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物联网 | Cat.1火了?它是从哪来的?

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?

作者:小枣君来源:鲜枣课堂|2020-03-20 08:16

 

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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【责任编辑:武晓燕 TEL:(010)68476606】

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