技術(shù)
導(dǎo)讀:令人好奇的是,Cat.1全稱LTE UE Category 1(LTE終端能力等級(jí)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(diǎn)名垂青煥發(fā)青春,背后的真實(shí)邏輯是什么,請(qǐng)看本文剖析。
今年5月,工信部辦公廳發(fā)布了《關(guān)于深入推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》,明確表示,以NB-IoT與Cat.1協(xié)同承接2G/3G物聯(lián)連接,提升頻譜利用效率。在保障存量物聯(lián)網(wǎng)終端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平的同時(shí),引導(dǎo)新增物聯(lián)網(wǎng)終端不再使用2G/3G網(wǎng)絡(luò),推動(dòng)存量2G/3G物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)向NB-IoT/4G(含Cat.1)/5G網(wǎng)絡(luò)遷移。
令人好奇的是,Cat.1全稱LTE UE Category 1(LTE終端能力等級(jí)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(diǎn)名垂青煥發(fā)青春,背后的真實(shí)邏輯是什么,本文剖析如下。
事實(shí)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(nèi)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(tǒng)Cat.1能力等級(jí)基礎(chǔ)上的二次衍生。
Cat.1和Cat.1bis是什么關(guān)系呢?
我們把時(shí)鐘退回到2015年4月,第一代智能手表產(chǎn)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(shè)備主要以智能手機(jī)伴侶形態(tài)出現(xiàn),并不具備獨(dú)立的蜂窩通信功能,還不是絕對(duì)意義上的獨(dú)立品類。深糾其根源我們發(fā)現(xiàn),可穿戴設(shè)備因追求極致尺寸有著強(qiáng)烈的小型化設(shè)計(jì)需求,而傳統(tǒng)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(qiáng)行放入,分集接收效果也會(huì)大打折扣。同時(shí),截止到智能可穿戴設(shè)備興起的時(shí)代,官方具備1Rx(單接收天線)接收規(guī)格的終端能力等級(jí)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(chǎng)景的用戶體驗(yàn)。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(jí)。
有鑒于此,2016年6月至2017年3月 3GPP RAN#73~#75標(biāo)準(zhǔn)全會(huì)就該單天線終端能力新等級(jí)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(jié),其將初代LTE Cat.1作為技術(shù)錨點(diǎn),會(huì)同后續(xù)配套的標(biāo)準(zhǔn)性能部分和一致性認(rèn)證部分,通過極低的標(biāo)準(zhǔn)修訂成本,定義出了符合中速人聯(lián)/物聯(lián)應(yīng)用場(chǎng)景且具備完善后向兼容能力的終端能力等級(jí)--Cat.1bis。
注:在Cat.1bis標(biāo)準(zhǔn)制定過程中,中國信息通信研究院和中國移動(dòng)代表中國廠商提供了重要貢獻(xiàn)。
3GPP R8 Cat.1 VS. R13 Cat.1bis
關(guān)鍵項(xiàng) | 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(guān)鍵差異項(xiàng): 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(guān)鍵差異項(xiàng): Cat.1bis終端通過同時(shí)上報(bào)支持Category <1>和<onebis>字段,實(shí)現(xiàn)全面兼容網(wǎng)絡(luò)側(cè)任意協(xié)議版本的設(shè)計(jì)構(gòu)想 |
鏈路預(yù)算[1] | MCL<=140.7dB | MCL<=140.7dB | 兩者基本一致 |
終端成本[1] | 同傳統(tǒng)LTE | 相比傳統(tǒng)LTE成本節(jié)省約24%~29% | 關(guān)鍵差異項(xiàng): Cat.1bis單接收天線設(shè)計(jì)帶來了可觀的成本優(yōu)勢(shì) |
RAN5測(cè)試用例集 | 同傳統(tǒng)LTE | 使用 3GPP WI “LTE_UE_cat_1RX-UEConTest”定義的用例集 | 關(guān)鍵差異項(xiàng): Cat.1bis有其不同于傳統(tǒng)LTE的獨(dú)立測(cè)試認(rèn)證用例體系 |
[1]. 3GPP TR 36.888 |
基于以上對(duì)照表可知,雖然其原始驅(qū)動(dòng)力僅來自可穿戴品類,但Cat.1bis終端能力新等級(jí)既能滿足中速人聯(lián)/物聯(lián)品類的數(shù)據(jù)吞吐量需求,又能提供相比傳統(tǒng)LTE更優(yōu)的成本與更小的尺寸,還能在現(xiàn)有4G接入網(wǎng)幾乎零改造前提下實(shí)現(xiàn)快速部署。相應(yīng)優(yōu)勢(shì)自然會(huì)被工信部主管部門留意到,順理成章的有了本文開場(chǎng)的《關(guān)于深入推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》中將Cat.1(bis)全面納入物聯(lián)場(chǎng)景推薦解決方案的指導(dǎo)意見。
·我是誰
3GPP R13官方終端能力等級(jí)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(shí)現(xiàn)較優(yōu)成本
·我從哪里來?
可穿戴設(shè)備的尺寸之殤帶來對(duì)single receiver的剛需,通過對(duì)常規(guī)Cat.1(2Rx)的最小化標(biāo)準(zhǔn)修訂,低調(diào)問世
·要到哪里去?
憑借超高部署性價(jià)比(數(shù)據(jù)速率、終端成本與網(wǎng)絡(luò)改造代價(jià)的較佳折衷)成為萬物互聯(lián)時(shí)代中低速率應(yīng)用場(chǎng)景的最佳選擇,5G新時(shí)代與eMBB、NB-IOT并列新風(fēng)口
Cat.1bis的產(chǎn)品化、商用化歷程
在3GPP標(biāo)準(zhǔn)先行后,接下來就是Cat.1向Cat.1bis創(chuàng)新發(fā)展的產(chǎn)品化、商用化歷程。
2017年,3GPP Cat.1bis標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)日程。
2018年,展銳Cat.1bis芯片樣片就已經(jīng)開始針對(duì)戰(zhàn)略客戶進(jìn)行推廣、合作與開發(fā)。
2019年4月10日,全球認(rèn)證論壇GCF CAG#58次會(huì)議展銳聯(lián)合羅德與施瓦茨,成功激活Cat.1bis GCF WI-299,開啟Cat.1bis GCF認(rèn)證及一致性測(cè)試生態(tài)。
2019年8月15日,中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)TC5 WG9#100次會(huì)議正式通過Cat.1bis寫入通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《LTE數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)終端設(shè)備技術(shù)要求(第四階段)》。
2019年11月16日,在第7屆中國移動(dòng)全球合作伙伴大會(huì)上,紫光展銳重磅發(fā)布新一代物聯(lián)網(wǎng)芯片平臺(tái)—春藤8910DM,這是全球首顆LTE Cat.1bis物聯(lián)網(wǎng)芯片平臺(tái),可廣泛應(yīng)用于萬物互聯(lián)的多個(gè)領(lǐng)域。
2019年12月,中國移動(dòng)研究院組織的Cat.1/1bis現(xiàn)網(wǎng)兼容性測(cè)試驗(yàn)證中,春藤8910DM率先通過與全部六家主流基站廠商的現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試項(xiàng)。
2020年3月,春藤8910DM全額中標(biāo)聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)有限責(zé)任公司公網(wǎng)數(shù)字對(duì)講PCBA采購項(xiàng)目,該項(xiàng)目是聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)有限責(zé)任公司的首個(gè)Cat.1產(chǎn)品招標(biāo)項(xiàng)目。
2020年4月,廣和通基于春藤8910DM芯片的模組產(chǎn)品L610,率先實(shí)現(xiàn)CCC、SRRC、NAL、中國電信運(yùn)營商認(rèn)證大滿貫,成為國內(nèi)首家具備量產(chǎn)出貨資質(zhì)的Cat.1bis模組產(chǎn)品。
2020年6月,中國聯(lián)通重磅發(fā)布搭載春藤8910DM芯片的業(yè)內(nèi)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(lián)通物聯(lián)網(wǎng)公司、中國聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)研究院、紫光展銳共同聯(lián)合Cat.1/1bis產(chǎn)業(yè)鏈12家合作伙伴編寫的《聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)Cat.1白皮書V1.0》正式發(fā)布,這是物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)首個(gè)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(lián)合中國聯(lián)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(wù)中應(yīng)用4G Cat.1bis技術(shù),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(lǐng)域第一次應(yīng)用Cat.1bis通訊技術(shù),也標(biāo)志著共享兩輪出行將大規(guī)模邁入4G時(shí)代。
2020年8月,備受業(yè)界期待的中國聯(lián)通Cat.1芯片集中比選項(xiàng)目結(jié)果出爐,紫光展銳獨(dú)家中標(biāo)。根據(jù)公布的招標(biāo)信息顯示,本次采購規(guī)模為500萬套,是截至目前運(yùn)營商Cat.1芯片招標(biāo)中規(guī)模最大的項(xiàng)目之一。此次大規(guī)模采購,對(duì)Cat.1產(chǎn)業(yè)鏈乃至整個(gè)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具有積極的影響作用,將推動(dòng)Cat.1產(chǎn)業(yè)的快速規(guī)模化發(fā)展。此次項(xiàng)目的成功中標(biāo),再一次印證了展銳在Cat.1領(lǐng)域的全面領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
截至2020年8月,已有數(shù)十款搭載春藤8910DM芯片的Cat.1bis模組上市并在多領(lǐng)域、多場(chǎng)景落地應(yīng)用。包括中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、廣和通,有方科技、美格智能、合宙、龍尚、有人物聯(lián)網(wǎng)、騏俊物聯(lián)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(yīng)用于共享經(jīng)濟(jì)、金融支付、公網(wǎng)對(duì)講、能源、工業(yè)控制等場(chǎng)景。
從Cat.1到Cat.1bis,3GPP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在持續(xù)的升級(jí)演進(jìn),并且逐漸被包括運(yùn)營商、芯片廠家、模組廠家、終端廠家等在內(nèi)的整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈所接受和廣泛應(yīng)用。從一個(gè)紙上的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)世界中構(gòu)建萬物互聯(lián)的產(chǎn)品和應(yīng)用,衍生出基于Cat.1bis的一系列細(xì)分市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)生態(tài),聚合成一個(gè)巨大的規(guī)模市場(chǎng)。