Cat.1bis产业发展白皮书

C产a业t.1发b展is白皮书 智次方·挚物产业研究院紫光展锐（上海）科技有限公司 2022年11月 Copyright©2022 版权与免责声明 本白皮书主要基于公开资料编写，仅供读者参考，不构成任何投资或法律建议。 本白皮书版权归北京英维塔科技有限公司（智次方）和紫光展锐（上海）科技有限公司（紫光展锐）共同所有，并受到法律保护。任何形式的转载、摘编或以其它方式利用本白皮书的任何内容，应注明“来源：智次方&紫光展锐”。违反上述声明者，智次方及紫光展锐将追究相关法律责任。 目录 前言1 第一章Cat.1bis概述2 第一节Cat.1bis技术简介2 一、Cat.1bis定义2 二、Cat.1bis技术特点3 第二节Cat.1bis技术标准演进4 第三节Cat.1bis发展历程5 第四节Cat.1bis发展背景7 一、政策背景7 二、产业环境8 第二章Cat.1bis的竞争优势11 一、Cat.1bis的网络和成本优势12 二、Cat.1bis的技术性能优势12 第三章Cat.1bis市场发展和应用趋势14 第一节Cat.1bis芯片市场发展现状及前景14 一、Cat.1bis芯片及模组市场规模14 二、Cat.1bis芯片市场结构15 三、Cat.1bis芯片市场前景16 第二节Cat.1bis应用发展现状及前景16 一、Cat.1bis应用场景广泛16 二、Cat.1bis国内应用市场潜力巨大18 三、Cat.1bis出海势头发展良好20 第四章Cat.1bis主要应用场景案例21 第一节智能穿戴21 一、市场前景21 二、解决方案21 三、Cat.1bis智能穿戴应用的优势21 第二节共享设备22 一、市场前景22 二、解决方案22 三、Cat.1bis共享设备应用的优势24 第三节公网对讲24 一、市场前景24 二、解决方案24 三、Cat.1bis公网对讲应用的优势25 第四节车载定位25 一、市场前景25 二、解决方案26 三、Cat.1bis车载定位应用的优势27 第五节安防监控27 一、市场前景27 二、解决方案27 三、Cat.1bis安防监控应用的优势28 第六节智能电表28 一、市场前景28 二、解决方案29 三、Cat.1bis智能电表应用的优势31 第七节光伏发电31 一、市场前景31 二、解决方案31 三、Cat.1bis光伏发电应用的优势32 第八节金融支付32 一、市场前景32 二、解决方案33 三、Cat.1bis金融支付应用的优势34 前言 Cat.1bis作为Cat.1的升级演进版本，采用单天线设计，适用于更广泛的应用场景。同时，Cat.1bis对算法和部分技术性能作了进一步优化，有效降低了元器件的复杂度和成本；与Cat.1具有全兼容性，现有4G基站可同时支持Cat.1bis和Cat.1终端。总的来看，Cat.1bis具备明显的网络、成本和技术性能优势。 当前，Cat.1bis呈现出良好发展势头，其适用场景广泛，已在智能穿戴、共享设备、公网对讲、车载定位、安防监控、智能电表、光伏发电、金融支付等众多场景实现规模化落地应用。在此有力牵引下，Cat.1bis的芯片及模组市场保持快速增长，相应成本已降至较合理区间，为大规模承接原2G/3G市场，以及替代其它部分中低速应用市场做好了准备。 为促进Cat.1bis产业进一步快速健康发展，智次方·挚物产业研究院联合Cat.1bis芯片领军企业紫光展锐特策划推出本白皮书，以期为更多有意加入Cat.1bis生态的企业、机构和从业人员提供有益参考。 1 第一章Cat.1bis概述 第一节Cat.1bis技术简介一、Cat.1bis定义 （一）Cat.1 CatX全称为LTEUECategoryX，是3GPP用来衡量用户终端设备无线性能的标准。UECategory包含多项无线特性，其中最重要的是UE支持的速率。2009年3月，3GPP在Release8（简称R8）中正式提出LTE，并同步推出LTECat.1 （以下简称Cat.1）、Cat.2、Cat.3、Cat.4、Cat.5等5个终端类别，其中，Cat.1定义的上/下行峰值速率为5/10Mbps。 （二）Cat.1bis 在3GPP标准中，Cat.1采用双天线设计，无法满足众多类型终端，如可穿戴设备等提出的模组小型化要求。而采用单天线规格的终端能力等级仅限于Cat.0、Cat.M1（简称eMTC）和Cat.NB1（简称NB-IoT），它们最高1Mbps的传输速率难以满足大部分场景的体验需求。业界亟待制定新的，具备更高终端能力等级的单天线标准，Cat.1bis应运而生。 3GPP在2017年3月发布的Release13（简称R13）版本中定义了单天线设计的Cat.1bis标准。其中的bis来源于拉丁语“第二次”或“再一次”之意，放在Cat.1之后意指在传统Cat.1能力等级基础上的二次衍生。Cat.1bis采用单 天线设计，并对算法作了进一步简化，在降低复杂度的同时，能有效减少元器件成本；并且，Cat.1bis与Cat.1具有全兼容性，现有4G基站可同时支持Cat.1bis和Cat.1终端。 二、Cat.1bis技术特点 Cat.1bis在Cat.1的基础上进行了部分技术性能优化，大幅降低了终端设计的复杂度，适用于更广泛的应用场景。 （一）Cat.1bis与Cat.1的一致性技术特点 Cat.1bis的频段、通信协议、UE能力要求，以及上下行理论峰值速率等均与Cat.1保持一致，能最大化利用现有4G网络的广泛覆盖优势。 （二）Cat.1bis较Cat.1的差异化技术特点 一是，Cat.1bis终端为单天线设计，相比Cat.1终端体积更小，适用场景更广。 二是，Cat.1bis终端能力上报规则在Cat.1的基础上进行了扩展，引入了oneBis指示，能让网络正确识别其为Cat.1bis终端。 表1：Cat.1bis与Cat.1的异同 类别 3GPP版本接收天线 峰值速率链路预算 Cat.1Cat.1bis 差异解析 R8 R13 — 2Rx（双天线） 1Rx（单天线） 单天线可用在体积更小的设备上， 应用场景更为广泛 5Mbps/10Mbps 基本一致 MCL<=140.7dB 基本一致 终端成本 相比传统LTECat4，成本降低约28% 终端成本降低，更具竞争力 来源：公开资料，挚物产业研究院整理 第二节Cat.1bis技术标准演进 2009年，3GPPR8定义Cat.1采用双天线设计，具备低功耗、中等速率等特点，主要应用于智能穿戴类产品。但智能穿戴设备对体积的敏感度极高，双天线设计使得其体积过大，市场接受度不高，产品推出初期并未形成规模化放量。 2016年6月至2017年3月，为实现芯片单天线和终端小体积，3GPPRAN#73~#75标准全会就此终端能力新等级作讨论与定义，最终在2017年3月9日，对3GPPRelease13LTECat.1bis核心部分进行正式冻结。通过将初代LTECat.1作为技术锚点，结合后续配套的标准性能和一致性认证，实现以极低的标准修订成本，定义出符合中速人联/物联应用场景，且具备完善的后向兼容能力的终端能力等级Cat.1bis。 2019年8月，中国通信标准化协会TC5WG9第100次会议正式通过决议， 将Cat.1bis写入通信行业标准《LTE数字蜂窝移动通信网终端设备技术要求（第四阶段）》。 2020年10月，中国通信标准化协会TC5WG9第109次会议讨论通过《LTECat.1bis数字蜂窝移动通信网终端设备测试方法》立项申请。本次申请由中国移动、中国信息通信研究院、中国联通、中国电信等共同牵头，紫光展锐等十数家芯管端代表企业共同联署，反映出业界对Cat.1bis技术方向的高度一致认可，以及加快形成配套测试规范行标的迫切期望。 图1：Cat.1到Cat.1bis的标准演进过程 来源：公开资料，挚物产业研究院整理 第三节Cat.1bis发展历程 2017年，在3GPP讨论和定义Cat.1bis标准的同时，以紫光展锐等为代表的国内芯片厂商同步跟进，把Cat.1bis芯片的开发计划列上日程。 2018年，展锐Cat.1bis芯片样片开始针对战略客户进行推广。 2019年4月，全球认证论坛GCFCAG#58次会议，紫光展锐联合罗德与施瓦茨成功激活Cat.1bisGCFWI-299，开启Cat.1bisGCF认证及一致性测试生态建设。 2019年11月，紫光展锐在第7届中国移动全球合作伙伴大会发布全球首颗Cat.1bis芯片8910DM，加快推进Cat.1bis技术创新和市场应用进程。 2019年12月，中国移动研究院组织的Cat.1/1bis现网兼容性测试验证中，8910DM率先通过全部六家主流基站厂商的现网测试项。 2020年4月，广和通基于8910DM芯片的模组产品L610，率先全部通过CCC、SRRC、NAL和中国电信运营商的认证，成为国内首家量产出货Cat.1bis模组产品的企业。 2020年6月，中国联通发布搭载8910DM芯片的业内第一款支持Cat.1bis，且与主流Cat.4模块软硬件兼容的雁飞Cat.1模组。 2020年7月，哈啰出行联合中国联通、紫光展锐、广和通三家企业共同宣布，哈啰出行率先在其共享两轮出行服务中应用Cat.1bis技术，搭载Cat.1bis模组的1500辆哈啰助力车正式投入使用。这是共享两轮出行领域第一次应用Cat.1bis技术，标志着共享两轮出行将大规模迈入4G时代。 2020年11月，中国联通宣布搭载8910DM芯片的雁飞Cat.1模组完成全球首个LTECat.1bisPSM特性现网规模测试，标志着Cat.1bisPSM特性端到端可商用能力正式获得运营商现网权威论证。 2020年11月，中国移动研究院在第8届中国移动全球合作伙伴大会正式发布《中低速物联网业务迁移技术能力报告（2020年）》，明确提出中国移 动将采用Cat.1bis技术承接中速率、语音类和高速移动类物联网业务。 2020年12月，紫光展锐与泰尔终端实验室、广和通共同宣布，广和通L610-EU模组正式获得全球首个Cat.1bis模组GCF认证，标志着搭载8910DM芯片的Cat.1bis模组正式具备海外供货资质。 2021年2月，移芯通信在MWC上海展上宣布，自主研发的Cat.1bis芯片已流片，Cat.1bis芯片市场正吸引更多企业进入。 2021年3月，紫光展锐面向海外头部运营商，全面启动Cat.1bis芯片与模组测试认证合作。 图2：Cat.1bis发展历程 3GPPCat.1bis标准开始讨论，国内芯片厂商同步跟进 Cat.1bis进入测试阶段，形成行业规范标准文件 Cat.1bis芯片模组产品进入规模化应用阶段 国内Cat.1bis芯片厂商开始联合模组厂家合作开发 2017年2018年2019年2020年 来源：公开资料，挚物产业研究院整理 第四节Cat.1bis发展背景一、政策背景 2020年5月，工信部发布的《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》明确提出，推动2G/3G物联网业务迁移转网，建立NB-IoT、4G和5G协同发展 的移动物联网综合生态体系。在深化4G网络覆盖、加快5G网络建设的基础上，以NB-IoT满足大部分低速率场景需求；以4G承载中速率、语音类、高速移动类业务，满足中等速率物联需求；以5G技术满足更高速率、低时延联网需求；引导新增物联网终端不再使用2G/3G网络，推动存量2G/3G物联网业务向NB-IoT/4G/5G网络迁移。 在明确的减频退网政策引导下，为实现新旧动能转换、集约利用优质资源和降低运维成本，国内三大运营商近年加快了2G/3G退网的步伐。但退网不能退服务，NB-IoT和Cat.1/1bis等是较为成熟和合适的替代技术，能较好地满足低功耗、大连接的物联网应用场景需求。