LTE CAT 1技术的相关信息汇总

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Sep 10, 2024

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LTE CAT 1模块的特点及其主要应用领域

LTE CAT1规范在2008年的3GPP Release 8中首次发布，在数据规格上可以提供10Mbps下行和5Mbps上行的通信能力，其目标主要是用于替换已经日薄西山的2G和3G模块在IoT领域中的应用，为这类计算资源受限、不需要太多通信带宽的应用提供可以连接4G网络基站的低成本通信解决方案。

LTE CAT 1模块所具备的典型应用特点使其非常适合用于各种IoT应用：

可以提供中等带宽的通信能力。

功耗较低，尤其是相比于那些可以提供更高通信吞吐率的LTE规范，例如CAT4及其以上。

模块价格较低，目前LTE CAT 1模块价格普遍只有CAT 4模块的一半。

可以连接到所有的4G基站上，网络通信的覆盖范围更宽广。相比之下LTE-M和NB-LTE因为技术差异太大，无法连接到普通的4G基站上。

语音通话功能支持（LTE CAT 1可以支持VoLTE）等。

以下是蜂窝通信技术的演进架构图：

LTE vs LTE-CAT 1 vs LTE-M

与LTE CAT1技术相比，LTE的更高规格模块（例如CAT 4及其以上）虽然可以提供远高于CAT 1的通信能力，但是功耗和复杂度更高，随之导致的硬件成本也更高；而各种LPWAN类型的通信技术（例如LTE-M）在功耗和通信的穿透能力上相比有更好的表现，但是这些技术普遍通信速率比较低以及通信覆盖范围也很小。因此，介于以上两种技术中间的LTE CAT 1技术则在各个方面得到了更好的平衡，因此更适合与对于通信带宽、成本、功耗、网络覆盖范围乃至语音通话能力等有一定要求的IoT应用。

以下是LTE、LTE CAT 1以及LTE-M三种技术在各个维护上的指标对比：

在基本的通信规格参数上，LTE CAT1与其简化版本LTE CAT 1bis一样，都是使用20MHz频宽，下行速率10Mbps，上行速率5Mbps，通信延迟小于100ms。

与LTE CAT1技术相比，NB-IoT以及LTE-M这类LPWAN技术的最大问题是，无法接入到现有的4G基站上，必须独立架设基站或者对当前的4G基站在软硬件方面做一些特殊的升级，对基站存在比较大的兼容性问题，这样的话就严重影响了其应用的范围和产品领域。

我们的智能手机上所使用的LTE及其5G芯片动辄可以提供数百兆的通信吞吐率，但是同样的也增加了LTE模块的硬件成本、系统复杂性和功耗。而实际上，对于绝大多数的IoT类型的应用而言，根本用不到太高的通信速率，但是对硬件成本和功耗则比较敏感，因此在这类应用中使用LTE CAT 1模块就更加合适。

在绝大多数IoT应用中，LTE模块的流量都是上行流量（例如向网络上传IoT设备采集的音视频数据和传感器数据等），因此为了进一步降低待机功耗，LTE CAT 1技术专门开发了一个低功耗模式PSM（Power Saving Mode），可以让模块在不进行数据传输的时候进入休眠模式，这样就可以极大地降低通信中的功耗。

LTE CAT 1bis

LTE CAT 1bis是LTE CAT1的简化版本，在2017年的3GPP Release 13规范中首次发布。实际上今天我们大部分情况下所说的LTE CAT 1实际上指的都是LTE Cat 1bis。

与LTE CAT 1一样，LTE CAT 1bis同样可以无缝的接入到所有已部署的4G基站上，但LTE CAT 1bis在标准的LTE CAT1的基础上，在技术层面上进一步简化以降低成本。LTE CAT 1bis在技术上的简化主要是去掉了CAT 1模块中Rx天线的分集天线，在Rx上只保留一个天线。

这样做的好处是硬件设计更简单，少一根天线模块的尺寸更小，成本更低，在信号好的情况下可以提供与LTE CAT 1模块相同的通信吞吐率，但是因为去掉了Rx的分集天线，也就导致1bis模块的接收灵敏度相比同样条件下的CAT 1模块低3dB。

使用CAT 1bis模块的另外一层顾虑是，CAT 1模块在全世界的绝大多数网络运营商都没有太大的兼容性问题，但是1bis模块的使用在运营商接入方面的兼容性和支持的全面性上相比CAT1模块要差一些。例如部分北美运营商不支持在1bis模块上使用语音通话VoLTE的功能。

参考文档

LTE Cat 1 | u-blox