什么是Cat.1？ Cat.1的演進(jìn)歷史和主要特點(diǎn)

導(dǎo)讀

當(dāng)我們談?wù)撜瓗ㄐ艜r(shí)，你也許會(huì)想到GSM、GPRS、MODEM撥號(hào)上網(wǎng)等。但是你是否聽(tīng)說(shuō)過(guò)Cat.1呢？Cat.1是什么？你腦海中第一時(shí)間一定會(huì)浮現(xiàn)出一只貓（Cat）。但我們今天要講的是另一個(gè)維度的事物，Cat.1（LTE UE-Category 1）是一種特殊的通信技術(shù)，它在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等領(lǐng)域扮演著重要角色。今天，我們將探索Cat.1與窄帶通信之間的關(guān)系，并了解它們對(duì)我們?nèi)粘Ｉ畹挠绊憽?/p>

作者：曾而新

單位：中國(guó)移動(dòng)智慧家庭運(yùn)營(yíng)中心

Part 01 ●什么是Cat.1●

1.1 Cat.1的演進(jìn)歷史

隨著移動(dòng)通信的迅速發(fā)展，4G LTE網(wǎng)絡(luò)不僅僅滿足了人們對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，也為物?lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了新的機(jī)遇。根據(jù)3GPP的定義，將UE-Category劃分為1-15共15個(gè)等級(jí)，其中，Cat.1由2009年3月3GPP發(fā)布Release 8版本定義，隨后在2012年的Release 13版本中提出Cat.1 bis來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化1Rx（單接收天線）。

起初，LTE網(wǎng)絡(luò)主要關(guān)注高速數(shù)據(jù)傳輸，但隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，對(duì)低功耗、低成本、穩(wěn)定連接的需求越來(lái)越迫切。2016年開(kāi)始，為節(jié)約稀缺的頻譜資源，國(guó)內(nèi)的2G/3G網(wǎng)絡(luò)的退網(wǎng)逐漸加速，在這一進(jìn)程中，將中低速率的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用遷移到LTE Cat.1無(wú)疑是一個(gè)很好的選擇，Cat.1也因此逐漸嶄露頭角。Cat.1旨在為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供適用于廣域網(wǎng)的連接，并主要應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器通信，可支撐海量機(jī)器類（eMTC）通信，目前成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中不可或缺的一部分。

1.2 Cat.1主要特點(diǎn)

Cat.1在4G通信領(lǐng)域有著獨(dú)特的地位和特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

(1)全球覆蓋和漫游：Cat.1支持全球覆蓋，可以在各種不同的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行漫游。這意味著設(shè)備可以無(wú)縫地在不同的地區(qū)和國(guó)家之間進(jìn)行通信，提供廣泛的連接性。

(2)可靠連接：Cat.1技術(shù)提供了穩(wěn)定可靠的連接，保證了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信質(zhì)量。

(3)帶寬限制：與傳統(tǒng)的移動(dòng)寬帶通信相比，Cat.1技術(shù)采用更窄的頻段進(jìn)行通信，從而降低了功耗和成本。它適用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等低數(shù)據(jù)需求的應(yīng)用場(chǎng)景。

(4)低延遲、快速傳輸：Cat.1具有較低的傳輸延遲，上行和下行峰值速率分別為5Mbit/s和10Mbit/s，能夠快速傳輸數(shù)據(jù)。

(5)高效能耗：Cat.1設(shè)計(jì)為低功耗應(yīng)用，能夠在節(jié)能模式下工作并延長(zhǎng)電池壽命。這使得設(shè)備可以連續(xù)運(yùn)行多年，而無(wú)需經(jīng)常更換電池。

Part 02 ●Cat.1與窄帶通信●

Cat.1作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一部分，與窄帶通信技術(shù)有著天然的共性。兩者的目標(biāo)非常契合，都強(qiáng)調(diào)低功耗、穩(wěn)定連接以及高覆蓋范圍，這使得它們可以無(wú)縫地相互結(jié)合，共同優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸。Cat.1在連接質(zhì)量和穩(wěn)定性方面的特點(diǎn)，與窄帶通信在低功耗和長(zhǎng)電池壽命方面的優(yōu)勢(shì)緊密匹配。

窄帶音頻通信技術(shù)是指在低帶寬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行音頻傳輸和通信。在窄帶音頻通信中，有兩種技術(shù)可以用于減少音頻傳輸所需的帶寬，分別是：

非連續(xù)傳輸DTX（Discontinuous Transmission，DTX）技術(shù)

多幀同傳（Multi-Frame Packet，MFP）技術(shù)

DTX技術(shù)結(jié)合MFP結(jié)合，可以降低大約70%的音頻帶寬占用，這兩種技術(shù)我們?cè)诤罄m(xù)的一只“貓”的狹路獨(dú)行 — Cat.1與窄帶通信（二）中會(huì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

Part 03 ● Cat.1結(jié)合窄帶音視頻通信在IoT領(lǐng)域的落地應(yīng)用●

Cat.1通信具有低功耗和穩(wěn)定連接的特點(diǎn)，使其成為智能IoT設(shè)備的理想選擇。特別是在IoT領(lǐng)域的語(yǔ)音通信方面，窄帶通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得到了顯著展現(xiàn)。智能門(mén)鈴、門(mén)鎖等低功耗物聯(lián)網(wǎng)終端可通過(guò)采用窄帶通信，在滿足語(yǔ)音通信需求的前提下，節(jié)省大量寶貴的帶寬資源。

為更好的滿足IoT智能終端多媒體交互市場(chǎng)需求，中國(guó)移動(dòng)智慧家庭運(yùn)營(yíng)中心（以下簡(jiǎn)稱：中移智家）以AIoTel體系為底座，利用DTX和MFP窄帶音頻技術(shù)的綜合優(yōu)勢(shì)，將音頻通信過(guò)程中所需的數(shù)據(jù)資源減少70%以上，對(duì)于使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備來(lái)說(shuō)，節(jié)省的流量資源非?？捎^，可極大延長(zhǎng)用戶流量套餐的使用時(shí)長(zhǎng)，降低用戶使用成本。

中國(guó)移動(dòng)首次推出基于Cat.1窄帶通信的智能門(mén)鎖，充分利用Cat.1的連接特性和窄帶音頻通信技術(shù)，具有開(kāi)鎖快、續(xù)航久、安全性高、遠(yuǎn)程控制靈活等優(yōu)勢(shì)，可滿足無(wú)WiFi覆蓋地區(qū)用戶對(duì)智能IoT設(shè)備的需求，為打造蜂窩IoT低功耗多媒體通信生態(tài)奠定基礎(chǔ)。

Part 04 ● 總結(jié)與展望●

數(shù)字化時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速崛起，正在改變著我們的生活方式和商業(yè)模式，從智能家居到工業(yè)自動(dòng)化，從健康監(jiān)測(cè)到城市管理。Cat.1作為低功耗、低成本的連接方式，與窄帶通信技術(shù)的優(yōu)化帶寬結(jié)合，為不同應(yīng)用場(chǎng)景提供了理想的解決方案。中移智家將依托于中國(guó)移動(dòng)廣泛覆蓋的移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步深耕Cat.1在IoT生態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅