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02 May 2022
LTE Cat 4
在LTE Advanced（LTE-A）诞生之前，LTE Cat 4 是最高级、最出色的 LTE 技术。
LTE Cat 4 提供数百到数千 Mbps 的高速率数据传输，适用于紧凑精巧的设计，减少设计工作量并降低总体拥有成本。
LTE Cat 4 只比 LTE Cat 1 多了一根 TX 天线，但数据传输速率却提高到 10 倍左右
- 全球覆盖，
- 切换能力，
- 4G+ 高清语音 (VoLTE)
- 低延迟
针对需要高吞吐量、全球可移植性、经济高效解决方案的物联网应用而言，这些优势使 LTE Cat 4 成为一种完美的解决方案。
什么是 LTE Cat 4？
在“LTE增强系统 (LTE-A)”类别下，LTE Cat 4 是更常用、更简单的高速 LTE 技术。
为什么说 LTE Cat 4 更简单？ 与 LTE 增强系统类别下的其他更高类别的 LTE 技术相比，LTE Cat 4 可提供高数据传输速率，同时硬件实施相对简单。
一方面，LTE-A 解决方案需要利用复杂的 MIMO（多输入多输出）天线阵列来实现高数据传输速率，而 MIMO 系统又需要大量设计工作和无线电专业知识，同时需要为多个天线阵列分配更大的板区域——这些都会带来额外成本。
而另一方面，LTE Cat 4 不需要采用复杂的 4x4 或 8x8 MIMO 天线阵列，只需要比 LTE Cat1 多设计一根 TX 天线即可实现高速率数据传输。
LTE Cat 4 的上行和下行数据传输速率分别高达 50Mbps 和 150Mbps，适合高质量视频监控、路由器以及 POS 系统终端。 为了提供这些性能，LTE Cat 4 采用最简单的 MIMO 配置：2x2 MIMO（2 根 TX 天线和 2 根 RX 天线）。
该解决方案可提供高数据传输速率，并且与其他 MIMO 解决方案相比，集成工作相对更简单。
下表列出了一些 LTE 类别数据，清楚表明 LTE Cat 4 在数据速率与成本（模块成本和实施成本）之间实现了最佳平衡，适合需要更高数据传输速率和全球可移植性的物联网应用。
从表中可以明显看出 LTE Cat 1 与 LTE Cat4 在数据传输速率方面的显著差异（10 倍以上），且 LTE Cat4 设计只需添加一根天线即可；LTE Cat 1 支持单纯分集接收模式，而 LTE Cat4 则转变为 2x2 MIMO 模式。
| LTE 类别 | 最大下行链路速度 (Mbit/s) | 最大上行链路速度 (Mbit/s) | MIMO |
|---|---|---|---|
| 1 | 10 | 5 | 无，仅分集接收 |
| 4 | 150 | 50 | 2x2 |
| 6 | 300 | 50 | 2x2 或 4x4 |
| 9 | 450 | 50 | 2 或 4 |
| 12 | 600 | 100 | 2 或 4 |
LTE Cat 4 如何实现最佳平衡？
在大多数（但并非全部）物联网用例中，出站吞吐量比入站吞吐量更为重要，也就是说，从统计意义上而言，物联网应用中的上行链路能力比下行链路能力更重要。 相比之下，在消费者市场用例中，互联网冲浪对下行链路能力的要求高于上行链路能力。
在上表中，我们可以清楚看到，LTE Cat 1 与 LTE Cat 4 天线板设计的差异在于一根 TX 天线。而恰好是这个简单的板设计差异，将数据传输速率提高了 10 倍，上行速率从 5Mbps（Cat 1）提高到 50Mbps（LTE Cat 4）。
而观察一下更高级的 LTE-A 类别，我们注意到增加更多天线后，上行速率并未能提高 10 倍，例如从 Cat 4 到 Cat 6、8、12 等。
一些更高级 LTE 类别的上行链路能力提高到 1.5 倍或 2 倍或以上，但模块成本和实施成本也随之增加。
实际上，考虑到模块获取成本以及 LTE-A 的复杂 RF 设计（例如 4x4 MIMO 或 8x8 MIMO 解决方案），LTE Cat 4 与 Cat LTE-A 解决方案之间的成本差异并不能忽略不计。
因此，我们可以说，LTE Cat4 真正实现了性能、覆盖范围和成本（模块和实施）之间的最佳平衡，也是一些垂直物联网市场中最理想的解决方案。
最后，随着全球许多移动网络运营商 (MNO) 的出现，2G 和 3G 网络开始日薄西山，许多旧式物联网应用需要迁移到新的全球覆盖、长期可用的蜂窝技术。 这些旧式物联网应用仍然基于“旧”蜂窝技术的主要原因显而易见：2G 和 3G 在过去几年尚能提供全球可移植性。
目前形势发生了变化，最近各运营商已宣布即将陆续关闭 3G 和 2G 网络的计划，未来几年 4G LTE 将是唯一具有全球覆盖的蜂窝技术。
当然，一些地方已经发布并部署了最新的 5G 技术，但在未来 5-10 年内还不能保证完全覆盖，特别是在室外环境中。
数据传输速率低但需要全球可移植性的旧式物联网应用（由于区域部署原因，不针对 LTE-M 或 NB-IoT）大多会迁移到 LTE Cat 1（一些区域会迁移到 Cat 1 bis）。
对于 Cat 1 无法满足要求的高数据传输速率旧式物联网应用，迁移到 LTE Cat 4 将是最便捷的解决方案。
实际上，LTE Cat 4 可提供高数据传输速率、全球可移植性以及相对简单的集成能力，因此能够以较低成本设计紧凑型解决方案。
