一、移動(dòng)通信的發(fā)展史
從人類社會(huì)誕生以來(lái),更加高效快捷的通訊就成為人類矢志不渝的追求。中國(guó)古代有飛鴿傳書、烽火狼煙方式傳遞信息,這些傳遞信息的方式存在一定局限性。1844 年,美國(guó)人莫爾斯發(fā)明了莫爾斯電碼,并在電報(bào)機(jī)上傳遞了第一條電報(bào),開創(chuàng)了人類使用“電”來(lái)傳遞信息的先河。1864 年麥克斯韋從理論上證明了電磁波的存在,1876 年赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,1896 年意大利人馬可尼第一次用電磁波進(jìn)行了長(zhǎng)距離通訊實(shí)驗(yàn),從此世界進(jìn)入了無(wú)線電通信的新時(shí)代,即移動(dòng)通訊。
現(xiàn)代移動(dòng)通訊以 1986 年第一代通訊技術(shù)(1G)發(fā)明為標(biāo)志,經(jīng)過(guò)三十多年的爆發(fā)式增長(zhǎng),極大地改變了人們的生活方式,并成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的最重要?jiǎng)恿χ弧?/p>
1G:“大哥大”橫行的年代
1986 年,第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)在美國(guó)芝加哥誕生。1G 時(shí)代是大哥大橫行的時(shí)代,代表公司是美國(guó)的摩托羅拉。
1G 采用模擬訊號(hào)傳輸,即將電磁波進(jìn)行頻率調(diào)制后,將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換到載波電磁波上,載有信息的電磁波發(fā)布到空間后,由接收設(shè)備接收,并從載波電磁波上還原語(yǔ)音信息,完成一次通話。但各個(gè)國(guó)家的 1G 通信標(biāo)準(zhǔn)并不一致,使得第一代移動(dòng)通訊并不能“全球漫游”,這大大阻礙了 1G 的發(fā)展。同時(shí),由于 1G 采用模擬訊號(hào)傳輸,所以其容量非常有限,一般只能傳輸語(yǔ)音信號(hào),且存在語(yǔ)音品質(zhì)低、訊號(hào)不穩(wěn)定、涵蓋范圍不夠全面,安全性差和易受干擾等問(wèn)題。
1G 標(biāo)準(zhǔn)制定于上世紀(jì) 80 年代,全球 1G 標(biāo)準(zhǔn)有:
NMT:北歐國(guó)家、東歐以及俄羅斯
AMPS:美國(guó),72 多個(gè)國(guó)家地區(qū)采用
TACS:英國(guó),30 個(gè)國(guó)家地區(qū)采用(包括中國(guó))
JTAGS:日本移動(dòng)電話系統(tǒng)
C-Netz:西德移動(dòng)電話系統(tǒng)
Radiocom 2000:法國(guó)移動(dòng)電話系統(tǒng)
RTMI:意大利移動(dòng)電話系統(tǒng)
中國(guó)的第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)于 1987 年 11 月 18 日在廣東第六屆全運(yùn)會(huì)上開通并正式商用,2001 年 12 月 31 日中國(guó)移動(dòng)關(guān)閉 TACS 模擬移動(dòng)通信網(wǎng),1G 系統(tǒng)在中國(guó)的應(yīng)用長(zhǎng)達(dá) 14 年,用戶數(shù)最高達(dá)到了 660 萬(wàn)。
2G:諾基亞崛起時(shí)代
1992 年,第二代移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開始了, 2G 采用的是數(shù)字調(diào)制技術(shù),比 1G 多了數(shù)據(jù)傳輸的服務(wù),這樣手機(jī)就不僅可以接打電話,發(fā)短信就成為了時(shí)髦的交流方式。
1G 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各不相同,只有“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”,沒(méi)有“國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)”,國(guó)際漫游是個(gè)大問(wèn)題,第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)(2G)就是要解決這些問(wèn)題。2G 技術(shù)研發(fā)制定過(guò)程中嘗試了很多技術(shù)方式,如:時(shí)分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)、碼分多址(CDMA)。
時(shí)分多址 TDMA 就是基站輪流和手機(jī)通信,但是循環(huán)非???,人感覺(jué)就像一直在通信。時(shí)分多址 TDMA 的“址”就是輪流分得的發(fā)送時(shí)間。
頻分多址 FDMA 就是不同手機(jī)在不同的頻率上給基站同時(shí)發(fā)送信號(hào),各個(gè)頻率互不干擾。頻分多址 FDMA 的“址”就是分配給用戶的不同車道。
碼分多址 CDMA 就是手機(jī)都在和基站通信,但是不同手機(jī)的信號(hào)前帶有自身標(biāo)簽,基站接收到手機(jī)發(fā)來(lái)的信號(hào)后,通過(guò)標(biāo)簽就能分辨信號(hào)來(lái)自哪個(gè)手機(jī)。碼分多址 CDMA 的“址”就是標(biāo)識(shí)手機(jī)的標(biāo)簽碼。
2G 通訊系統(tǒng)有:
GSM:基于 TDMA,源于歐洲、已全球化
IDEN:基于 TDMA,美國(guó)電信系統(tǒng)商 Nextell 使用
IS-136(D-AMPS):基于 TDMA,源于美國(guó)
IS-95(CDMA One):基于 CDMA、源于美國(guó)
PDC:基于 TDMA,僅在日本普及
2G 時(shí)代也是移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)爭(zhēng)奪的開始,主要通訊標(biāo)準(zhǔn)有以摩托羅拉為代表的 CDMA 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn),和以諾基亞為代表的 GSM 歐洲標(biāo)準(zhǔn)。最終隨著 GSM 標(biāo)準(zhǔn)在全球范圍更加廣泛的使用,諾基亞擊敗摩托羅拉成為了全球移動(dòng)手機(jī)行業(yè)的霸主。
中國(guó)從 1996 年引進(jìn) GSM 商用,中國(guó)主要使用 GSM-800, GSM-900, GSM-1800 頻段一直到今天。2020 年 5 月工信部強(qiáng)調(diào),要引導(dǎo)新增物聯(lián)網(wǎng)終端不再使用 2G/3G 網(wǎng)絡(luò),同時(shí)推動(dòng)存量 2G/3G 物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)向 NB-IoT/4G(Cat1)/5G 網(wǎng)絡(luò)遷移。
由于 3G 是個(gè)相當(dāng)浩大的工程,從 2G 到 3G 不可能一步到位,因此出現(xiàn)了中間過(guò)渡的 2.5G 技術(shù)。2.5G 的系統(tǒng)大致有:GPRS、EDGE、CDMA1X。2.5G 俗稱 GPRS, EDGE 俗稱 2.75G,在中國(guó) 2.5G 指的就是 GPRS。2.5G 時(shí)代的手機(jī)可以上網(wǎng)了,雖然數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群苈?,但文字信息的傳輸由此開始了,這成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)。
3G:移動(dòng)多媒體時(shí)代
2001 年,3G 正式登上了歷史的舞臺(tái),2G 雖然相比 1G 大大提升了效率, 但是滿足不了人們對(duì)的圖片和視頻傳輸?shù)囊?,因?3G 應(yīng)運(yùn)而生。采用更寬的頻帶,傳輸?shù)姆€(wěn)定性也大大提高,保證了速度和質(zhì)量,移動(dòng)通訊有更多樣化的應(yīng)用,因此 3G 被視為是開啟移動(dòng)通訊新紀(jì)元的重要關(guān)鍵。
1940 年,美國(guó)女演員海蒂•拉瑪和她的作曲家丈夫喬治•安塞爾提出一個(gè) Spectrum 頻譜的技術(shù)概念,也稱碼分擴(kuò)頻技術(shù)。1942 年 8 月 11 日,這項(xiàng)技術(shù)在美國(guó)通過(guò)專利申請(qǐng),美國(guó)國(guó)家專利局網(wǎng)站上的存檔顯示這個(gè)技術(shù)專利最初是用于軍事用途的,二戰(zhàn)結(jié)束后暫時(shí)失去了價(jià)值,美國(guó)軍方封存了這項(xiàng)技術(shù)。1985 年,在美國(guó)的圣迭戈成立了一個(gè)名為“高通”的小公司,這個(gè)公司利用美國(guó)軍方解禁的碼分?jǐn)U頻技術(shù)開發(fā)出一個(gè)被名為“CDMA”的新技術(shù), CDMA 就是 3G 的根本基礎(chǔ)原理。在3G 時(shí)代,不管是那個(gè)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)都是基于高通 CDMA,高通的 CDMA 是核心專利,通信方面一定繞不過(guò)去,就像修樓房一定離不開鋼筋水泥沙子一樣,只要說(shuō)用3G 網(wǎng)絡(luò),就一定會(huì)給高通交專利費(fèi),這就是行業(yè)人稱的"高通"稅。
這個(gè)階段,移動(dòng)通信出現(xiàn)了新的玩家,除了北美和歐洲,中國(guó)也開發(fā)了自己的標(biāo)準(zhǔn)。
3G 的標(biāo)準(zhǔn)有:
美國(guó) CDMA2000:高通為主導(dǎo)提出應(yīng)用日韓北美
歐洲 WCDMA:主要以 GSM 系統(tǒng)為主的歐洲廠商
中國(guó) TD-SCDMA:中國(guó)移動(dòng)一家采用
三大標(biāo)準(zhǔn)之外,Intel 為首的一批廠商又推出了極具競(jìng)爭(zhēng)力的 WiMAX 技術(shù),由于中國(guó)和歐洲的通訊生產(chǎn)商都一起對(duì)付美國(guó) WiMAX,連美國(guó)高通都不想生產(chǎn) WiMAX 的支持設(shè)備和芯片,2010 年,WiMAX 標(biāo)準(zhǔn)的最大支柱 Intel 先撐不住了,宣布解散 WiMAX 部門。
2000 年 5 月, ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)正式宣布三大 3G 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),但中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) TD-SCDMA 的技術(shù)不成熟,運(yùn)營(yíng)商和終端芯片方案商都不支持,但最終國(guó)家主推,“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系到我國(guó)移動(dòng)通信的發(fā)展方向,要舉全國(guó)之力搞好 TD-SCDMA”,所以建設(shè) TD-SCDMA 網(wǎng)的艱巨而又光榮的任務(wù)交給了中國(guó)移動(dòng),為防止運(yùn)營(yíng)商同時(shí)有兩張 3G 牌照,會(huì)優(yōu)先發(fā)展更成熟的 WCDMA 或 CDMA2000,導(dǎo)致 TD-SCDMA 會(huì)被邊緣化,因此重新對(duì)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行了重組合并,明確每個(gè)運(yùn)營(yíng)商只建設(shè)一張網(wǎng)。中國(guó)聯(lián)通采用 WCDMA,中國(guó)電信采 CDMA2000,中國(guó)移動(dòng)采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的 TD-SCDMA。
這個(gè)階段,一個(gè)重要的公司上線了——蘋果,同時(shí)一代巨頭諾基亞黯然離場(chǎng)。第一代 iPhone 的發(fā)布,使得智能手機(jī)的浪潮席卷全球,以前在電腦上才可以使用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),現(xiàn)在在手機(jī)上有了更好的體驗(yàn),觸屏操控,各類應(yīng)用軟件開始了不斷更新迭代,人類正式步入移動(dòng)多媒體時(shí)代。
2008 年以后,以蘋果手機(jī)為首的智能機(jī)開始大賣。移動(dòng)只能跟著眼紅,卻無(wú)計(jì)可施。因?yàn)楦咄ú辉干a(chǎn) TD-SCDMA 芯片,所以蘋果手機(jī)根本不支持 TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)(直到后來(lái),才勉強(qiáng)支持)。就這樣移動(dòng)眼睜睜看著用戶不斷流失,市場(chǎng)份額下降,但是也為后續(xù)中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。
4G:移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代
2008 年發(fā)布的第四代網(wǎng)絡(luò) 4G,中國(guó)成為標(biāo)準(zhǔn)的制定者之一。4G 是在 3G 基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,采用更加先進(jìn)通訊協(xié)議的第四代移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于用戶而言,2G、3G、4G 網(wǎng)絡(luò)最大的區(qū)別在于傳速速度不同,4G 網(wǎng)絡(luò)作為最新一代通訊技術(shù),在傳輸速度上有著非常大的提升,理論上網(wǎng)速度是 3G 的 50 倍,實(shí)際體驗(yàn)也都在 10 倍左右,上網(wǎng)速度可以媲美 20M 家庭寬帶,4G 網(wǎng)絡(luò)可以滿足游戲服務(wù),高清移動(dòng)電視,視頻會(huì)議。
4G 有兩大技術(shù)根基:LTE 和 IEEE802.16m(WiMax2),LTE 是 Long Term Evolution 長(zhǎng)期演進(jìn),就是在3G 基礎(chǔ)上通過(guò)技術(shù)迭代慢慢達(dá)到4G。
2009 年 10 月,ITU 共計(jì)征集到了六個(gè)候選技術(shù),六個(gè)技術(shù)可以分為兩大類,一是基于 3GPP 的 LTE-Advanced 的技術(shù);另外一類是基于 IEEE802.16m(WiMax2 )的技術(shù),中國(guó)提交的候選技術(shù)作為 LTE-Advanced 的一個(gè)組成部分。
六個(gè)候選技術(shù)分別是:
北美標(biāo)準(zhǔn)化組織 IEEE 的 802.16m(WiMax2)
日本 3GPP 的 FDD-LTE-Advance
韓國(guó)(基于 802.16m)
中國(guó)(TD-LTE-Advanced)(LTE-TDD)
歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織 3GPP(FDD-LTE-Advance)
4G 時(shí)代,各種各樣的新型移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)公司如雨后春筍般爭(zhēng)相出現(xiàn),人們的生活被徹底改變,生活越來(lái)越便捷,4G 使人類進(jìn)入了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代。
5G:萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代
隨著每個(gè)人平均擁有的移動(dòng)設(shè)備的增多,隨著越來(lái)越多的設(shè)備接入云端,網(wǎng)絡(luò)擁堵已經(jīng)成為了我們所需要面對(duì)的問(wèn)題。而針對(duì) 4G 網(wǎng)絡(luò)阻塞時(shí)因?yàn)樾畔⒌膫鬏斅蚀笥?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1569596.html">信道容量,5G 帶來(lái)的解決方法就是加大帶寬,利用毫米波,大規(guī)模多輸入多輸出,3D 波束成形,小基站等技術(shù),實(shí)現(xiàn)比 4G 更快的速度,更低的時(shí)延和更大的帶寬,可以同時(shí)鏈接千億個(gè)設(shè)備。
5G 網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢(shì)數(shù)據(jù)傳輸速率高,最高可達(dá) 10Gbit/s,比先前的 4G LTE 蜂窩網(wǎng)絡(luò)快 100 倍。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是較低的網(wǎng)絡(luò)延遲,低于 1 毫秒,而 4G 的延遲為 30-70 毫秒。
5G 的標(biāo)準(zhǔn)還未完全確立,在 5G 階段,3GPP 組織把接入網(wǎng)(5G NR)和核心網(wǎng)(5G Core)拆開了,要各自獨(dú)立演進(jìn)到 5G 時(shí)代,這是因?yàn)?5G 不僅是為移動(dòng)寬帶設(shè)計(jì),它要面向 eMBB(增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶)、URLLC(超可靠低時(shí)延通信)、mMTC(大規(guī)模機(jī)器通信)三大場(chǎng)景。簡(jiǎn)單說(shuō)就是5G 不只是把速度搞上去就行,還得解決延遲、承受大規(guī)模機(jī)器同時(shí)通信,
提到 5G,有一個(gè)詞匯雙模、雙載波,包含了目前 5G 最為大家討論關(guān)心的兩個(gè)方面:
(1)雙模指 5G 網(wǎng)絡(luò)的兩種部署方式 NSA(非獨(dú)立組網(wǎng))、SA(獨(dú)立組網(wǎng)) 用最簡(jiǎn)單的話說(shuō)就是:SA 需要新建 5G 基站和 5G 核心網(wǎng),NSA 就是利用 4G 基站或核心網(wǎng)
(2)雙載波 這個(gè)術(shù)語(yǔ)說(shuō)的是 5G 的兩個(gè)頻段區(qū)間 一種是 6GHz 以下,又稱 Sub-6GHz,跟目前 2、3、4G 差不多在一個(gè)頻段 一種是在 24GHz 以上,高頻毫米波(mmWave)
2019 年 6 月 6 日,工信部正式向中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)廣電發(fā)放 5G 商用牌照。
歷代移動(dòng)通信的發(fā)展,都以典型的技術(shù)特征為代表,同時(shí)誕生出新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景。而 5G 將不同于傳統(tǒng)的幾代移動(dòng)通信,5G 不再由某項(xiàng)業(yè)務(wù)能力或者某個(gè)典型技術(shù)特征所定義,它不僅是更高速率、更大帶寬、更強(qiáng)能力的技術(shù),而且是一個(gè)多業(yè)務(wù)多技術(shù)融合的網(wǎng)絡(luò),更是面向業(yè)務(wù)應(yīng)用和用戶體驗(yàn)的智能網(wǎng)絡(luò),最終打造以用戶為中心的信息生態(tài)系統(tǒng)。最終實(shí)現(xiàn)“信息隨心至,萬(wàn)物觸手及”。盡管目前來(lái)說(shuō) 5G 未規(guī)模商用,但所有人對(duì)即將到來(lái)的 5G 時(shí)代是充滿向往與期待的。
二、中國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展
技術(shù)
通信技術(shù)基本保持著十年一代,但每一代都有新面孔出現(xiàn),也有老面孔消失。1G 有摩托羅拉,2G 有諾基亞、愛立信和西門子,3G 有高通、蘋果,而 4G 和 5G 則出現(xiàn)了華為。中國(guó)移動(dòng)通信技術(shù),1G 空白、2G 跟隨、3G 突破、4G 同步,到了 5G 終于看到了更具創(chuàng)新性的苗頭了,不過(guò)這樣引起部分國(guó)家的打壓,可能地主收租習(xí)慣了,擔(dān)心未來(lái)得向富裕起來(lái)的貧農(nóng)交租,領(lǐng)導(dǎo)地位被挑戰(zhàn)。關(guān)注微信公眾號(hào) 嵌入式系統(tǒng) 獲取更多信息。
運(yùn)營(yíng)商
為了發(fā)展 3G,尤其是支持中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) TD_SCDMA,根據(jù)國(guó)家六網(wǎng)合三政策,中國(guó)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行了拆分、重組、合并。2008 年電信業(yè)重組之前,中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通主要經(jīng)營(yíng)移動(dòng)業(yè)務(wù)(GSM、CDMA 手機(jī)業(yè)務(wù))、中國(guó)電信、中國(guó)網(wǎng)通、中國(guó)鐵通經(jīng)營(yíng)固網(wǎng)業(yè)務(wù)(固定電話、寬帶),中國(guó)衛(wèi)通涉足航空航天和衛(wèi)星通信。
2008 年重新組合后
移動(dòng)+鐵通=新移動(dòng),主要經(jīng)營(yíng)固網(wǎng)+2G(GSM)+3G(TD-SCDMA);
中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)網(wǎng)通合并成為聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)公司(聯(lián)通+網(wǎng)通=新聯(lián)通)主要經(jīng)營(yíng)固網(wǎng)+2G(GSM)+3G(WCDMA);
電信收購(gòu)原聯(lián)通的 CDMA 網(wǎng)絡(luò),和部分中國(guó)衛(wèi)通,中國(guó)電信主要經(jīng)營(yíng)固網(wǎng)+2G(CDMA)+3G(CDMA2000)。
三家運(yùn)營(yíng)商都可以提供固網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)和移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。
在 5G 時(shí)代,又新增了中國(guó)廣電。目前現(xiàn)狀:
中國(guó)移動(dòng) 主要運(yùn)營(yíng) GSM、TD-SCDMA、TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)和固網(wǎng)。
中國(guó)聯(lián)通 主要運(yùn)營(yíng) GSM、WCDMA、FDD-LTE,固網(wǎng)。
中國(guó)電信 主要運(yùn)營(yíng) CDMA、CDMA2000、FDD-LTE、TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)和固網(wǎng)。
中國(guó)廣電 主要經(jīng)營(yíng)互聯(lián)網(wǎng)國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)傳送業(yè)務(wù)、國(guó)內(nèi)通信設(shè)施服務(wù)業(yè)務(wù)。
三、物聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備主要具備如下大特點(diǎn):
1、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單:系統(tǒng)復(fù)雜度低能保證 IoT 設(shè)備在惡劣環(huán)境下正常工作
2、成本低廉:IoT 設(shè)備一般都是成本低
3、大覆蓋范圍:要保證弱信號(hào)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)能傳輸
4、低功耗:大部分應(yīng)用場(chǎng)景都需要使用電池功能
5、低速率:傳輸數(shù)據(jù)量小,速率低
6、海量設(shè)備接入:小范圍存在大量終端設(shè)備入網(wǎng)。
盡管用于物聯(lián)網(wǎng)的通訊技術(shù)很多,但沒(méi)有哪個(gè)技術(shù)有一統(tǒng)江湖的趨勢(shì)。
工信部提出建立 NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))、4G(含 LTE-Cat1,即速率類別 1 的 4G 網(wǎng)絡(luò))和 5G 協(xié)同發(fā)展的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)綜合生態(tài)體系,在深化 4G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋、加快 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)上,以 NB-IoT 滿足大部分低速率場(chǎng)景需求,以 LTE-Cat1(以下簡(jiǎn)稱 Cat1)滿足中等速率物聯(lián)需求和話音需求,以 5G 技術(shù)滿足更高速率、低時(shí)延聯(lián)網(wǎng)需求。
簡(jiǎn)單的可以理解為,國(guó)家推薦的是 NB-IoT 和 LTE-Cat1,不建議 GSM/GPRS。對(duì)應(yīng)大部分物聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō),目前低功耗且低成本的 4G 才是主流,簡(jiǎn)稱 NB 和 cat1 網(wǎng)絡(luò)。
那什么是 Cat.1?它和 NB-IoT、eMTC 有什么關(guān)系呢?Cat.M1 和 Cat.NB-1 又是什么?
3GPP 組織制定 LTE 標(biāo)準(zhǔn),支持為不同用戶提供不同等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力。在 LTE 里提出了重要的 QoS(Quality of Service,服務(wù)質(zhì)量)概念。不同的業(yè)務(wù),對(duì)于不同的 QoS,網(wǎng)絡(luò)提供不同的帶寬和接入優(yōu)先級(jí)。
除了網(wǎng)絡(luò)之外,3GPP 還打算給用戶終端(包括手機(jī)、可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等)也做個(gè)分類。2009 年 3 月,3GPP 發(fā)布 Release8 版本、正式提出 LTE 的時(shí)候,同步推出了 LTE Cat.1、Cat.2、Cat.3、Cat.4、Cat.5 一共 5 個(gè)終端類別。后來(lái),又在 R10 版本定義了 Cat.6、Cat.7、Cat.8。在 R11 定義了 Cat.9、Cat.10、Cat.11、Cat.12。在 R12 定義了 Cat.13、Cat.14、Cat.15。
cat 是英文單詞 Category 的縮寫。意思是類別、種類,不同的 Cat 表示不同的速率
在 LTE 發(fā)展初期,Cat.1 并沒(méi)有被業(yè)界所關(guān)注。隨著可穿戴設(shè)備的逐漸普及,Cat.1 才逐漸被業(yè)界重視。但是,Cat.1 終端需要使用 2 根天線,對(duì)體積敏感度極高的可穿戴設(shè)備來(lái)說(shuō)仍然“要求過(guò)高”(一般只配備 1 根天線)。所以,在 R12/R13 中,3GPP 多次針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化。
首先是在 R12 中增加了新終端等級(jí) Cat.0,放棄了對(duì) MIMO(多天線)的支持,簡(jiǎn)化為半雙工,峰值速率降低為 1Mbit/s,終端復(fù)雜度降低為普通 LTE 終端的 40%。這樣一來(lái),初步達(dá)到了物聯(lián)網(wǎng)的成本要求。
但是,雖然 Cat.0 終端的信道帶寬降至 1.4MHz,但射頻的接收帶寬仍為 20MHz(太大)。于是,3GPP 在 R13 中又新增 Cat.M1 等級(jí)的終端,信道帶寬和射頻接收帶寬均為 1.4MHz,終端復(fù)雜度進(jìn)一步降低。而 Cat.M1,也就是我們之前常說(shuō)的 eMTC(enhanced Machine-Type Communication,增強(qiáng)型機(jī)器類型通信)。
此外,3GPP 在 R13 中同時(shí)新增了一個(gè) Cat.NB-1,它的接收帶寬僅 180kHz。這個(gè) Cat.NB-1,就是我們的 NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄帶物聯(lián)網(wǎng))。
eMTC 還有一個(gè)名字,叫做 LTE-M,LTE-Machine-to-Machine,LTE- 機(jī)器到機(jī)器。也就是說(shuō),是機(jī)器之間用 LTE 通信,非常直白了,適用于物聯(lián)的 LTE 網(wǎng)絡(luò)。
可見,Cat.1、Cat.M1(eMTC)和 Cat.NB-1(NB-IoT),這三兄弟都是 3GPP 定義用于物聯(lián)網(wǎng)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)。它們和其它 Cat 的定位如下圖:
隨著 2G/3G 的加速退網(wǎng),運(yùn)營(yíng)商們開始積極引導(dǎo)行業(yè)用戶使用 NB-IoT 和 Cat.1 終端模組,也是目前 Cat.1 日益火熱的原因之一。
NB-IoT 適合低速、數(shù)據(jù)量小的場(chǎng)景,當(dāng)初設(shè)計(jì)的按 APN 分配休眠喚醒機(jī)制以及對(duì)接受運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo),對(duì)傳統(tǒng)的 tcp 長(zhǎng)連接存在一定硬傷,數(shù)據(jù)響應(yīng)和功耗方面不如 Cat1。eMTC 國(guó)內(nèi)目前未組網(wǎng),Cat.1 基于現(xiàn)有的 LTE 網(wǎng)絡(luò),不需要增加額外投資。Cat.1 芯片及模組方案成熟,價(jià)格便宜,未來(lái) cat1 可能會(huì)成為國(guó)內(nèi)低成本物聯(lián)網(wǎng)的主流。