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网络制式和频段汇总及Cat.1的崛起

来源:
2021/01/29
【摘要】:
简述网络制式与频段、Cat.1的市场及发展前景

网络制式和频段汇总及Cat.1的崛起

一、手机网络制式和频段

1、网络制式-模

“模”就是手机的网络制式,中国有三大运营商,而且中国移动采用了由我国自主研发的TD技术网络,所以手机网络制式显得更加繁多。

中国移动网络制式为2G:GSM制式; 3G:TD-SCDMA制式;4G:TD-LTE制式。

中国联通网络制式为2G:GSM制式; 3G:WCDMA制式;   4G:TD-LTE和FDD-LTE混合制式。

中国电信网络制式为2G:CDMA制式;3G:CDMA2000制式;4G:TD-LTE和FDD-LTE混合制式。

说明:

1)联通、移动和电信都有TD-LTE 4G牌照,不过所支持的频段不一样。另外联通和电信还申请了FDD-LTE 4G 牌照,发放之后属于双4G网络,也一样是频段不一样的。

2)LTE是未来世界的主4G网络技术,包括FDD和TDD模式,在中国,这两种模式称为FDD-LTE和TD-LTE。 由于各种因素的影响,TD-LTE发展领先于TDD-LTE,FDD-LTE已成为当今世界上广泛使用的一种4G标准。

2、网络制式-频

网络制式的频率,指的是每种网络频段的不同,国家都划分了几个不同的频段,让他们运行在不同的频段上,互相不干扰。

说明:

(1)双模双卡和单模双卡:双模双卡大多就是指同时支持GSM/CDMA的双卡手机,可以放一张移动/联通卡和一张电信卡。单模双卡大多就是指GSM双卡或者CDMA双卡(CDMA双卡比较少),可以同时放两张移动/联通卡或者两张电信

2)如下图,经常说的五种通信模式包括:LTE TDD、LTE FDD、TD-SCDMAWCDMA、GSM(说白了,就是移动/ 联通2G、移动3G、联通3G,移动4G、联通4G全部都要支持,即五模十三频)

     

问:手机端显示的标识是什么呢?

中国移动的手机网络制式图标有四种,分别是:“G,E,T,H”。

G:全称为GPRS,俗称2.5G,属2G网络,是基于GSM制式的数据传输模式,这是早期的无线网络传输方式,传输速率理论峰值可以达到114Kbps。

E:全称为EDGE,俗称2.75G,仍属2G网络,也是基于GSM制式的数据传输模式,这是比较主流的无线网络传输方式,传输速率理论峰值可以达到384Kbps。

T:全称:TD-SCDMA,俗称3G,属3G网络,这是具有国家自主知识产权的技术,但此技术目前尚处于起步阶段,传输速率理论峰值可以达到3025.6Kbps。

H:全称:HSPA,移动的也称TD-HSPA。分为HSDPA和HSUPA两种,俗称3.5G,仍属3G网络,基于TD-SCDMA技术。

手机会根据信号强度自动在“G,E,T,H”四个频段之间进行切换。

 

中国电信的手机网络制式图标有两种,分别是:“1X,3G”。

1X:全称为CDMA 1X,属2G网络,这是早期的CDMA无线网络传输方式,传输速率理论峰值可以达到153.6Kbps。

3G:全称为CDMA 2000,属3G网络,是基于EVDO制式的数据传输模式,这是比较主流的无线网络传输方式,传输速率理论峰值可以达到3.1Mbps。

 

中国联通的手机网络制式图标有五种,分别是:“G,E,3G,H,H+”。

G:全称为GPRS,俗称2.5G,属2G网络,是基于GSM制式的数据传输模式,这是早期的无线网络传输方式,传输速率理论峰值为114Kbps。

E:全称为EDGE,俗称2.75G,仍属2G网络,也是基于GSM制式的数据传输模式,这是比较主流的无线网络传输方式,传输速率理论峰值可以达到384Kbps。

3G:全称WCDMA,属3G网络,这是比较主流的无线网络传输方式,传输速率理论峰值可以达到14.4Mbps。

H:全称:HSPA,分为HSDPA和HSUPA两种,俗称3.5G

 

二、新贵Cat1引领市场潮流
1、cat1是什么?

Cat1,是LTE UE-Category1我们一般叫他4g全网通,是低配版”的4G终端。我们常说的Cat.X指的就是LTE UE-Category。LTE就是网络制式,也可以理解为4G技术。UE是用户设备(user equipment),Category是分类、类别的意思。根据3GPP的定义,UE类别以1-15分为15个等级如下图Cat.1的最终目标是服务于物联网并实现低功耗和低成本LTE连接的目的所以Cat.X这个值是用来衡量用户终端设备无线性能的,说白了就是用来划分终端速率。

    

词汇解释:下行速率一般是指从网络上的主机下载数据的速率。上行速率一般是指从你的电脑上传的速度,也就说别人从你的电脑进行通讯的速率。

延伸:手机4G网络用的是哪个类别?

目前手机用的 4G 网络基本上才普及到 Cat.6,大多还停留在 Cat.4,这要看运营商和射频终端的支持情况。

划重点:

Cat.X 是用来描述用户终端的能力等级

Cat.1 是 4G LTE 网络的一个类别,可以称为“低配版”的 4G 终端

Cat.1 属于蜂窝物联网,是广域网

Cat.1 通讯速率,上行 5.2Mbps,下行 10.3Mbps

2、Cat.1 为什么火了

NB-IOT 大张旗鼓推了这么多年,为什么 Cat1 成了最亮的仔?eMTC 又怎么样了?

这得从一张蜂窝物联网金字塔图开始说起:   

      

在蜂窝物联网应用场景中,只有 10% 的高速业务需求,确有 60% 的超低速业务需求。在高速场景中,LTE Cat.4 以上级别的蜂窝模块可以满足需求;在超低速场景中,2G 蜂窝模块可以满足需求;在中低速场景中,有 2G/3G 蜂窝模块可以满足需求。

如上三种速率的应用场景都有对应的蜂窝模块满足要求,那为什么还需要 NB-IOT、Cat.1、eMTC 来支撑呢?主要有以下几个原因:

1)2G/3G 退网的必然

随着2G、3G的退网成为必然选择,基于4G/5G(NB-IoT+4G+5GNR)的物联网技术将担当起开启万物互联的大任。

2)5G 的建设,以及更好地利用频带

手机等移动终端最终会迁移到 4G/5G 及以上网络,2G/3G 频带被闲置,4G 频带被 5G 分担,为了更好的利用频谱资源,那么需要将网络接入能力开发给有网络需求的众多物联网设备。

3)NB-IOT 无法满足中速率及移动特性需求

4)Cat.4 大材小用,成本高

5)政策近日,工信部办公厅发布了 《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》 (以下简称《通知》)也明确表示,以 NB-IoT 与 Cat.1 协同承接 2G/3G 物联连接,提升频谱利用效率。

6)物联网特性的需求

小尺寸

超低功耗

成本敏感

所处网络环境差

广覆盖和超大规模接入需求

百亿规模的物联网设备。

g Cat.1 优势无缝接入现有 3G/4G 网络拥有跟 Cat.4 相同的毫秒级传输时延,以及支持 100KM/H 以上的移动速度。

结果:由于物联网特性,3GPP 定义了 Cat.NB-1 级别的 NB-IOT 来承载超低速率应用场景的需求,主要是替代 2G 终端。另外,为了满足中低速物联网设备的网络需求,使用 3GPP 定义的 Cat.1 和 Cat.M1(eMTC)来替代 Cat.4 级别的 3G/4G 终端。

2G/3G 退网,已经建设多年的 NB-IOT 又无法满足中低速率场景的网络需求,而且 NB-IOT 又无法满足高速移动场景,所以 Cat.1 很快就火了起来,未来很有可能成为蜂窝物联网的主要通信制式。

3、延伸:NB-IOT 和 eMTC 在 3GPP 中的级别定义

3GPP 在 Release12/Release13 中增加了 Cat0、Cat.M1、Cat.NB-1 三个等级。

1)Cat.0 放弃了对多天线的支持,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%,初步达到了物联网的成本要求;

2)Cat.M1 等级的终端信道带宽和射频接收带宽均为 1.4MHz,也就是我们常说的 eMTC(enhanced Machine-Type Communication,增强型机器类型通信);

3)Cat.NB-1 接收带宽仅 180kHz,就是我们的 NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄带物联网)。

由此可见,Cat.1、Cat.M1(eMTC)和 Cat.NB-1(NB-IoT)全都是用于蜂窝物联网的。其中,NB-IoT的速率最慢(200Kbps),eMTC 次之(1Mbps),Cat.1 最快(也就上行 5Mbps)。

划重点:

NB-IOT 属于 Cat.NB-1 类别

eMTC 属于 Cat.M1 类别

速率:Cat.1 > eMTC > NB-IOT

 

1:为什么 eMTC 没有火

从上文中可以看到 eMTC 和 Cat.1 共同承载中低速率的物联网设备网络需求,但 eMTC 为什么没有火?

eMTC 在国内的发展并不乐观,eMTC 需要基础设施建设,而运营商现在正将更多的资源投入到 5G 建设中,很难有多余的资金投入到 eMTC 建设中,另外国内应用案例有限,可借鉴度不高,开发难度大。而近日工信部的《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》也没有过多提到 eMTC,估计凉凉。

2:NB-IOT 还香吗

目前市场上有两种声音:

1)Cat.1 挤占 NB-IOT 市场,NB-IOT 应用场景狭窄,资费不能平衡网络运营成本,会淡出市场

2)NB-IOT 与 Cat.1 属于互补关系,且 NB-IOT 是未来 5G 非常重要的一个超大规模低速接入的切片

工信部通知中明确提出 “推动 NB-IoT 标准纳入 ITU IMT-2020 5G 标准”,这无疑给 NB-IoT 技术产业吃了一颗定心丸。不用担心 NB-IoT 只是一个过渡性技术,做 NB-IoT 在 5G 时代将其长期存在。

此次工信部同时为 NB-IOT 和 Cat.1 站台做背书,足以表明 NB-IOT 依旧很香,Cat.1 前途大好。

 

4、Cat.1 现状

随着紫光展锐、ASR 等芯片厂商发布性价比更高的 Cat.1 芯片之后,Cat.1 模组厂商扎堆发布了自家的模组,使得市场上的 Cat.1 模组价格已经迅速降至 45-60 元,玩家众多,竞争惨烈,基本重走 NB-IOT 的老路 —— 量未起,价已跌。

 

Cat.1 芯片原厂:

1)高通 MDM9207-1(2016 年发布)

2)紫光展锐春藤 8910DM(28nm工艺,集成蓝牙和WiFi 室内定位)

3)翱捷 ASR3601

 

Cat.1 模组厂商(不完全统计):

中移物联网

移远通信

合宙电子

移柯通信

域格信息

广和通

芯讯通

高新兴物联

美格智能

有方科技

有人信息

信位通讯

锐骐(厦门)电子

深圳信可通讯

 

5、Cat.1 优势:

相对 NB-IOT,其通信速率优势明显

相对 eMTC,其网络成本低

相对 Cat.4,其具有一定的成本优势

6Cat.1 劣势:

现阶段芯片厂家少

国外以高通为主,辅以 Sequans、Altair。

国内主要是展锐和翱捷。

现阶段价格偏高

NB-IoT、Cat.1、Cat.4 模组价格:

 

7、cat1 的主要市场和应用场景:

Cat.1 仍处于商用初期,落地的应用场景和案例还较少,一些明确的场景包括了共享、金融支付、工业控制、车载支付、公网对讲、POS 等等。

总结

工信部办公厅发布了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》(以下简称《通知》)同时为 NB-IOT 和 Cat.1 站台,未来 NB-IOT 依旧很香,Cat.1 则前途大好。

随着新基建的启动,5G 打头,未来将是 NB-IOT、4G(包括 Cat.1)、5G 共同承载蜂窝物联网的连接,以应对不同层次的物联网业务需求

    目前深圳市叁陆伍物联科技有限公司已开发出多款Cat1制式的电话手表及定位器,预计在2021年整个市场会因为Cat1迎面新发展和升级!

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关键词:
网络制式
Cat.1
物联网
叁陆伍物联
定位手表