導讀:令人好奇的是,Cat.1全稱LTE UE Category 1(LTE終端能力等級1),來自于2009年3GPP Release 8的初代LTE定義,距今已超十年的老兵,多年默默無聞,為何突然受到工信部的點名垂青煥發(fā)青春,背后的真實邏輯是什么,請看本文剖析。
今年5月,工信部辦公廳發(fā)布了《關于深入推進移動物聯網全面發(fā)展的通知》,明確表示,以NB-IoT與Cat.1協同承接2G/3G物聯連接,提升頻譜利用效率。在保障存量物聯網終端網絡服務水平的同時,引導新增物聯網終端不再使用2G/3G網絡,推動存量2G/3G物聯網業(yè)務向NB-IoT/4G(含Cat.1)/5G網絡遷移。
令人好奇的是,Cat.1全稱LTE UE Category 1(LTE終端能力等級1),來自于2009年3GPP Release 8的初代LTE定義,距今已超十年的老兵,多年默默無聞,為何突然受到工信部的點名垂青煥發(fā)青春,背后的真實邏輯是什么,本文剖析如下。
事實上,2020年5月工信部發(fā)文中提及的Cat.1已不再是狹義的初代LTE定義,而是新增包含Release 13 Cat.1bis內涵的廣義名詞。
Cat.1bis名稱的由來?
Cat.1bis中的bis來源于拉丁語”第二次或再一次”之意,放在Cat.1之后寓意其是在傳統Cat.1能力等級基礎上的二次衍生。
Cat.1和Cat.1bis是什么關系呢?
我們把時鐘退回到2015年4月,第一代智能手表產品正式發(fā)售,開啟可穿戴品類大幕。相信大家都還記得,早期可穿戴設備主要以智能手機伴侶形態(tài)出現,并不具備獨立的蜂窩通信功能,還不是絕對意義上的獨立品類。深糾其根源我們發(fā)現,可穿戴設備因追求極致尺寸有著強烈的小型化設計需求,而傳統4G蜂窩終端必選的2Rx(雙接收天線)天線擺放異常艱難,即使強行放入,分集接收效果也會大打折扣。同時,截止到智能可穿戴設備興起的時代,官方具備1Rx(單接收天線)接收規(guī)格的終端能力等級僅限Cat.0/Cat.M1/Cat.NB1,他們最高1Mbps的極限吞吐不足以滿足可穿戴場景的用戶體驗。意味著,亟需制定適用于可穿戴品類的單天線終端能力新等級。
有鑒于此,2016年6月至2017年3月 3GPP RAN#73~#75標準全會就該單天線終端能力新等級做了討論與定義,最終在2017年3月9日3GPP Release 13 LTE Cat.1bis核心部分正式凍結,其將初代LTE Cat.1作為技術錨點,會同后續(xù)配套的標準性能部分和一致性認證部分,通過極低的標準修訂成本,定義出了符合中速人聯/物聯應用場景且具備完善后向兼容能力的終端能力等級--Cat.1bis。
注:在Cat.1bis標準制定過程中,中國信息通信研究院和中國移動代表中國廠商提供了重要貢獻。
3GPP R8 Cat.1 VS. R13 Cat.1bis
關鍵項 | R8 Cat.1 | R13 Cat.1bis | 解讀 |
峰值速率 | DL/UL 10Mbps/5Mbps | DL/UL 10Mbps/5Mbps | 兩者一致 |
接收天線 | 2Rx及以上 | 1Rx | 關鍵差異項: Cat.1bis是3GPP官方單天線品類 |
終端能力 指示 | UE-EUTRA-Capability: accessStratumRelease <rel8> ue-Category<1> | UE-EUTRA-Capability: accessStratumRelease <rel13> ue-Category<1> & ue-CategoryDL-v1350 <oneBis> & ue-CategoryUL-v1350 <oneBis> | 關鍵差異項: Cat.1bis終端通過同時上報支持Category <1>和<onebis>字段,實現全面兼容網絡側任意協議版本的設計構想 |
鏈路預算[1] | MCL<=140.7dB | MCL<=140.7dB | 兩者基本一致 |
終端成本[1] | 同傳統LTE | 相比傳統LTE成本節(jié)省約24%~29% | 關鍵差異項: Cat.1bis單接收天線設計帶來了可觀的成本優(yōu)勢 |
RAN5測試用例集 | 同傳統LTE | 使用 3GPP WI “LTE_UE_cat_1RX-UEConTest”定義的用例集 | 關鍵差異項: Cat.1bis有其不同于傳統LTE的獨立測試認證用例體系 |
[1]. 3GPP TR 36.888 |
基于以上對照表可知,雖然其原始驅動力僅來自可穿戴品類,但Cat.1bis終端能力新等級既能滿足中速人聯/物聯品類的數據吞吐量需求,又能提供相比傳統LTE更優(yōu)的成本與更小的尺寸,還能在現有4G接入網幾乎零改造前提下實現快速部署。相應優(yōu)勢自然會被工信部主管部門留意到,順理成章的有了本文開場的《關于深入推進移動物聯網全面發(fā)展的通知》中將Cat.1(bis)全面納入物聯場景推薦解決方案的指導意見。
·我是誰
3GPP R13官方終端能力等級中與Cat.0/Cat.M1/Cat.NB1并列的single receiver類別,能夠在保持DL/UL 10Mbps/5Mbps峰值速率的前提下實現較優(yōu)成本
·我從哪里來?
可穿戴設備的尺寸之殤帶來對single receiver的剛需,通過對常規(guī)Cat.1(2Rx)的最小化標準修訂,低調問世
·要到哪里去?
憑借超高部署性價比(數據速率、終端成本與網絡改造代價的較佳折衷)成為萬物互聯時代中低速率應用場景的最佳選擇,5G新時代與eMBB、NB-IOT并列新風口
Cat.1bis的產品化、商用化歷程
在3GPP標準先行后,接下來就是Cat.1向Cat.1bis創(chuàng)新發(fā)展的產品化、商用化歷程。
2017年,3GPP Cat.1bis標準討論如火如荼之際,紫光展銳Cat.1bis芯片同步提上規(guī)劃和設計日程。
2018年,展銳Cat.1bis芯片樣片就已經開始針對戰(zhàn)略客戶進行推廣、合作與開發(fā)。
2019年4月10日,全球認證論壇GCF CAG#58次會議展銳聯合羅德與施瓦茨,成功激活Cat.1bis GCF WI-299,開啟Cat.1bis GCF認證及一致性測試生態(tài)。
2019年8月15日,中國通信標準化協會TC5 WG9#100次會議正式通過Cat.1bis寫入通信行業(yè)標準《LTE數字蜂窩移動通信網終端設備技術要求(第四階段)》。
2019年11月16日,在第7屆中國移動全球合作伙伴大會上,紫光展銳重磅發(fā)布新一代物聯網芯片平臺—春藤8910DM,這是全球首顆LTE Cat.1bis物聯網芯片平臺,可廣泛應用于萬物互聯的多個領域。
2019年12月,中國移動研究院組織的Cat.1/1bis現網兼容性測試驗證中,春藤8910DM率先通過與全部六家主流基站廠商的現網測試項。
2020年3月,春藤8910DM全額中標聯通物聯網有限責任公司公網數字對講PCBA采購項目,該項目是聯通物聯網有限責任公司的首個Cat.1產品招標項目。
2020年4月,廣和通基于春藤8910DM芯片的模組產品L610,率先實現CCC、SRRC、NAL、中國電信運營商認證大滿貫,成為國內首家具備量產出貨資質的Cat.1bis模組產品。
2020年6月,中國聯通重磅發(fā)布搭載春藤8910DM芯片的業(yè)內第一款支持LTE Cat.1bis且與主流Cat.4模塊軟硬件兼容的雁飛Cat.1模組。
2020年6月,由聯通物聯網公司、中國聯通物聯網研究院、紫光展銳共同聯合Cat.1/1bis產業(yè)鏈12家合作伙伴編寫的《聯通物聯網Cat.1白皮書V1.0》正式發(fā)布,這是物聯網行業(yè)首個Cat.1/1bis白皮書,紫光展銳是白皮書主編單位中唯一的芯片企業(yè)。
2020年7月,哈啰出行聯合中國聯通、紫光展銳、廣和通三家企業(yè)共同宣布:哈啰出行率先在其共享兩輪出行服務中應用4G Cat.1bis技術,搭載4G Cat.1bis模組的1500輛哈啰助力車已正式投入使用。這是共享兩輪出行領域第一次應用Cat.1bis通訊技術,也標志著共享兩輪出行將大規(guī)模邁入4G時代。
2020年8月,備受業(yè)界期待的中國聯通Cat.1芯片集中比選項目結果出爐,紫光展銳獨家中標。根據公布的招標信息顯示,本次采購規(guī)模為500萬套,是截至目前運營商Cat.1芯片招標中規(guī)模最大的項目之一。此次大規(guī)模采購,對Cat.1產業(yè)鏈乃至整個蜂窩物聯網產業(yè)具有積極的影響作用,將推動Cat.1產業(yè)的快速規(guī)?;l(fā)展。此次項目的成功中標,再一次印證了展銳在Cat.1領域的全面領先優(yōu)勢。
截至2020年8月,已有數十款搭載春藤8910DM芯片的Cat.1bis模組上市并在多領域、多場景落地應用。包括中國移動、中國聯通、廣和通,有方科技、美格智能、合宙、龍尚、有人物聯網、騏俊物聯等多家模組廠商伙伴們,都選擇了展銳的春藤8910DM芯片,推出一系列Cat.1bis模組,可廣泛應用于共享經濟、金融支付、公網對講、能源、工業(yè)控制等場景。
從Cat.1到Cat.1bis,3GPP標準規(guī)范在持續(xù)的升級演進,并且逐漸被包括運營商、芯片廠家、模組廠家、終端廠家等在內的整個物聯網生態(tài)圈所接受和廣泛應用。從一個紙上的技術標準轉變?yōu)楝F實世界中構建萬物互聯的產品和應用,衍生出基于Cat.1bis的一系列細分市場和產業(yè)生態(tài),聚合成一個巨大的規(guī)模市場。