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猫One上新,看展锐如何锻造中速物联芯片新标杆

时间:2021-04-29 作者:邵乐峰 阅读:
截止到2019年,R13 Cat.1bis技术生态在上游终端芯片平台、认证体系、全球重点市场合规与政策导向、运营商市场策略、下游终端厂商认知度、技术差异化等方面全方位缺失,使得Cat.1bis缺席了原本属于它的可穿戴/中速物联广阔舞台,但上述状况在2019年11月因为紫光展锐推出8910DM芯片而开始得到显著改善。
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随着2G/3G清频退网速度的加快,传统基于蜂窝网络的物联网业务迁至何处成为业界关注的焦点。为此,2020年5月,工业和信息化部发布《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》,明确将“推动2G/3G物联网业务迁移转网,建立NB-IoT、4G(含LTE-Cat.1)和5G协同发展的移动物联网综合生态体系”列为主要目标,成为引爆该市场的导火索。

按照网络速率划分,目前的蜂窝物联网连接大致按照“1-3-6”的比例进行分布,即10%”高速率业务“,30%”中速率业务“,60%”低速率业务“。高速率可用Cat. 4以上及5G承载,低速率可用NB-IoT承载,中速率则可以用Cat.1或eMTC承载。据Strategy Analytics报告,到2025年,全球蜂窝物联网连接数将增长到23亿,以两者相加90%的份额而言,NB-IoT和Cat.1无疑面临巨大的市场机会。

Cat.1 bis的前世今生

Cat.1自2009年在3GPP Release 8中以终端速率等级定义出来后,一直处于不温不火的状态。而此番工信部发文中提及的Cat.1,已不再是狭义的初代LTE定义,它有了包含在2016年发布的3GPP Release13中LTE Cat.1 bis在内的更广泛的内涵。从某种意义上来说,bis具有“再一次”的含意,放在Cat.1之后寓意其是在传统Cat.1能力等级基础上的二次衍生。

其实,Cat.1 bis出现和发展的原始驱动力与可穿戴设备的尺寸限制密不可分。

让我们把时钟退回到2015年4月。那时,第一代智能手表产品正式发售,开启了可穿戴品类大幕。但是,早期可穿戴设备主要以智能手机伴侣形态出现,并不具备独立的蜂窝通信功能,还不是绝对意义上的独立品类。纠其根源,在于可穿戴设备因追求极致尺寸有着强烈的小型化设计需求,而传统4G蜂窝终端必选的2Rx(双接收天线)天线摆放异常艰难,即使强行放入,分集接收效果也会大打折扣。

同时,官方具备1Rx(单接收天线)接收规格的终端能力等级仅限Cat.0/Cat.M1/Cat.NB1,最高1Mbps的极限吞吐不足以满足可穿戴场景的用户体验,业界亟需制定适用于可穿戴品类的单天线终端能力新等级。

于是,2016年6月至2017年3月,3GPP RAN#73~#75标准全会就该单天线终端能力新等级做了讨论与定义,最终在2017年3月9日,3GPP将初代LTE Cat.1作为技术锚点,正式冻结Release 13 LTE Cat.1bis核心部分,定义出了符合中速人联/物联应用场景且具备完善后向兼容能力的终端能力等级--Cat.1bis。

3GPP R8 Cat.1 VS. R13 Cat.1bis

关键项 R8 Cat.1 R13 Cat.1bis 解读
峰值速率 DL/UL 10Mbps/5Mbps DL/UL 10Mbps/5Mbps 两者一致
接收天线 2Rx及以上 1Rx 关键差异项: Cat.1bis是3GPP官方单天线品类
终端能力指示 UE-EUTRA-Capability:accessStratumRelease <rel8>ue-Category <1> UE-EUTRA-Capability:accessStratumRelease <rel13>ue-Category <1> &ue-CategoryDL-v1350 <oneBis> &ue-CategoryUL-v1350 <oneBis> 关键差异项: Cat.1bis终端通过同时上报支持Category <1>和<onebis>字段,实现全面兼容网络侧任意协议版本的设计构想
链路预算[1] MCL<=140.7dB MCL<=140.7dB 两者基本一致
RAN5测试用例集 同传统LTE 使用3GPP WI “LTE_UE_cat_1RX-UEConTest”定义的用例集 关键差异项: Cat.1bis有其不同于传统LTE的独立测试认证用例体系
[1]. 3GPP TR 36.888

基于以上的对照表可知,虽然其原始驱动力仅来自可穿戴品类,但Cat.1bis终端能力新等级既能满足中速人联/物联品类的数据吞吐量需求,又能提供相比传统LTE更优的成本与更小的尺寸,还能在现有4G接入网几乎零改造前提下实现快速部署。

然而,在蜂窝版可穿戴设备全面兴起的2017年到2019年间,Cat.1bis技术设想并没有产生实质产业效益,可谓诞生即沉寂,原因主要来自两方面:

一方面,Cat.1bis技术的3GPP标准化进程严重滞后于市场需求;

2017年3月3GPP RAN#75会议R13 Cat.1bis正式成为合法UE能力等级,但直到2018年9月才完成合规认证所必要的测试部分(Testing part)冻结;反观市场方面,2017年7月全球首款蜂窝版可穿戴产品已正式上市。显然,爆发的市场需求没有耐心等待按部就班的标准化进程,转而选择非标特殊通道。

另一方面,R13 Cat.1bis缺乏能够充分承载其技术设想的终端芯片平台;

R13 Cat.1bis的技术立意是Single receiver,截止到2019年11月业界没有严格承载此技术设想的终端芯片平台,即Cat.1bis低成本技术优势没有获得充分支撑。

也就是说,截止到2019年,R13 Cat.1bis技术生态在上游终端芯片平台、认证体系、全球重点市场合规与政策导向、运营商市场策略、下游终端厂商认知度、技术差异化等方面全方位缺失,使得Cat.1bis缺席了原本属于它的可穿戴/中速物联广阔舞台。

锻造中速物联芯片标杆

上述状况在2019年11月因为紫光展锐推出8910DM芯片而开始得到显著改善。

8910DM是紫光展锐推出的业界首款LTE Cat.1 bis物联网芯片,采用28nm工艺,支持LTE Cat.1/GSM双模和VoLTE,集成了蓝牙和Wi-Fi。对比LTE Cat.4芯片,8910DM尺寸缩小了30%,功耗降低20%,部署费用降低了30%,搭载该芯片的终端产品在全球45个国家和157家运营商实现了规模场测和认证。目前,该芯片已实现千万级出货,在Cat.1物联网芯片领域的市占率70%,全国第一。

展锐8910DM Cat.1bis芯片优势

Item Others (R9 Cat.1 1Rx) 展锐8910DM (R14 Cat.1bis)
Peak throughput up to UL/DL 5Mbps/10Mbps respectively up to UL/DL 5Mbps/10Mbps respectively
R12 PSM 不支持,空闲态底电流>660uA 支持,空闲态底电流<15uA
R13 eDRX 不支持,DRX周期最高2.56s 支持,DRX周期由2.56s扩展至最高2621.44s(~43min),增强物联部署灵活性
R13 Coverage enhancement 不支持,MCL <= 140.7dB 支持,MCL提升至最高155.7dB(15dB增强),强化物联部署适应性
R13 SC-PTM 不支持,海量并发OTA场景存在网络阻塞风险 支持,实现点对多点的firmware固件升级包传输,有效改善海量并发OTA场景网络资源占用
R14 VoLTE enhancement 不支持,VoLTE覆盖上行受限影响用户体验 支持,改善上行链路预算~3dB
GCF/PTCRB 不支持,3GPP非标无对应认证用例集 支持

“冰冻三尺非一日之寒”。

其实早在2017年3GPP Cat.1bis标准讨论之际,紫光展锐Cat.1bis终端芯片平台就已经在规划和设计中;2018年,展锐Cat.1bis芯片样片就开始针对战略客户进行推广、合作与开发;进入2019年,继4月成功开启Cat.1bis GCF认证及一致性测试生态之后;8月,中国通信标准化协会TC5 WG9#100次会议正式通过紫光展锐提案,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)》。

芯片性能的提升同时推动了模组侧的进展。

  • 2020年4月,广和通率先推出了基于8910DM的LTE Cat 1 bis模组L610,先实现CCC、SRRC、NAL、中国电信运营商认证大满贯,成为国内首家具备量产出货资质的Cat.1bis模组产品;
  • 2020年7月,中移物联网公司搭载8910DM芯片的ML302模组产品,成为业界首款完成中国移动产品入库的Cat.1/1bis芯片平台与通信模组产品;
  • 11月,中国联通宣布搭载展锐8910DM芯片平台的雁飞Cat.1模组完成全球首个LTE Cat.1bis PSM特性现网规模测试,标志着Cat.1bis PSM特性端到端可商用能力正式获得运营商现网权威论证。
  • 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,标志着搭载展锐8910DM芯片的Cat.1bis模组正式具备海外供给能力。

可以看到,Cat.1/1bis模组侧已经拥有越来越丰富的产品,能够在终端层面形成对应用的有效支撑。目前,已有数十款搭载展锐8910DM芯片的Cat.1bis模组上市并在多领域、多场景落地,广泛应用于共享经济、金融支付、公网对讲、能源、工业控制等行业场景。

这意味着,经过展锐与信通院、运营商、仪表设备商、基站设备商、模组厂商、终端厂商、以及行业伙伴等生态伙伴的通力协作与不懈努力,2017年诞生即沉寂的Cat.1bis技术终于在2020年拨云见日:不仅被物联网产业生态广泛认可,更是凭借其先进技术规格和领先技术成熟度、乘着物联网“23转4”的春风“C位出道、爆红出圈”,成为中速物联技术的标杆,并在共享两轮出行、智能POS、公网对讲、云喇叭、车载T-box等多领域、多场景规模落地。

万物智联挺进 

进入2021年,展锐引领Cat.1bis创新的脚步并未放缓。

4月20日,紫光展锐“创见未来”大会,包括eDRX/PSM特性、覆盖增强特性、BT特性、专业对讲、升级增强、海外特性等在内的一系列Cat.1bis新技术特性被首次公开,实现了Cat.1bis技术生态在上游终端芯片平台、认证体系、全球重点市场合规与政策导向、运营商发展战略、下游终端厂商认知度、技术差异化的全面拉通,更好的赋能Cat.1bis中速物联品类实现既要低功耗、又要低成本、还要广覆盖、更要数据速率的理想用户体验,标志着Cat.1bis技术的应用前景正式从“万物互联”迈进“万物智联”时代。

eDRX/PSM不只NB-IoT/eMTC拥有eDRX/PSM特性,展锐Cat.1bis芯片也支持扩展非连续接收eDRX和深度睡眠PSM,实现了Cat.1bis的功耗表现实现从传统的mA级升级到uA级,大大拓宽Cat.1bis的应用场景,可以满足例如表计、智能门锁、烟感报警等使用电池供电、对功耗要求苛刻的场景。2020年11月,展锐已联合中国联通开展了业界首次Cat.1bis PSM现网规模测试。

覆盖增强面向底下车库、地下室、密集城区阴影区等场景的覆盖痛点,展锐Cat.1bis芯片已支持R13 覆盖增强(coverage enhancement)特性,可提供最高15dB的覆盖增强。展锐目前已联合接入网设备商完成了覆盖增强特性实验室规模测试。

BT特性8910DM芯片原本就已支持BLE功能,可进行近程设备升级维护和参数配置。而此次展锐宣布8910DM又新增支持了A2DP和HFP等蓝牙媒体协议,让物联网设备也能够进行音乐播放。比如可以让支付云喇叭同时“变身”成蓝牙音箱、让公网对讲机还能连接蓝牙耳机、让共享两轮出行的路上也能有音乐陪伴。

专业对讲基于8910DM作为主芯片平台的公网对讲机方案,能够完全满足运营商对于公网对讲产品的要求。展锐针对公网对讲机的实网时延和通话音质进行了大量优化:网络方面包括支持双卡双待,以及实现IP数据包在4G/2G实网下的时延优化;音质方面,通过充分利用芯片的语音处理能力, 对于噪音/回声/啸叫等对讲常见问题进行专项处理

升级增强不仅支持FOTA差分升级,同时支持整包升级。8910DM针对部分客户的需求,发布了全包升级方案, 让客户省去了版本管理的麻烦,让升级更简单高效。

海外特性:展锐和产业伙伴正持续与海外运营商合作,发布符合欧洲以及更多其他海外地区的运营商需求的特性,让Cat.1bis技术赋能全球更广泛的市场。例如在今年3月,紫光展锐就全面启动了海外头部运营商Cat.1bis芯片与模组认证工作。

其他特性:包括STK增强/电力行业特性/VSIM等众多新技术特性均已发布。

结语:

短短一两年内,Cat.1bis从一个纸上的技术标准迅速成长为现实世界中构建万物互联的规模商用技术,并形成基于Cat.1bis的规模市场和产业生态。展锐作为主芯片厂商,是这个产业生态中当之无愧的生态承载者。

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邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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