终端等级UE Category—— 4G网络数据传输与速率分析（五）

iyangxin

“提速”是移动通信永恒不变的主题，2、3、4、5G，第一个目标就是提速：

各大运营商也是拼命秀网速。

不过提速可不仅仅是指网络，还包括手机，一个巴掌拍不响，手机不提速升级，别说4G网络，400G也白搭，连总理都说，“提速升级，两手都要抓，两手都要硬”。

A：我当然知道，3G手机比2G手机快，4G手机比3G手机快…
B：那你可知道4G手机也分三六九等，不同level手机速度可不一样…
B：连苹果7都要秀秀速度…
A：还不快说…
B：有请小编Bob

我们用手机是为了打电话、发短信、看小视频、双11剁手，每一次手机和网络都在默默的协商流程、配置参数、调度资源铺路（回复“数据流程”查看一个小视频的数据传输之路），而做这些首先需要知道手机的能力，能力不一样，能干的事也不一样，网络才能有的放矢。手机能力，即UE Capability，是一堆参数集合，包括UE Category，PDCP参数、RLC参数、物理层参数、RF参数等等。其中UE Category（终端类型，简写为UE Cat）就是本文主角，它表示这部手机下载和上传能达到的最高速率，是由手机用的通信芯片决定。苹果7说它速率450Mbps，也就是说它是UE Cat 9。

据“圣经”3GPP TS 36.306记载，表示下载速率的UE Cat从Cat NB1 ~ Cat 19，共22种；下载速率最低是680Kbps，即Cat NB1；最高约25Gbps，即Cat 17。表示上传速率的UE Cat从Cat NB1 ~ Cat 14，共17种；上传速率最低1Mbps，Cat NB1/Cat M1/Cat 0都是如此；最高约9.6Gbps，即Cat 14。

一、从手机到手表：终端都要有Cat

从上图可以看到，Cat NB1/Cat M1/Cat 0/Cat 1表示的终端上传和下载都不超过10Mbps，显然不会有这么慢的4G手机。因为这几个Cat是为物联网终端准备的，像将来能连到中国某动网络的手表、水表、电表等等。不过这些不是本文讨论的重点，先不多说啦~

二、从Cat XX到UL Cat X + DL Cat Y：终端上下行能力“合久必分”

我们发现表示上行速率的Cat值要比表示下行速率的Cat值少五种，上下行难道不是一一对应的？为啥这样？

4G技术是一个版本一个版本的不停更新，每次更新都会引入一些新技术和新UE Cat值。4G最早版本是R8,R9，后续接着有R10，R11，R12，R13等等。在营业厅和手机上看到的“4G”就是指R8和R9，看到的“4G+”表示升级到了R10及以后。

R8/R9定义Cat1~Cat5；R10定义Cat6~Cat10；R11定义Cat11~Cat12；用一个Cat值表明手机的最大上传和下载速率，不同Cat对应的上传和下载速率可查看上上图。

但是从R12开始，为了更加灵活，手机的上传和下载速率用分开的UE Cat表示，上传速率用UE UL Cat X，下载速率用UE DL Cat Y，正所谓“合久必分”。X和Y可以相同，也可以不相同，通过UE UL Cat X和UE DL Cat Y的组合表示一部手机的上传和下载速率；当然，X和Y不是任意组合，组合方式见3GPP TS 36.306。

R12除了将UE Cat分成UL Cat和DL Cat外，同时UL Cat新定义UL Cat13/14，DL Cat新定义DL Cat13/14/15/16；在R13新定义DL Cat17/18/19。可以看出DL Cat 15/16/17/18/19是单独定义的，没有UL Cat 15/16/17/18/19与之对应，这就是为什么UL Cat比DL Cat少五种。

三、多管齐下，满足终端不同上下行能力

从”不同Cat对应速率”的图中看到，不管是上传速率，还是下载速率，总趋势是越来越快。对于一部Cat 6手机，比如苹果6s，最大下载速率300Mbps，，也就是每秒能下载300Mbps/8 = 37.5MB，下载一部4GB的高清电影需要约109s；想象一下有一部DL Cat 16的手机，下载速率最快1Gbps，也就是每秒能下载1Gbps/8 = 125MB，下载一部4GB的高清电影只需要33s！！（A：这里是理论分析，实际下载速率与网络配置有关，一般不会达到理论速率。B：就是不行呗…）

如此快无边界的手机，是怎么做到的呢？有三种技术，分别是载波聚合、高阶调制、多流传输，通过它们不同配置的排列组合就可以得到不同速率，对应不同上行和下行能力，即UL Cat和DL Cat。这三种技术怎么选择、怎么配置是有讲究的，一方面要看手机支持哪些，这在UE能力（就是第一张图里的UE Capability）里有专门字段标记；另一方面，网络要根据当前无线环境、小区用户等统筹决定。

小编掐指一算，不同上行和下行能力手机支持的三种技术配置如下图，一图在手，Cat我有~

到这里，UE Cat的基本原理就介绍完了，下一篇就Cat做进一步的分析哈，下课~