3GPP在R13中又新增了Cat.M1(即eMTC,增强型机器类型通信)和Cat.NB-1(即NB-IoT)。其中,eMTC的信道带宽和射频接收带宽均为1.4MHz,数据传输速率1Mbps,终端复杂度进一步降低。而NB-IoT的带宽大约为180KHz,支持100Kbps以下速率传输低流量数据。
可以看到,eMTC和NB-IoT都主要是针对低速率、低功耗、低成本的物联网应用。而针对中速率的物联网应用市场,主要是Cat.1。随着近年来物联网及可穿戴市场的爆发,越来越凸显了LTE缺乏单天线标准的缺憾。
那么为何近期Cat.1突然火了起来呢?
2019年10月,工业和信息化部新闻发言人、信息通信发展司司长闻库表示,我国移动通信的网络在2G/3G退网条件已经逐步成熟。显然,这也意味着国内的2G/3G网络的退网将进一步加速。
2020年3月10日,工信部发布了《关于深入推进移动物联网发展的通知(征求意见稿)》,明确了2/3G转网的相关要求。比如基本原则中提到,“鼓励2G/3G用户尽快迁移转网”;建设目标中提到,“通过Cat.1配合满足中等速率物联网需求和语音需求”。这则意见稿发布,也成为了引爆Cat.1市场的一个。
但是,LTE当初的设计并没有考虑到要在一个扇区里面处理成千上万的机器设备,或者支持那些只传输很少数据的低复杂度的便宜玩意。在过去的几年,3GPP对LTE技术增加了几个增强型的标准,一些做了简化,一些是完全新的,用来实现连接IoT设备,这些新制定的标准能够满足如下几个条件:
(1) 设备的射频模块成本很低,低于5美金,
(2) 室内深入覆盖,以及比现有的LTE更大的覆盖范围,
(3) 每个扇区支持50,000个设备,这些设备只会传很少的字节,
(4) 功耗,对于只需要传几个字节的设备,电池寿命要到10年,
(5) 支持设备在低速率下工作,比如说,吞吐量只有几百K每秒,实现设计简单和低成本,而且可以大的提高射频的灵敏度(实现室内的深度覆盖)
常用于蜂窝物联网的网络标准有NB-IoT、Cat.1(eMTC在国内的发展并不乐观)、Cat.4等。其中,窄带业务市场和高速业务市场主要由NB-IoT和Cat.4分别占据着,而正在不断壮大的中速业务市场,低速的NB-IoT是“心有余而力不足”,而高成本、高速率的Cat.4则又显得“大材小用”。因此,Cat.1便承担起了中速业务市场的主力。
LTE Cat-1 设备
实际上在3GPP LTE很早期的标准里,EUTRAN规范(3GPP Release 8)里面包含了一种设备叫Category 1(Cat-1),这种设备的设计很简单并且很省电,它的速率只能达到10Mbps。为了降低复杂度,Cat-1是在2008年种可以使用单天线的设备类型,也是说它不支持MIMO(多进多出)。
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