شرح فئات 4G LTE: قم بمطابقة Cat1/Cat4/Cat6 مع احتياجاتك | LB-LINK

في تطوير تقنية 4G LTE، يعد 'Cat (الفئة)' مصطلحًا يتم ذكره بشكل متكرر. بدءًا من الطراز Cat1 للمبتدئين وحتى الطراز Cat18 عالي الأداء، تخفي فئات مختلفة التكرار الدقيق لتقنيات الاتصال. ستبدأ هذه المقالة من الطبقة السفلية التقنية، وتحلل منطق التعريف والاختلافات الأساسية والتطبيقات العملية لفئات LTE Cat، مما يساعد القراء على فهم هذا المؤشر الرئيسي الذي يؤثر على أداء جهاز 4G.

I. جوهر LTE Cat الفئات: 'معيار التصنيف' لقدرات الاتصال

فئات LTE Cat ليست تقنية محددة، ولكنها نظام تصنيف أداء تمت صياغته بواسطة 3GPP (مشروع شراكة الجيل الثالث) للأجهزة 4G . الطرفية وتتمثل وظيفتها الأساسية في تحديد القدرة القصوى للمحطات الطرفية عند الوصول إلى شبكات LTE من خلال مؤشرات فنية موحدة (مثل المعدل ووضع التعديل وتكوين الهوائيات المتعددة وما إلى ذلك)، مما يضمن أن الأجهزة من مختلف الشركات المصنعة يمكن أن تعمل معًا في نفس الشبكة.

ببساطة، تشبه فئات Cat 'شهادات قدرة الاتصال' - كلما ارتفع مستوى Cat، زادت التقنيات التي يدعمها الجهاز تقدمًا، وكان الأداء أقوى مثل المعدل القابل للتحقيق والاستقرار. تم اقتراح هذا النظام لأول مرة في الإصدار 8 (2008) من 3GPP وتم توسيعه باستمرار مع التطور التكنولوجي. حاليًا، تم تعريفه حتى Cat20.

ثانيا. ثلاثة مؤشرات فنية أساسية تحدد فئات القطط

يتم تحديد الاختلافات بين فئات Cat المختلفة بشكل أساسي من خلال ثلاث معلمات فنية أساسية، والتي تشكل معًا 'سقف الاتصال' للمحطة:

1. وضع التعديل: مفتاح البيانات 'كفاءة التغليف'

تحدد تقنية التعديل كمية البيانات التي يمكن إرسالها لكل وحدة زمنية. تُستخدم أوضاع التعديل التالية بشكل أساسي في LTE :

• QPSK : 2 بت من البيانات لكل رمز (سيناريوهات السرعة المنخفضة)؛

• 16QAM : 4 بتات من البيانات لكل رمز؛

• 64QAM : 6 بتات من البيانات لكل رمز (سيناريوهات متوسطة وعالية السرعة)؛

• 256QAM : 8 بتات من البيانات لكل رمز (سيناريوهات عالية السرعة، مدعومة بـ Cat6 وما فوق).

على سبيل المثال، Cat4 فقط يدعم 64QAM ، بينما Cat6 يقدم 256QAM ، مما يزيد من كفاءة نقل البيانات بنسبة 33% تحت نفس عرض النطاق الترددي.

2. تجميع الناقل (CA): تقنية 'الربط' لعرض النطاق الترددي

عادةً ما يكون عرض النطاق الترددي للحامل الفردي لشبكات LTE هو 1.4 ميجا هرتز -20 ميجا هرتز . يمكن لتقنية تجميع الناقلات 'ربط' عدة حاملات في نطاق ترددي أوسع، وبالتالي زيادة المعدل. على سبيل المثال:

• يدعم Cat4 ما يصل إلى مجموعتين من شركات الاتصالات (إجمالي عرض النطاق الترددي 40 ميجاهرتز )؛

• يدعم Cat6 مجموعتين من الناقلات (إجمالي عرض النطاق الترددي 40 ميجاهرتز )، ولكن نظرًا لإدخال 256QAM ، يتجاوز المعدل معدل Cat4;

• يدعم Cat12 مجموعات حاملات 3 (إجمالي عرض النطاق الترددي 60 ميجاهرتز )، مما يحقق أداءً أعلى مع 256QAM.

3. تكوين MIMO: إمكانية 'الإرسال المتوازي' المكاني

يحقق MIMO (الإدخال المتعدد والمخرجات المتعددة) تعدد الإرسال المكاني عن طريق إرسال واستقبال البيانات من خلال هوائيات متعددة في وقت واحد. يتم تمثيل تكوين MIMO لمحطات LTE بواسطة 'عدد هوائيات الإرسال × عدد هوائيات الاستقبال':

• تدعم Cat1/Cat4 عادةً 2×2 MIMO (هوائيا إرسال + 2 هوائيات استقبال)؛

• يمكن أن يدعم Cat6 وما فوق 4×4 MIMO ، والذي يضاعف معدل البيانات نظريًا.

ثالثا. المعلمات التقنية وسيناريوهات التطبيق لفئات LTE Cat السائدة

لم جميع فئات Cat تسويقًا تجاريًا على نطاق واسع. تحقق في الوقت الحالي، تعد الفئات التالية هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، حيث يتوافق كل منها مع متطلبات السيناريو المختلفة:

1. الفئة 1: 'النموذج الاقتصادي والعملي' لإنترنت الأشياء

• المعلمات الأساسية : معدل الوصلة الهابطة 10 ميجابت في الثانية ، معدل الوصلة الصاعدة 5 ميجابت في الثانية ؛ يدعم 16QAM/64QAM ، تعديل 2×2 MIMO ، ولا يدعم تجميع الناقل.

• الميزات التقنية : يمكن تحقيق تكلفة منخفضة واستهلاك منخفض للطاقة (يمكن أن يصل زمن الانتظار إلى عدة سنوات) باستخدام أجهزة بسيطة، ومناسبة لسيناريوهات الاتصال ذات المعدل المنخفض والطويل.

• التطبيقات النموذجية : عدادات المياه/عدادات الغاز الذكية (يلزم فقط عشرات كيلوبايت من البيانات شهريًا)، والدراجات المشتركة (تقرير تحديد الموقع والحالة)، والأجهزة القابلة للارتداء (نقل بيانات معدل ضربات القلب/الموقع).

2. Cat4: 'القوة الرئيسية' للأجهزة المخصصة للمستهلكين

• المعلمات الأساسية : معدل الوصلة الهابطة 150 ميجابت في الثانية ، معدل الوصلة الصاعدة 50 ميجابت في الثانية ؛ يدعم تعديل 64QAM ، 2×2 MIMO ، ما يصل إلى مجموعتين حاملتين ( 40 ميجاهرتز ).

• الميزات التقنية : يوازن بين المعدل والتكلفة، ويمكن أن يلبي احتياجات معظم سيناريوهات فئة المستهلك، وهو الخيار السائد لـ أجهزة توجيه 4G والهواتف المحمولة للمبتدئين.

• التطبيقات النموذجية : المنزل أجهزة توجيه 4G ( على سبيل المثال، LB-LINK CPE450AX )، والهواتف الذكية المتوسطة إلى المنخفضة، ونظام الملاحة في السيارة (حركة المرور في الوقت الفعلي والموسيقى عبر الإنترنت).

3. Cat6: 'ممثل الأداء' لسيناريوهات الأجهزة المحمولة عالية السرعة

• المعلمات الأساسية : معدل الوصلة الهابطة 300 ميجابت في الثانية ، معدل الوصلة الصاعدة 50 ميجابت في الثانية ؛ يقدم تعديل 256QAM (الوصلة الهابطة)، ويدعم 2×2 MIMO ، ومجموعتين حاملتين ( 40 ميجاهرتز ).

• الميزات التقنية : يعتمد 256QAM لأول مرة في الوصلة الهابطة، مما يزيد من 'كفاءة تعبئة البيانات' بنسبة 33%، وهو مناسب للسيناريوهات الحساسة لمعدلات الوصلة الهابطة.

• التطبيقات النموذجية : متطورة أجهزة توجيه 4G (على مستوى المؤسسة)، معدات بث مباشر 4K (بث مباشر للحدث الخارجي)، أنظمة الترفيه داخل السيارة ( في الصف الخلفي ). 4K تشغيل فيديو

4. Cat12: 'معيار السرعة العالية' للصف الصناعي

• المعلمات الأساسية : معدل الوصلة الهابطة 600 ميجابت في الثانية ، معدل الوصلة الصاعدة 100 ميجابت في الثانية ؛ يدعم تعديل 256QAM ، 4×4 MIMO ، 3 مجموعات حاملة ( 60 ميجاهرتز ).

• الميزات التقنية : تجميع متعدد الموجات الحاملة + MIMO عالي الترتيب، ومعدل موازنة واستقرار، وتلبية متطلبات النطاق الترددي العالي من الدرجة الصناعية.

• التطبيقات النموذجية : المراقبة الصناعية (التوصيل في الوقت الفعلي لكاميرات 4K متعددة القنوات)، والتطبيب عن بعد (نقل الفيديو الجراحي عالي الوضوح)، والنسخ الاحتياطي للخط المخصص للمؤسسات (استبدال بعض سيناريوهات الألياف الضوئية).

رابعا. العلاقة بين فئات القطط وتجربة المستخدم: المفتاح وراء المعدل

قد يعتقد المستخدمون العاديون أنه 'كلما ارتفع مستوى Cat، كان ذلك أفضل'، لكن التجربة الفعلية تحتاج إلى الجمع بين السيناريوهات:

• المعدل ليس هو المعيار الوحيد : على سبيل المثال، يمكن أن تلبي سرعة Cat4 التي تبلغ 150 ميجابت في الثانية بالفعل احتياجات مقاطع الفيديو بدقة 4K (تتطلب 25 ميجابت في الثانية )، ومؤتمرات الفيديو (التي تتطلب 4 ميجابت في الثانية )، وما إلى ذلك. سيؤدي اتباع Cat6/Cat12 بشكل أعمى إلى زيادة تكلفة الجهاز واستهلاك الطاقة.

• 'المطابقة' بين الشبكة والمحطة الطرفية : يحتاج مستوى الخاص بالمحطة Cat إلى مطابقة التقنيات التي تدعمها شبكة المشغل. على سبيل المثال، إذا لم يقم المشغل بنشر تجميع الناقل، فلن تتمكن محطات Cat6 من تحقيق معدل 300 ميجابت في الثانية.

• التوازن بين استهلاك الطاقة والسيناريوهات : كلما ارتفع مستوى Cat ، زاد استهلاك الطاقة للرقاقة الطرفية. لذلك، تعد أجهزة إنترنت الأشياء (مثل العدادات الذكية) أكثر ملاءمة لـ Cat1 (استهلاك منخفض للطاقة) بدلاً من Cat4/Cat6.

V. منطق تطور فئات القطط: من 'المنافسة السريعة' إلى 'تجزئة السيناريو'

يعكس تعريف فئات Cat بواسطة 3GPP فكرة تطور تقنية 4G :

1. المرحلة المبكرة (2008-2012) : التركيز على تحسين الأسعار، من Cat1 إلى Cat4 ، وتلبية احتياجات النطاق العريض المتنقلة 'من الصفر'؛

2. المرحلة المتوسطة (2013-2016) : تقديم تجميع الموجات الحاملة والتعديل عالي الترتيب (مثل 256QAM لـ Cat6 )، واختراق اختناق المعدل؛

3. المرحلة اللاحقة (2017-2020) : سيناريوهات مجزأة، إطلاق منخفض الطاقة Cat-M1/NB-IoT (بمعدل عشرات كيلوبت في الثانية فقط) لإنترنت الأشياء، وفئات عالية الأداء مثل Cat12 للسيناريوهات الصناعية.

يمكّن تطور 'التغطية واسعة النطاق' 4G LTE من دعم نقل البيانات الدقيقة للساعات الذكية والاحتياجات عالية السرعة للبث المباشر بدقة 4K ، مما يجعلها واحدة من تقنيات الاتصالات المحمولة الأكثر استخدامًا في التاريخ.

الخلاصة: فهم فئات القطط لاختيار جهاز 4G المناسب

فئات LTE Cat هي 'بطاقات الهوية الفنية' لقدرات الاتصالات الطرفية. إنها ليست مجرد سلسلة من الأرقام، ولكنها دليل لمطابقة الأجهزة مع السيناريوهات. بالنسبة للمستخدمين العاديين، يمكن لـ Cat4 بالفعل تلبية معظم الاحتياجات مثل المنزل والمكتب؛ بالنسبة للمؤسسات أو السيناريوهات الخاصة، يمكن اختيار Cat6 وما فوق وفقًا للمعدل واستهلاك الطاقة والتكلفة.

ومع تعميم 5G , LTE، ستظل فئات Cat تلعب دورًا طويل المدى في إنترنت الأشياء والتغطية في المناطق النائية والمجالات الأخرى. إن فهم منطقها الفني لا يساعدنا فقط في اختيار أجهزة أكثر ملاءمة، بل يساعدنا أيضًا في رؤية سياق تطوير تكنولوجيا الاتصالات المحمولة بوضوح 'من العام إلى المجزأ'.

---

إذا كنت تريد معرفة المزيد من منتجات أجهزة التوجيه 4G التي تلبي معايير فئات Cat المختلفة ، فيمكنك زيارة منطقة جهاز التوجيه LB-LINK 4G ؛ إذا كانت لديك احتياجات مخصصة أو استشارات فنية، فلا تتردد في اتصل بـ Us الحصول على الدعم الاحترافي.