4G Cat.1单灯控制器的“功耗焦虑”：一场持续五年的认知偏差

在智慧照明行业，有一个问题被反复追问了五年：

**“4G Cat.1功耗那么高，路灯白天不需要通信，不是浪费吗？”**

这个问题出现在每一个技术评审会、每一份招标答疑、每一次方案汇报中。问这个问题的人，有甲方技术主管，有设计院工程师，甚至有从业多年的同行。

**这是一个好问题。但它从一开始就问错了方向。**

五年过去了，NB-IoT模组的PSM功耗从3μA优化到1.5μA，Cat.1 bis模组的PSM功耗从50μA压降到10μA。双方在待机省电赛道上的军备竞赛从未停歇，却很少有人停下来问一句：

**一盏每天要亮10小时、年耗电超过1000度的路灯，真的在乎那几十微安的待机电流吗？**

这不仅是技术认知的偏差，更是整个行业被“电池思维”绑架的缩影。今天，我们把这笔账从头算起。

## 一、被放大的“微安焦虑”

### 1.1 错位的参照系

“功耗焦虑”的来源很清晰——物联网行业过去十年的叙事主轴是“电池寿命”。

水表、气表、烟感、地磁、追踪器，这些真正的物联网终端没有市电供应，一颗电池要撑3到5年。在这个参照系下，微安就是生命线。1μA和3μA的差异，可能导致产品少活18个月。

**但路灯从来不属于这个参照系。**

路灯控制器的供电线径是1.5平方毫米，进线电压220V，后端还有10A容量的继电器。这是一个**能源富余型场景**——不是电源够不够的问题，是电源多到用不完。

我们用最笨的方法算一笔账。

一颗典型的NB-IoT单灯控制器，通信发射时峰值电流约30mA@3.8V，折合功率0.114W。一颗典型的4G Cat.1单灯控制器，发射时峰值电流约80mA@3.8V，折合功率0.304W。

差异是0.19W。

一盏LED路灯的功率，钠灯改LED的主流区间是100W到200W。按150W计算，**单灯控制器的通信功耗仅占灯具功耗的0.2%。**

即使把全天24小时的待机功耗全算进去，Cat.1架构下整机日均耗电约0.008度，NB-IoT架构约0.005度。差异0.003度。

**一年差1.095度电。折合电费0.65元。**

这就是行业纠结了五年的“功耗差距”。不是650元，不是65元，是六毛五。

一盏灯一年电费开支约500到800元，控制器通信多花的0.65元，占比不足千分之一。任何一个理性的甲方，都不会为了省这六毛五分钱，去忍受NB-IoT的信号盲区、移动性丢包和集中器故障。

**但我们依然在这个问题上争论了五年。**

### 1.2 幽灵数据的传播链

为什么一个数学上不成立的问题，能够成为行业共识？

梳理一下“Cat.1功耗高”这个说法的传播路径，很有意思。

**第一阶段：2018-2019年，模组厂商的差异化话术。**

当时NB-IoT处于政策红利期，运营商补贴力度大，模组厂商为了抢市场，普遍采用“对标2G/4G”的营销策略。PPT上大字写着：NB-IoT功耗仅为4G的1/10。这个说法在严格条件下成立——特指PSM模式下的待机电流对比，且对比对象是老旧的4G Cat.4模组。

**第二阶段：2020-2021年，设计院的可研模板。**

可研报告需要量化指标支撑。功耗是显性指标，运维体验是隐性指标。写“NB-IoT功耗比4G低90%”有数据出处，写“4G用户体验好”没有量化依据。于是NB-IoT的功耗优势被固化进招标技术评分表，Cat.1从一开始就带着“功耗扣分项”的标签参赛。

**第三阶段：2022-2023年，竞对的销售话术。**

Cat.1模组价格打穿20元后，硬件成本优势抹平了。部分NB-IoT阵营的销售开始强化功耗议题，用最极端的场景假设——假设设备全年99%时间在PSM休眠，假设甲方对电费极度敏感，假设路灯白天完全不需要任何数据回传——推演出“Cat.1五年多花3块钱电费”的杀伤话术。

**这个话术奏效了。因为它迎合了决策者的风险规避心理。**

甲方不懂微安和毫安的差异，但听说过“4G比NB耗电”。选择一个“省电”的方案，即使省的钱可以忽略不计，决策责任也是最小的。万一将来电费超支，没人会追究“当年为什么没选更省电的方案”。

**于是，一个数学上不成立的问题，在传播学上成立了。**

## 二、算总账：把六毛五分钱放进全生命周期成本里

我们不妨认真算一算，这六毛五分钱的功耗差异，在项目全生命周期里究竟处于什么位置。

以10万盏路灯、5年运营期为样本。

**Cat.1方案比NB-IoT方案多耗电：** 1.095度/年 × 5年 × 10万盏 = **54.75万度**

按0.6元/度均价，电费差额：**32.85万元**

这是Cat.1方案5年多付出的全部电费成本。

**现在来看NB-IoT方案需要为集中器付出的成本：**

- 集中器硬件采购：1500元/台 × 2000台 = 300万元

- 集中器安装辅材：180元/台 × 2000台 = 36万元

- 集中器备件库存：300台 × 800元 = 24万元

- 集中器维修人工：160台/年 × 350元 × 5年 = 28万元

- 集中器故障排查：36万元/年 × 5年 = 180万元

**小计：568万元**

**再来算NB-IoT方案为信号覆盖付出的成本：**

- 运营商基站优化：部分路段需加装信号增强器，单台1500元，按5%覆盖率计算，1500元 × 100台 = 15万元

- 灯杆位置调整：信号盲区灯杆需移至路边，移杆费用800元/根，按2%发生率，800元 × 2000根 = 160万元

- 运维巡检增量：信号弱区需人工抄读数据，20人 × 8万元/年 × 5年 = 800万元

**小计：975万元**

**还有移动性丢包导致的隐性损失：**

- 巡检车采集失败，人工补采：15万元/年 × 5年 = 75万元

- 批量调光失败，二次下发：8万元/年 × 5年 = 40万元

- 节假日方案同步失败，现场手动干预：12万元/年 × 5年 = 60万元

**小计：175万元**

**三项合计：568 + 975 + 175 = 1718万元**

**现在对比：**

Cat.1方案5年多花电费：**33万元**

NB-IoT方案为规避功耗问题付出的其他成本：**1718万元**

**差额52倍。**

为了省下33万元电费，多花了1718万元在其他地方。

这不是技术选择，这是财务亏损。

**而这一切的起点，是当年那个从未被质疑的假设：路灯应该像水表一样省电。**

## 三、工作功耗与待机功耗：被混淆的两个概念

关于路灯控制器的功耗讨论，长期存在一个概念混淆：**把“待机功耗”和“工作功耗”混为一谈，且以前者代替后者作为评价指标。**

这是严重的技术认知偏差。

**待机功耗**是指设备在深度睡眠模式下的电流消耗，主要影响电池供电设备的寿命。NB-IoT的PSM模式可以将待机电流压到2μA以下，确实优秀。

**工作功耗**是指设备在正常通信、数据采集、继电器动作时的电流消耗。路灯控制器每天亮灯10小时，这10小时里它处于“工作”或“浅睡眠”状态，需要随时响应平台指令。

**对于路灯而言，待机功耗是次要矛盾，工作功耗是主要矛盾。**

一盏路灯的典型日负荷曲线：18:00开灯，次日6:00关灯，12小时亮灯期内，控制器每5到15分钟上报一次数据，期间随时准备接收调光、开关、查询指令。这个时段内，NB-IoT和Cat.1都处于连续接收模式，功耗差异不是微安级，而是毫安级——NB约25mA，Cat.1约45mA。

**12小时亮灯期，NB方案耗电：** 25mA × 3.8V × 12h = 1.14Wh

**12小时亮灯期，Cat.1方案耗电：** 45mA × 3.8V × 12h = 2.05Wh

**单灯单日差异：0.91Wh**

这还是基于“NB-IoT在亮灯期保持低功耗接收”的理想假设。现实是，NB-IoT为了省电，默认配置是eDRX（扩展非连续接收）周期长达20秒。这意味着平台下发指令后，设备最长需要等20秒才能响应。甲方接受不了“按开关等半分钟灯才亮”，被迫将NB模组配置为“始终在线”，此时功耗与Cat.1基本持平。

**所以真正的选择题是：**

- 选NB-IoT，省0.91Wh/天的电（一年0.33度），但忍受20秒指令延迟、信号盲区、移动性丢包、集中器故障。

- 选Cat.1，多花0.33度/年的电费，但获得150毫秒即时响应、全国漫游信号、无网关直连、独立运维。

**这道选择题，任何一个做过大型项目的从业者都会做。**

## 四、电池思维与市电思维的本质分野

把路灯控制器做成“超低功耗”，本身是一个路径依赖的结果。

2016到2018年，智慧照明起步期，主流的通信方案是Zigbee和RF射频。这些技术脱胎于无线传感器网络，天生为电池设备优化，**省电是第一优先级，实时性是第二优先级。**

于是行业养成了一套“电池思维”评价体系：

- 待机电流越低，技术越先进

- 上报频率越低，系统越高效

- 休眠时间越长，设计越优秀

这套思维体系在传感器领域是正确的。但路灯不是传感器。

**市电场景的评价体系应该是另一套：**

- **可靠性的优先级高于功耗**

- **实时性的优先级高于省电**

- **运维成本的优先级高于设备成本**

用电池思维评价市电设备，就像用卡路里评价航空煤油——指标本身没错，但放错了参照系。

**一个典型的认知错位是“白天休眠”。**

NB-IoT方案的经典话术：路灯白天关灯，控制器可以进入PSM深度睡眠，几乎不耗电。

听起来很合理。但问题是：**路灯白天真的完全不需要通信吗？**

大型活动保障期间，白天需要临时开灯营造氛围。极端天气下，白天能见度低，隧道口需要补光。突发故障检修，白天需要单灯调试。景观照明项目，白天也有巡检、升级、校时需求。

**“白天不需要通信”是一个伪需求。** 真实需求是“白天大部分时间不需要频繁通信，但必须保持可唤醒”。

NB-IoT的PSM模式，一旦进入深度睡眠，设备对网络侧是不可见的。平台下发指令，基站会缓存，但缓存有效期只有几十秒。如果设备刚好在基站缓存超时后才醒来，指令就丢了。

**Cat.1的PSM模式不同。** 设备进入深度睡眠，但注册信息仍在核心网留存。平台下发指令，核心网会寻呼基站，基站发送寻呼消息，设备醒来响应。整个流程耗电约等于一次心跳上报，但实现了**随时可到达**。

**这是本质差异：NB-IoT的省电以“失联”为代价，Cat.1的省电以“寻呼”为代价。** 前者适合水表——半年读一次数，失联几天不影响；后者适合路灯——随时可能被呼叫，必须时刻在线。

**选NB-IoT做路灯，相当于把消防车停在郊区，宣称油耗低。**

## 五、被牺牲的真实体验

功耗指标被无限放大，必然有其他指标被压缩。

**最直接的牺牲品是“响应体验”。**

某沿海城市文旅项目，沿江3公里布设2000盏洗墙灯，采用NB-IoT控制。调试阶段发现：群控指令下发后，灯具亮起时间前后差最大12秒。现场技术负责人要求模组厂商开放eDRX参数配置，把寻呼周期从20秒缩短到2秒。

**调整后，指令延迟降到3秒以内，但模组功耗翻了3倍。**

项目甲方最终接受了3秒延迟。因为20秒延迟完全不可用，3秒延迟勉强可用，2倍功耗在电费账单上几乎看不出来。

**这是一个典型的“用功耗换体验”的妥协。** NB-IoT设计之初就没考虑过实时控制场景，强行适配的结果是：功耗优势被部分牺牲，实时性依然不如4G。

**另一个牺牲品是“数据完整性”。**

NB-IoT为了省电，默认上报策略是“变化上报”——数据没有明显波动就不报。这对抄表场景没问题，对路灯运维是灾难。

某项目发生过这样的事：一盏灯的驱动器老化，输出电压纹波增大，LED光源以每秒100次的频率微闪。肉眼不易察觉，但摄像头拍摄会产生频闪条纹。路人投诉后，运维人员去现场检查，后台数据显示该灯电压、电流、功率均在正常范围内。

**因为纹波是毫秒级变化，NB-IoT的上报周期是分钟级，根本捕捉不到。**

换上Cat.1控制器后，平台设置10秒上报一次电参数，完整复现了电压纹波曲线，精确定位到驱动器故障。

**为了省电而降低数据分辨率，在一个以“可视化”为核心价值诉求的行业里，这是舍本逐末。**

## 六、Cat.1 bis：功耗差距被抹平的最后1%

2023年是一个分水岭。

3GPP R17标准冻结的Cat.1 bis技术全面商用。相比早期Cat.1，**Cat.1 bis实现了单天线接收，射频前端器件减少40%，PSM模式功耗从50μA降至10μA。**

10μA是什么概念？

NB-IoT主流模组的PSM功耗是3μA到5μA。**双方差距从“差一个数量级”缩小到“差几微安”。**

按照前文的测算，这5μA的待机电流差异，折算成一年电费不到0.1元。**Cat.1在功耗维度的最后一块短板，已经被技术演进填平。**

**更值得关注的是：NB-IoT的功耗优化空间已经见顶。**

PSM模式极限功耗受限于晶体振荡器起振电流和漏电流物理极限，1μA左右是天花板。而Cat.1 bis才刚刚进入功耗优化周期，未来两年有望压到5μA以内。

**届时，功耗将彻底从对比维度中消失。**

但NB-IoT的信号覆盖短板、移动性短板、集中器依赖短板，是物理层决定的，永远无法通过标准演进弥补。

**这是一场胜负已分的赛跑。只是很多人还停留在上一个赛段，执着地盯着那只早已被追上的兔子。**

## 七、重新定义“低功耗”

从业十年，我越来越觉得，**智慧照明行业需要重新定义“低功耗”。**

不是PSM模式下的微安级待机电流叫低功耗。

**对于路灯来说，让运维车少跑一趟，省下50公里的油钱，叫低功耗。**

**让故障定位从小时级压缩到分钟级，省下2小时的等待时间，叫低功耗。**

**让集中器彻底消失，省下每年几千台设备的维修更换，叫低功耗。**

**让每一盏灯的数据完整回传，不用人工补采、二次录入，叫低功耗。**

**真正的低功耗，是系统级的总拥有成本最低，不是元器件级的毫安之争。**

NB-IoT把功耗从毫瓦压到微瓦，却在系统层面增加了集中器成本、运维成本、信号优化成本、数据缺失成本。这就像为了省油钱买了一辆三轮车，结果货物运量减半、运输周期翻倍、客户全跑了。

**Cat.1用微安级的待机电流，换来了系统级的总拥有成本腰斩。**

这笔账，五年前算不清情有可原。

**今天还算不清，就是选择性失明。**

## 八、结语：功耗叙事的终结

今年初，我参与评审一个北方省会城市的智慧路灯项目。

技术评分表里，有一项叫“通信模组功耗性能”，满分5分。NB-IoT方案得5分，Cat.1方案得4分。

**但Cat.1方案最终中标了。**

会后我问业主代表：为什么评分低的反而中标了？

他说了一番话，我记到现在：

**“去年我们做了个对比测试。NB-IoT的路段，一年电费省了1200块。但集中器坏了7台，维修花了9000多。路灯白天出故障，我们不知道，等市民投诉才去修，被市长批了三次。”**

**“省那1200块电费，还不够我写一份检讨的。”**

**“从那以后，我们再也不看什么待机电流了。”**

**“灯是用来照明的，不是用来省电的。”**

这个行业被“功耗焦虑”绑架了五年。

五年里，无数甲方为了省几毛钱电费，忍受着20秒的指令延迟、三不五时的批量离线、说不清道不明的信号盲区。

五年里，无数乙方为了迎合评分标准，在PPT里把NB-IoT的功耗数字描了又描，却不敢告诉甲方：**您省下的那点电费，还不够付我一次上门维修的油钱。**

五年里，无数从业者在各种技术论坛反复争论“Cat.1到底费不费电”，却没有一个人站出来说：

**我们是不是从一开始就讨论错了问题？**

**今天，该结束这场争论了。**

4G Cat.1单灯控制器的功耗，从来不是一个技术问题。

**它是一个认知问题。**

**而认知问题，只能用事实来纠正。**

**事实是：**

**一盏灯一年省0.65元电费，这个收益，抵不掉它带来的任何一项运维损失。**

**事实是：**

**NB-IoT在功耗赛道的领先优势，已经被Cat.1 bis抹平到可以忽略不计。**

**事实是：**

**当甲方真正做过对比测试、算过全生命周期成本之后，没有人会因为“省电”而选择NB-IoT。**

**功耗叙事的终结，不是Cat.1的胜利。**

**是理性的胜利。**