最近两年已经不怎么提eMTC了，当初可是和NB一样受到热捧的技术。今天讲一讲他们的前世和今生。
（1）蜂窝物联网和物联网
从运营商的角度，物联网可以分为非授权的物联网（短距离）和长距离的蜂窝物联网（授权的物联网）。非授权的物联网很普遍，比如ETC，WIFI，蓝牙，NFC等，使用非授权的公共频段，无法形成广域网，只能在局域使用。基于运营商蜂窝通信的物联网称之为蜂窝物联网，频段专用，不受干扰，广域连接，设备通用，可漫游，有质量保障。物联网设备的特点：
从通信距离的远近，物联网通信技术可以分为短距离通信和长距离通信。
短距离通信：WI-Fi、蓝牙、ZigBee、Z-Wave等。
长距离通信：NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox等。
它们的主要区别就在于功耗和距离。类似手机上网，用WI-Fi，还是数据业务。WI-Fi的覆盖范围有限，而数据业务网络已经全面覆盖。WI-Fi的功耗也是大于数据业务的。
NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox这些通信技术也属于蜂窝通信技术，可以划分到LPWA技术（Low Power Wide Area，低功耗广域网）中。
LPWA技术，覆盖距离更远，功耗更低，安全性和可靠性更高，能满足更多的行业应用。
随着物联网应用场景的多元化，传统“短距离”物联网技术体现出一定的不足，“长距离”物联网技术的出现，恰恰弥补了这些缺陷，为行业带来了更多的发展空间。
蜂窝物联网设备其实主要具备如下6大特点：
1）设计简单： 系统复杂度低能保证IoT设备在恶劣环境下正常工作
2）成本低廉： IoT设备一般都是成本低，量很大
3）大覆盖范围： 要保证一些在地下室的仪表、设备的数据能传输出去
4）低功耗：大部分应用场景都需要使用电池功能，而且需要能工作好几年
5）低速率：比如一些抄表的应用中，一天也只需要传输几十个字节就足够了（这里只能理解为绝大部分为低速场景，只有极少数为中高速场景）
6）海量设备接入。
尽管用于物联网的通讯技术很多，但到目前为止也没看到哪个技术有一统江湖，只能说各种技术有各自的优劣势，有各自的应用场景。
（2）GSM和物联网
GSM曾经是，现在仍旧是很多物联网通讯使用的技术，目前中国移动的物联网用户大多数还是承载在GSM网络之上，主要是GSM技术成熟，模组便宜，覆盖非常好。但是从GSM的频谱演进分析，GSM迟早要被关闭，目前900M主要承载的是存量2G个人用户、物联网用户和VOLTE用户及NB用户，未来900M的GSM将退频重耕为FDD900用来承载LTE数据业务（LTE打底网）、VOLTE业务和NB业务。
但是NB只能承载低速、移动性不强、无语音需求、功耗极低、有深度覆盖需求、价格便宜的场景中。中高速的物联网用户呢？高速物联网用户可以通过5G来解决，那么中速物联网用户呢？3G已经基本消亡，只能考虑LTE。
（3）LTE和物联网
LTE当初的设计只是面向MBB数据业务，并没有考虑到要在一个扇区里面处理成千上万的机器设备，或者支持那些只传输很少数据的低复杂度的便宜玩意。过去的几年，3GPP对LTE技术增加了几个增强型的标准，一些做了简化，一些是完全新的，用来实现连接IoT设备。
说起4/5G的连接数区别，NB每个小区的设计能力是最大支持50000个设备，而5G是每平方公里支持一百万个连接。NB会继续演进，在5G标准里支持低速的物联网用户。
单独一种IoT射频标准是不能满足所有的物联网应用场景的。一些IoT设备想比较频繁的传输数据，比如采用每秒几百K/几M的速率进行传输，尽管这样会牺牲一些功耗，降低室内的覆盖范围。一些IoT设备可能只需要在一天里面传输50个字节数据就够了，但是这些设备可能距离基站的距离非常远，或者安装在一些很深的地下室，以至于10或者20MHz带宽的LTE网络是不能覆盖的。
作为LTE的缔造者，3GPP组织一直将物联网作为LTE的重要演进方向。
（4）cat.1到cat.4的演变
早在2008年，LTE的第一个版本R8（Release8）中，除了有满足宽带多媒体应用的Cat.3、Cat.4、Cat.5等终端等级外，也有上行峰值速率仅有5Mbit/s（兆比特每秒）的终端等级Cat.1，可用于物联网中的“低速率”应用。
注意这里，Mbit/s的含义是兆比特每秒，MB/s的含义是兆字节每秒，前者是指每秒传输的比特位数，后者是指每秒传输的字节数量。MB/s中的B字母是Byte的含义，Byte是字节数，bit是位数，在计算机中每八位为一字节，也就是1Byte=8bit，是1：8的对应关系。因此1MB/s等于8Mbit/s。一般我们说的网速就用MB/s或者kb/s表示，而网络带宽是指Mbps，以10M带宽为例，最快的网络下载速度就是：10÷8=1.25MB/s。
为了满足物联网需求，3GPP制定了一些增强型的标准：
(1) LTE Category 1 这种设备可以速率达到10Mbps
(2) LTE Category 0 这种设备速率可以达到1Mbps
(3) LTE Category M1 这种设备速率可以达到1Mbps，并且在降低功耗方面上做了优化。（也就是后来的eMTC）
(4) LTE Category M2 也被称为Narrow-Band IoT（NB-IoT），这种设备速率只有几百Kbps，但是在功耗上做了很大的优化，并且可以扩大室内覆盖范围。
这里的Cat是Category的缩写，“种类，分类”的意思。Cat.X说的就是UE-Category，UE是用户设备（User Equipment ）。Cat.X这个值就是用来衡量用户终端设备无线性能的，说白了就是用来划分终端速率（等级）的。
（5）3GPP对物联网标准的演进
在3GPP LTE很早期的标准里，EUTRAN规范（3GPP Release 8）里面就包含了一种设备叫Category 1（Cat-1）,这种设备的设计很简单并且很省电，它的速率最大只能达到10Mbps。为了降低复杂度，Cat-1使用单天线，也就是说它不支MIMO(多进多出)。在LTE发展初期，Cat.1并没有被业界所关注。随着可穿戴设备的逐渐普及，Cat.1才逐渐被业界重视。
3GPP在Release12中更进了一步,定义了LTE Category 0(Cat-0)设备。该设备的速率被进一步裁剪到1Mbps。采用半双工机制,尽管是可选特性,但是却大大降低了成本,复杂度和功耗，原因是用一个天线收发切换开关(switch)代替了全双工滤波器,这种机制使得设备不能同时收发。另外，该标准还定义了省电模式(Power Save Mode/PSM)，该模式扩展了LTE规范，增加了一个射频接口状态。以前的设备连接模式是这样的，一种情况是和网络建立一个射频连接（RRC connected），另一种情况是实际上没有建立连接（RRC Idle），但是可以通过保持它的IP地址建立一种逻辑上的连接。就算没有连接，设备仍旧能收到来自基站发送的寻呼（paging）包，并被唤醒工作。PSM扩展了这个机制，PSM规定设备可以继续保持IP地址，并且可以在一个非常长的时间内都不需要接收paging请求，这个时间最大可以设置成12.1天。在PSM状态下，设备甚至不需要定期发送Tracking Area Updates。这样做的缺点是，当在PSM状态时，设备是无法通讯的。
尽管PSM不需要对射频接口的物理层进行修改，但是需要修改NAS，这样才能，当有数据来的时候，核心网知道哪些设备是可以通讯的，哪些是不可以的。Cat-1设备可以工作上现在的所有LTE网络中，但是CAT-0设备只在3GPP 的Release12中规定，所以在网络侧需要进行软件更新才能支持该标准。
Cat-M1设备，是在3GPP Release 13标准中制定的，他的最大工作带宽只有1.4MHz，所能支持的最大速率是1Mbps。这需要对LTE的物理层进行修改，因为标准的LTE控制信道一般都是工作在标准的LTE信道带宽（比如说20MHz）。跟CAT-0设备一样，CAT-M1类型设备一样也要对网络进行软件升级。如果不升级，CAT-M1设备甚至不能搜索到网络。
3GPP IoT工作组在Release 13规定中引入了新的窄带物联网标准，现在这个标准叫NB-IOT，也叫CAT-M2。
CAT.1,CAT0,CAT-M1这三种类型设备只是对现有3GPP LTE标准的细枝末节的修改，NT-IOT工作组致力于提出了一个更加激进的技术方案。
（6）NB的优势
对于许多IOT设备来说，速率是次要的。物联网模块的成本要很低，速率可以非常低，这样可以降低功耗，增强室内覆盖范围，NB-IoT对于曾经针对移动宽带应用的LTE技术来说，是一个革命性的突破：NB-IOT的工作带宽只有180KHz。这个带宽跟移动宽带LTE的20MHz带宽来说是太小了。不仅如此，NB-IOT信道也是用和LTE物理层一样的正交频分复用技术（OFDM），采用相同的子载波空间，OFDM符号周期，时隙格式，时隙长度和子帧时长，而且还是用相同的LTE的RLC，RRC和MAC协议。
NB-IOT的180KHz带宽还有一个很显著的特点是，它的部署可以有3种不同的方案，一个方案是在LTE带宽内部署一个或几个NB-IOT信道。第二种方案是使用LTE全信道的保护信道（guard band）.第三种方案是直接将一个GSM信道替换成NB-IOT信道。所有这三种部署都是后向兼容的，也就是说那些不具备NB-IOT特性的LTE设备（比如智能手机，笔记本等等）将不会在LTE主信道中看到NB-IOT信道，或者在保护带宽（guard band）里面也看不到。传统的GSM设备也不会在GSM的180KHz载波信号里面检测出NB-IoT载波信号。这些设备只会把NB-IoT信号识别成噪音。
海量设备接入和低速率
除了窄带宽，NB-IOT的新增信道和访问管理流程都被设计成可以支持在一个扇区内连接50,000个设备。根据高通的说法，NB-IoT的设备可以实现下行500Kbps和上行40Kbps的速率，前提是信号质量好。这只是理论值，实际上，由于很多设备占用一个信道，所以摊到每个设备的速率就更低了、并且NB-IoT的设计中专门考虑到信号强度很低的情况下也能工作，这也不得不牺牲速率和效率来实现。
前面讲过，目前中国移动的物联网用户主要还在GSM上承载着，这也是为什么GSM不能退频退网的两大原因之一。但是2020年NB会有爆发。
NB-IoT在2019年达到5000万的出货量，目前连接数已经超过8000万，2020年呢？
介于连网高速率（5G和4G LTE）和低速率（2G GPRS和NB-IoT）之间的中速率（包括3G、Cat.1、eMTC(catm)）市场正在兴起。
2019年10月22日，工业与信息化部新闻发言人、信息通信发展司司长闻库明确表示2G、3G的退网是移动通信更新换代的必然选择，但需要提前规划，让用户和运营企业自己有充分的时间和心理准备来推动退网的进程。
闻库表示，工信部鼓励运营企业积极引导用户迁移转网，将有限的频率资源和网络资源用到5G、4G移动通信网络发展中，降低运营成本，为用户降费创造条件，提高国家通信网络运营效率。
这也意味着，2G、3G在退网后其连接功能将由4G和5G网络承担。
在蜂窝连接的市场分布中，高速连接占据10%的份额，中速率连接30%，低速率占比60%。
随着2G的退网，NB-IoT能够填补其技术空白，满足低速率、低成本需求。
随着3G的退网，Cat.1和eMTC能够承载主要面向语音、中低速率市场。
但是，相比于Cat.1，eMTC在国内的机会并不大。
（7）cat.1成为中低速率，有语音需求的物联网技术首选
Cat.1相比NB-IoT、2G模组在网络覆盖、速度和延时上具有优势，相比传统LTE Cat.4模组则拥有更低的成本和功耗，同时适配当前国内的4G网络，非常适用于对性价比、时延性、覆盖范围、通信速度有要求的应用场景。
2009年3月，3GPP发布了Release8版本，该版本完成了LTE TDD/FDD的标准，正式提出了LTE Cat.1、Cat.2、Cat.3、Cat.4，原则上完成了LTE标准草案，LTE进入实质研发阶段。2019年11月15日中移物联网发布了LTE Cat.1模组ML302，全面推进LTE Cat.1的产业成熟。目前，中国移动在全国拥有280万个4G基站，覆盖98%的区域和人口，包括广大的农村区域。中国移动提出5G+4G协同发展，4G网络作为主要的业务承载网将进行持续不断的优化，打造4G精品网络。Cat.1产品已完成30个省、直辖市，海外完成65个国家和地区的网络测试，已经是一张成熟的网络。
早在2015-2016年开始，通信厂商就推出了LTE Cat.1芯片，高通的MDM9207-1就是其在2016年发布的专门针对物联网应用的LTE Cat.1芯片。LTE Cat.1芯片国外厂商主要有高通、Sequans、Altair等，国内厂商主要有紫光展锐等。LTE Cat.1芯片的上行速率达5Mbps，下行速率达10Mbps，主打零售、可穿戴、对讲机等中低速度、低功耗等市场。
中国电信早在2017年就高调表示商用Cat.1，热闹一阵后就没有声息了，然后这几年物联网主要靠推广NB。那么，两年后中国移动为什么又“看上了”Cat.1？Cat.1和NB-IoT是竞争还是合作的关系？
中国电信当年推出Cat.1，由于高通专利的原因，很贵很贵，但是物联网用户迅速增长，于是中国电信考虑将物联网用户引入到LTE网络上，由于全球的4G LTE运营商都是基于最低3GPP R8协议版本部署，运营商无需升级网络，只需简单的参数配置，允许Cat.1终端接入网络即可。
但是，终端还是太贵了，原因是市面上没有单独支持Cat.1的芯片，而是用高通的Cat.4芯片开发Cat.1模组，成本价格下不来，而Cat.1速率只有Cat.4的十分之一，慢慢的业界就将重心放在Cat.4上，这两年把Cat.4模组的价格从几百元降到了六七十元。
（8）为什么运营商又看上了cat.1
中国移动为什么当时不做Cat.1，现在又做呢？原因是中国移动有一张最好的2G网络，承载了几亿物联网用户。但是，这几年中国移动TD 3G网络基本上退了，而随着5G到来，2G网络也不扩容了，毕竟2G的效率相比4G和5G很低，新增的物联网用户，尤其是中低速率的物联网用户，正好可以用Cat.1承载，而且直接利用LTE网络就行，也不需要新建网络。同时，紫光展锐推出的春藤8910DM芯片，相比高通也能够降低模组成本。
物联网场景非常多，有的需要高速，可以采用Cat.4连接，有的需要中低速，而且还需要语音和良好的移动性，例如共享单车，移动POS机等等，可以用Cat.1；也有的只需要低功耗连接就行，不需要语音和移动性，比如电表，燃气表，NB-IoT更便宜，更好用。
这几种物联网技术主要是互补，也存在一定的竞争关系。中国移动作为拥有超过7亿物联网用户的运营商，采用多种物联网技术，也是非常合理的选择。毕竟，5G投资非常大，如果有便宜好用的物联网技术可以用，能省一点就省一点。
总的来说，cat.1无需对现网进行投资，emtc则需要现网的FDD900或FDD1800上重新规划一段频率资源，基站和核心网都要软件升级，cat.0是与emtc性能差不多，功耗还不如后者。所以在中低速率且有语音需求的物联网场景适合采用cat.1方案。
(9)Cat.1应用优势明显
Cat.1具备一定的成本优势，例如网络建设上，现在LTE Cat.1可以无缝接入现有LTE网络当中，无需针对基站进行软硬件的升级，网络覆盖成本很低。芯片成本上，经过系统优化后，集成度更高，模组的硬件架构更简单，外围硬件成本更低。在时延方面，拥有跟LTE Cat.4相同的毫秒级传输时延，以及支持100KM/H以上的移动速度。
在某些应用上，可由Cat.4迁移至Cat.1。例如对讲机、玩具机器人等采用4G做语音交互的场景，之前用Cat.4完全可以转用Cat.1。许多在语音功能以及中速率连接的场景，都将有Cat.1的发挥之处。这些场景包括了共享、金融支付、工业控制、车载支付、公网对讲、pos等等。
但它也存在与NB-IoT发展相似的问题，毕竟模组价格高低是能否快速起量的关键。目前的价格还是有点高。紫光展锐春藤8910DM采用28nm成熟工艺，支持LTE Cat.1bis和GSM双模，上行速率达5Mbps，下行速率达10Mbps，并拥有高集成度，同时集成了蓝牙通讯和Wi-Fi室内定位，可实现更稳定的连接，支持VoLTE，同时通过系统优化设计，使得春藤8910DM可实现显著的低功耗优势。春藤8910DM以更广的覆盖、更快的速度、更低的延时，帮助客户实现更多产品特性，是兼顾制式、性能、功耗、成本的优选物联网解决方案。
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