量的物聯網設備。然而，當時的供應商和網絡提供商關注的是更高的吞吐量。實際的設備推出大約是在五六年后開始的。

　　2016年，在最初的CAT-1定義八年后，CAT-1bis在3GPP版本13中最終敲定。新協議預計將進一步降低調制解調器的成本，并通過移除第二根天線來簡化設備。這些技術遠比4G/LTE(Cat3及以上)更適合物聯網，后者是為智能手機和其他要求苛刻的設備設計的，其高昂的成本和功耗需求遠遠超出了聯網公用事業儀表、跟蹤器設備、醫療保健設備和其他應用的要求。

　　大約在同一時間，2016年，LTE-M(CAT-M)的規格被凍結，并由3GPP發布。設備制造商和芯片組設計者一直在爭論哪個更好。今天，展望未來，很明顯，LTE-M的面向未來的技術、更好的覆蓋范圍和更低的功率成本應該使其成為物聯網的蜂窩調制解調器的選擇。

　　與LTE-M相比，CAT-1有幾個關鍵優勢。它提供了更高的最大吞吐量，這可能是某些應用程序所需的，并且在上載或下載大量數據時功耗更低(傳輸速度更快，時間更短)，以及略低的延遲。然而，大多數物聯網設備很少需要高吞吐量或高容量，因為它們固有地設計為在低數據速率下運行。因此，這些優勢并不能為智能城市和公用事業提供一個令人信服的用例。

　　作為一種替代解決方案，CAT-1bis在網絡覆蓋和成本方面明顯遜于LTE-M。雖然它們都使用單一天線，但CAT-1bis的網絡覆蓋降低了9db，而且仍然比LTE-M貴20%-50%。因此，它并沒有提供真正的替代方案。

　　成為5G框架的一部分至關重要

　　公用事業設備設計者和智能城市規劃者希望創造能夠在未來10-15年內共享數據的互聯設備。LTE-M包含在5G框架中。因此，其技術預計將支持到2040年及以后。智能電表和其他關鍵基礎設施應用將繼續向可預見的5G未來提供信息。

　　絕對所有旗艦智能手機都支持5G功能大約兩年了，5G正在成為任何新智能手機的標準功能。對于運營商來說，智能手機連接是當今的一項主要業務，它驅動著許多頻譜管理決策。由于所有智能手機(和新車)都支持5G，世界各地的手機運營商已經開始了從LTE到5G的頻譜再造。隨著5G設備變得商品化，運營商將面臨將其頻譜遷移到5G的財務壓力。與LTE-M相反，僅由LTE網絡支持的CAT-1可能會在2030年完全不受支持。一旦失去這種支持，帶有CAT-1的設備將無法傳輸數據，需要更換。

　　在十年的大部分時間里，我們看到電信運營商和業內人士提出了他們對5G的愿景。這一愿景正在全球范圍內實現，增強了物聯網，讓更多智能城市更接近現實。具有諷刺意味的是，我們可能會看到CAT-1抵制者堅持使用LTE技術。由于LTE在短短八年內得不到支持，沒有人能保證它的壽命。

　　僅此一點就足以推動開發人員轉向LTE-M，然而，LTE-M還有其他有利因素。

　　測試顯示LTE-M提供更可靠的覆蓋

　　在CE模式A下，我們看到LTE-M比CAT-1有5 dB的改善。CAT-1的雙天線似乎比LTE-M的單天線更有優勢。

　　如下圖所示，CAT-1和CAT-1bis在良好條件下每秒傳輸更多的位。然而，隨著條件惡化和耦合損耗增加，CAT-1的比特率下降，變得更接近LTE-m。CAT-1 bis在大約145 dB MCL(最小耦合損耗)時完全斷開連接，CAT-1在大約149 dB時失去連接。另一方面，LTE-M能夠將其連接保持在低至154 dB CL。

　　實際上，LTE-M是一種更強大的解決方案，即使在CAT-1掉線后也能保持連接。

　　LTE-M在惡劣條件和惡劣覆蓋區域的擴展覆蓋對于關鍵基礎設施應用尤為重要，因為設備經常需要安裝在地下室等具有挑戰性的接收環境中。系統集成商還必須考慮到，隨著時間的推移，由于持續的住房開發，植被生長或城市景觀的變化，覆蓋率可能會下降。

　　LTE-M的構建成本更低

　　總體而言，LTE-M的相關成本顯著低于CAT-1和CAT-1bis。使用LTE-M作為我們的基準，CAT-1bis要貴20%-50%，CAT-1要貴80%。LTE-M在設計中使用更少的硬件。它的設計更簡單，元件更少，包括一個天線，不需要昂貴的特定國家SAW濾波器，從而實現ONESKU解決方案。這是規模經濟有助于降低成本和簡化物流的一個例子。

　　LTE-M的運營成本也低于其競爭對手的技術。LTE-M在節能方面遠遠優于CAT-1和CAT-1bis。它降低的功耗不僅延長了電池壽命，而且由于電池數量減少，運行成本也更低。

　　放眼未來

　　物聯網公用設備旨在長期使用。因此，LTE-M是正確的技術選擇。不可否認，LTE-M的吞吐量不如CAT-1。憑借5Mbps的上傳和10Mbps的下載，CAT-1可以比LTE-M的1.2Mbps上傳和下載速度(3GPP Release 17)更快地移動數據。然而，聯網的公用設施通常不需要CAT-1提供的更高吞吐量。他們可以通過LTE-M同樣有效地傳輸數據。

　　這兩種技術也具有相當的網絡容量，盡管在實踐中，LTE-M僅部署6RB，這可能導致網絡容量減少以匹配當前需求。這對于聯網的公用事業用例來說已經足夠了，并且有助于降低運營商的運營費用。LTE-M在較差的覆蓋區域提供了更好的延遲，考慮到許多公用事業電表位于網絡覆蓋較弱的農村地區，這一點非常重要。

　　考慮到LTE-M包含在5G框架中，并將至少持續到2040年，成本更低，符合智能公用事業的要求，因此是公用事業和智能城市開發商的顯而易見的選擇。

　　作者:Dima Feldman，索尼半導體以色列公司產品管理和營銷副總裁。