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Cat.1火了?它是从哪来的?

2020/03/20
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Cat.1 好像突然火了。

近期,众多大佬纷纷为其站台背书,网上也是议论纷纷、一致看好。

究竟什么是 Cat.1?它和我们经常听说的 NB-IoT、eMTC 有什么关系呢?我们还经常说 Cat.M1 和 Cat.NB-1,它们是同一样东西吗?

今天,小枣君给大家梳理一下来龙去脉。

正文开始

 

首先我们来说说 Cat。

这个 Cat 不是它:

也不是它:

而是英文单词 Category 的缩写。Category 的意思,是类别、种类。

准确来说,“Cat.X”是指 LTE UE-Category。

LTE 就不用解释了吧?UE,是指 User Equipment,用户终端。

所以,“Cat.X”是指 LTE 网络下的用户终端类别。

为什么 LTE 要对终端分类呢?

话说,当年 3GPP 组织制定 LTE 标准的时候,有一个初衷,就是希望 LTE 能为不同用户提供不同等级的网络服务能力。所以,他们在 LTE 里提出了重要的 QoS(Quality of Service,服务质量)概念。

不同的业务,对于不同的 QoS,网络提供不同的带宽和接入优先级。

4G 标准的 QoS 等级定义

除了网络之外,3GPP 还打算给用户终端(包括手机、可穿戴设备物联网设备等)也做个分类。

于是,2009 年 3 月,3GPP 发布 Release8 版本、正式提出 LTE 的时候,同步推出了 LTE Cat.1、Cat.2、Cat.3、Cat.4、Cat.5 一共 5 个终端类别。

后来,又在 R10 版本定义了 Cat.6、Cat.7、Cat.8。在 R11 定义了 Cat.9、Cat.10、Cat.11、Cat.12。在 R12 定义了 Cat.13、Cat.14、Cat.15。

如下图所示:

不同的 Cat,不同的速率

不对!眼尖的童鞋发现了,上表不是有 16 个 Category 吗?怎么多了一个 Cat.0?

有猫腻!

没错,确实有个 Cat.0。

当年出 R8 的时候,3GPP 这帮人多了一个心眼。他们觉得,LTE 只给手机用,是不够的。物联网市场一定是未来的趋势,所以,应该先“留一手”,搞个物联网专业终端等级。

于是,就有了上行峰值速率仅有 5Mbit/s 的终端等级 Cat.1,专供物联网行业。

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。

但是,Cat.1 终端需要使用 2 根天线,对体积敏感度极高的可穿戴设备来说仍然“要求过高”(一般只配备 1 根天线)。

所以,在 R12/R13 中,3GPP 多次针对物联网进行优化。

首先是在 R12 中增加了新终端等级 Cat.0,放弃了对 MIMO(多天线)的支持,简化为半双工,峰值速率降低为 1Mbit/s,终端复杂度降低为普通 LTE 终端的 40%。这样一来,初步达到了物联网的成本要求。

但是,虽然 Cat.0 终端的信道带宽降至 1.4MHz,但射频的接收带宽仍为 20MHz(太大)。

于是,3GPP 在 R13 中又新增 Cat.M1 等级的终端,信道带宽和射频接收带宽均为 1.4MHz,终端复杂度进一步降低。

而 Cat.M1,也就是我们之前常说的 eMTC(enhanced Machine-Type Communication,增强型机器类型通信)。

此外,3GPP 在 R13 中同时新增了一个 Cat.NB-1,它的接收带宽仅 180kHz。

这个 Cat.NB-1,就是我们的 NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄带物联网)。

eMTC 还有一个名字,叫做 LTE-M,LTE-Machine-to-Machine,LTE- 机器到机器。也就是说,是机器之间用 LTE 通信,非常直白了,适用于物联的 LTE 网络。

搭车说一下,Machine-to-Machine 通常简写为 M2M,大家可能也听说过。

看明白了吧?Cat.1、Cat.M1(eMTC)和 Cat.NB-1(NB-IoT),这三兄弟都是 3GPP 这一个妈生的,全都是用于物联网的。

三兄弟里面,NB-IoT 的速率是最慢的,eMTC 次之,Cat.1 最快(也就 5Mbps)。它们和其它 Cat 的定位,通过下图一目了然:

为什么 Cat.1 现在地位越来越高?

简单来说,当初行业是这么打算的:像智能抄表这类极低速率要求的应用,NB-IoT 上;像摄像头或一些需要较大速率的物联网应用,eMTC 上。

结果,eMTC 的发展不尽如人意。运营商不太愿意投钱,产业生态也没跟上,国内案例太少。大家想想,干脆找个替代品得了,于是乎,就把现成的 Cat.1 给推上了前台。

Cat.1 基于现有的 LTE 网络,完全复用现有 LTE 资源,不需要增加额外投资。而且,Cat.1 芯片及模组的成熟度更高,成本非常便宜,能够在短时间内形成规模效应。

随着 2G/3G 的加速退网,运营商们开始积极引导行业用户使用 NB-IoT 和 Cat.1 终端模组,也是目前 Cat.1 日益火热的原因之一。

好了,关于 Cat.1、Cat.M1 和 Cat.NB-1,你都搞明白了不?

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电子产业图谱

通信行业知名新媒体鲜枣课堂创始人,通信行业资深专家、行业分析师、自媒体作者,《智联天下:移动通信改变中国》丛书作者。通信行业13年工作经验,曾长期任职于中兴通讯股份有限公司,从事2/3/4G及5G相关技术领域方面的研究,曾担任中兴通讯核心网产品线产品经理、能力提升总监、中兴通讯学院二级讲师、中兴通讯高级主任工程师,拥有丰富的行业经验和积累。