终端等级UE Category—4G数据传输流程系列(五)

“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:

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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。


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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。

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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。

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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。

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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。


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