导言

2G、3G通信技术正在逐步退出市场，4G已完全渗透至我们生活的方方面面，5G近年来则备受社会各界的疯狂追捧。

无论是何种通信技术，科技进步的车轮永远是向前转动的，4G LTE技术发展正处于峰值，5G的崛起已成不争的事实 。

这就让设备制造商陷入了两难的境地，究竟应该围绕4G LTE技术开展设计，还是将开发工作的重点放在5G技术上？

u-blox这篇深度好文，就将根治你的4G LTE和5G“选择困难症”。

在本文中，我们首先展望4G LTE和5G技术的未来发展走向。随后审视一下哪些区域会受到 2G 和 3G 技术淡出市场的影响，以及会在何时受到影响。最后，就如何根据物联网需求以及技术的可持续性需求，我们为满足未来潜在需求的解决方案提供了一些优化建议。

01.

高瞻远瞩，才能做出最优选择

现状：

对于移动网络运营商 (MNO) 来说，应对 2G 和 3G 技术退出市场问题的关键在于找到更先进的替代解决方案。

换句话说，移动网络运营商如果无法顺利过渡至 4G LTE 网络，那么就可能会因为过早关停传统网络服务而遭受业务损失。

因此，无论 2G 和 3G 技术在何时何地退出市场，都会有更强大的技术取而代之，虽然新技术的带宽、吞吐量、延迟、可靠性和功耗明显优于 2G 和 3G 技术，但如何无缝过渡才是主要课题。

图 1：技术选项之间的对比

事实：

4G LTE 是当今全球蜂窝通信网络采用的主流通信技术，根据使用场景的不同，各网络运营商通过不同方式实施不同的规范：

• LTE Cat 1 及更高的类别（LTE Cat 4、LTE Cat 6 等等），借此以提供更高的吞吐量，随之而来的还有更高的功耗。
• 另一方面，也包括 LTE-M 和 NB-IoT 在内的低功耗广域 (LPWA) 网络实现了低带宽、低功耗、高覆盖范围的通信技术。

与此同时，5G 技术正在开疆拓土，从城市中心外溢并渗透至人口密度较低的居住区。目前的规范是在 3GPP 第 15 版和第 16 版中定义：

• 支持增强型移动宽带（即 eMBB，提供超高带宽）
• 超可靠低延迟通信 (URLLC)
• 大规模机器型通信（即 mMTC，低功耗、低带宽，以及高设备密度）等应用

落地案例：

在典型 IoT 应用中，4G LTE 与 5G 之间的主要功能重叠就是 4G LTE 的 LPW 技术以及 5G 的大规模机器型通信。

因此，对于物联网企业而言，其 CTO 的核心任务之一就是在这些技术选项之间做出选择。

这样的抉择乍看之下难以抉择，但如果仔细考量，仍然可以找到明确的答案：考虑到 5G 规范中已经包含 LTE-M 和 NB-IoT，因此它们实际上都属于 5G 技术。

将LTE Cat 1 或 Cat 4 技术过渡至 5G 的时机也许还未到来，更合适的 5G NR RedCap规范也要等到 2022 年中才会完成，届时将会涵盖中间地带（中距离速度、移动技术、语音功能）。

按照典型的开发和市场采用时间表，相关设备将从 2025 年左右才会逐步进入市场，至于大规模投放市场，可能要接近 2030 年才能实现。

同类技术 LTE Cat 1bis 为 LTE Cat 1 提供了极大的帮助，前者是 LTE Cat 1 的一个更为经济实惠但性能受到一定限制的版本，使用单一接收天线。为了确保正确实施，LTE Cat 1 bis 也需要网络支持，例如更高功率的下行链路，但目前很少有网络运营商实施了此类功能。

02.

看清局势，2G/3G将以何种“姿态”退出市场？

事实：

下面的地图突出显示了至少有一家移动网络运营商已停止使用2G或3G技术，或者已公布在2025年前淘汰2G或3G技术的国家/地区。

图 2：至少有一家移动网络运营商已公布在2025年前停用2G技术的国家/地区

图 3：至少有一家移动网络运营商已公布在2025年前停用3G技术的国家/地区

更多解释：

美洲地区

2G/3G技术退出市场的情况在南北两半球各有不同。

• 在北美洲，4G LTE 网络普及度极高，5G技术在移动和固定宽带接入方面的渗透率也在快速增长，如果按最早的时间计算，2G和3G网络在2022年将基本上从北美市场消失。
• 而在南美洲，4G LTE在大多数地点的覆盖率仍然低于2G，低功耗广域网络仅在某些孤立的地区可用，在未来，2G及较低程度的3G技术将继续得到广泛使用，至少在部分网络中是如此。

欧洲、中东和非洲地区

传统 2G 技术在物联网市场仍占有很大的比重，而 3G 技术有望于 2020-2023 年期间退出市场，但在许多市场，2G 技术退出市场的时间将延后到 2025-2030 年或更久。低功耗广域网络 (LPWA) 在该地区的覆盖普及度不像美国那样高，移动网络运营商无法为其客户提供无缝迁移。

到 LTE-M 或 NB-IoT 的路径。因此，2G 技术仍将是物联网不可或缺的备用选择，LTE Cat 1 和 LTE Cat 1bis 是传统 2G 和 3G 设备在过渡期间采用的主要技术。与此同时，4G+ 高清语音 (VoLTE) 将取代 3G 语音技术提供的服务，这能降低维持 3G 服务的需求。

亚太地区

移动网络运营商在很大程度上加快了 2G 技术退出市场的速度。传统 2G 物联网的庞大装机量将拖慢印度等市场的转型。由于部分移动网络运营商仍然严重依赖 3G 技术来支持语音服务，因此4G VoLTE 技术是移动网络运营商确定何时淘汰 3G 技术的关键。

停用 2G 和 3G 技术的过渡方式在不同国家/地区的具体表现会有所不同，具体取决于移动网络运营商选择的网络。例如，在中国，迁移的重点将是 NB-IoT 和 LTE Cat 1bis；而在日本，其重点则是支持 LTE-M 和 LTE Cat 1。

03.

有理有据，4G LTE仍为当下通信技术开发的首选

关键因素：

在决定将 IoT 应用从传统 2G/3G 网络迁移到 4G LTE 技术还是 5G 技术时，需要考虑许多因素。其中关键的因素包括性能、可用性、覆盖范围和技术的生命力。

鉴于上述原因，需要 LPWA 通信的解决方案将完全由可以平滑演进至 5G 的 LTE-M 和 NB-IoT 提供支持（具体取决于这些网络在目标市场的可用情况）。正如本文所述，对于有较高带宽要求的解决方案，4G LTE（LTE Cat 1、LTE Cat 4）同样有令人信服的选择理由。

就性能而言，4G LTE 和 5G 解决方案相较比2G和3G 蜂窝通信技术提供了显著的性能提升。这种提升包括可实现的覆盖范围、功耗、带宽、延迟、可靠性等方面。

4G 网络基础设施在北美、EMEA 以及亚太部分地区已经成熟并得到了广泛部署，采用 LTE-M 和 NB-IoT 形式的 5G mMTC 在部分地区（如北美和 EMEA/亚太部分地区）也已成熟，但 5G NR RedCap 的广泛应用还有待时日。

爱立信的预测表明，到 2026 年，5G 技术的采用仍将落后于 4G LTE。但 5G 终有一天会超过 4G LTE，拥有更多的全球订阅用户。但即便如此，在未来十年里，如果不具备连接至 4G LTE 网络的能力，地球上任何地方的设备都无法单凭 5G 技术进行通信。

更多解释：

这其中就涉及到技术的生命力。往日皆为序章，蜂窝通信技术的存在时间要比其连接的设备长得多。

• 2G 技术于 1991 年问世，在其最初发布后的第 25 年，运营商开展了第一轮的 2G 技术关停，但迄今为止，2G 技术在全球通信中依然占有约 15% 的份额。
• 3G 技术是为了取代 2G 技术而推出的，在其第一轮关停之前已经使用 21 年，如今在全球通信技术中占有 28% 的比例。
• 2010 年推出的 4G LTE 取代了 3G 技术，目前在全球通信技术中约占 59% 的比例，预计至少在 2023 年之前还会继续增长。迄今为止所公布的 4G LTE 关停次数还是0次。4G LTE 也是目前唯一没有受到其后续技术威胁的技术。
• 5G 技术于 2019 年推出，其目标明确设定为补充 4G LTE，而非取而代之。

总而言之，我们确定可以做出这样的断言：4G LTE 如今已经为部署做好了准备，而且在未来几年内，该技术不会停用。

04.

选择不难，关键在于如何正确选择？

事实：

既然我们已经确定了 LTE Cat 1（包括 Cat 1bis）、LTE-M 和 NB-IoT 是 2G/3G 技术退出市场后的合理技术选择，那么针对您的具体应用，哪种类型的技术更为合适？

技术的选择始终取决于使用场景的特定限制。为了做出最佳选择，就必须提出正确的问题：

• 应用在吞吐量、功耗、覆盖范围（例如在充满挑战的环境中）以及延迟方面有哪些要求？
• 该应用是移动应用，还是固定应用？
• 在跨网漫游或跨边界漫游方面有哪些要求？
• 该应用将部署到何处？
• 当地移动网络运营商在部署位置会提供哪些技术？

在确认任务的复杂性之后，可以将下表作为问题的切入点，探索可能的迁移路径，了解不同迁移路径的优势。

图 4：取代 2G 和 3G 技术的各种技术选项的比较

落地实例：

车联网示例

某车联网公司生产专门用于驾驶员行为跟踪和车队管理的无线互联设备。其产品远销全球各地，在全球各市场中拥有庞大的 3G 模块嵌入式安装设备群。

近期，多个国家/地区的移动网络运营商公布 3G 网络即将退出市场，因此他们正在将其平台迁移到 LTE Cat 1。

选择 LTE Cat 1（通过 u-blox LARA-R6 模块实现）的原因在于：

• 这种规范为全球通用且支持在不同网络之间无缝漫游。这让他们可以最大限度地减少必须的 SKU 数量，简化了为所有市场提供充足库存的生产制造流程。

迄今为止，全球范围内尚未有任何地区公布 LTE 退出市场的消息，他们相信其车联网设备可以轻松顺利地度过 10-15 年的预期使用寿命。

计量示例

全美的所有移动网络运营商都在逐步停用 2G 网络，某个位于美国的计量公司需要为其已通过2G网络传输的设备寻找替代解决方案。

他们选择了 LTE-M（通过 u-blox SARA-R5 模块实现），原因在于这种网络已经在美国投入使用，而且符合其技术要求：

• LTE-M 在建筑物内部的渗透率较高，这让他们可以将智能表计部署在以前蜂窝通信信号不佳的区域。
• LTE-M 的低功耗要求降低了服务要求，这让该公司的现场技术人员可以专注处理其他任务。
• LTE-M 的数据传输速率虽然相对较低，但足以传输间歇性捕获的数据。

考虑到 LTE-M 可平滑演进至 5G，也就表明它是 5G 规范的一部分，随着 5G 网络的部署，LTE-M 可以保持其兼容性，这让公司可以确信其安装的设备可以很好地适应未来需求。

到这里

面对4G LTE和5G之间的抉择

你是否觉得没有那么挠头了？

在探索最适合采用 LPWA 技术的使用场景时

公司并非一定要做出选择

因为LTE-M和NB-IoT以4G LTE技术的形式发布

且已被纳入 5G 规范

因此可以兼容 4G 和 5G 网络

考虑到 4G LTE 可能至少还会延用十年，我们认为，基于未来潜在需求，围绕更高带宽的解决方案可利用 LTE Cat 1、Cat 1bis 及更高类别的技术来开发解决方案也是一种明智举措。

此外，5G 技术是在 2019 年推出的，其目标明确设定为补充 4G LTE，而非取而代之，因此可以基本认定，在可见的未来，任何能够接入 5G 网络的位置也会被 4G 网络所覆盖。

最后

u-blox专门准备了一套“秘籍”

能帮助您选择合适的解决方案

为全球各市场和各种类型的应用

提供从2G和3G到4G LTE 技术的迁移路径

以升级现有应用或创建新应用