4G通信技術(shù)介紹

1、4G通信技術(shù)介紹1 .發(fā)展背景2 .主要優(yōu)勢3 .現(xiàn)實應(yīng)用4 .實現(xiàn)方法5 .技術(shù)解讀6 .存在缺陷4G是第四代通訊技術(shù)的簡稱，G是generation （一代）的簡稱。從技術(shù)標(biāo)準的角度看，按照ITU的思路，靜態(tài)傳輸速率達到 IGbps，用戶在高速移動狀態(tài)下可以達到 100Mbps，比目前的撥 號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達到 20Mbps，并能夠滿足 幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求， 就可以作為4G的技術(shù)之一。從運營商的角度看，除了與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的可兼容性外，4G要有更高的數(shù)據(jù)吞吐量、更低時延、更低的建設(shè)和運行維護成本、 更高的鑒權(quán)能力和安全能力、支持多種QoS等級。從融和的角度看，4G意

2、味著更多的參與方，更多技術(shù)、行業(yè)、應(yīng)用的融合，不再局限于電信行業(yè)，還可以應(yīng)用于金融、醫(yī) 療、教育、交通等行業(yè)；通信終端能做更多的事情，例如除語音 通信之外的多媒體通信、遠端控制等；或許局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電 信網(wǎng)、廣播網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等能夠融為一體組成一個通播網(wǎng)，無論使 用什么終端，都可以享受高品質(zhì)的信息服務(wù)，向?qū)拵o線化和無線寬帶化演進，使 4G滲透到生活的方方面面。從用戶需求的角度看，4G能為用戶提供更快的速度并滿足 用戶更多的需求。移動通信之所以從模擬到數(shù)字、從2G到4G以及將來的xG演進，最根本的推動力是用戶需求由無線語音服 務(wù)向無線多媒體服務(wù)轉(zhuǎn)變，從而激發(fā)運營商為了提高ARPU開拓新的頻段支持

3、用戶數(shù)量的持續(xù)增長、更有效的頻譜利用率以及更低的運營成本，不得不進行變革轉(zhuǎn)型2013年12月4日下午，國家工業(yè)和信息化部向三大電信 運營商正式頒發(fā)了 4G(TD-LTE)牌照，宣告我國通信行業(yè)進入 4G 時代。一. 發(fā)展背景通信技術(shù)日新月異，給人們帶來不少享受。 隨著數(shù)據(jù)通信與 多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展， 適應(yīng)移動數(shù)據(jù)、移動計算及移動多媒體 運作需要的第四代移動通信開始興起， 因此有理由期待這種第四 代移動通信技術(shù)給人們帶來更加美好的未來。所有技術(shù)的發(fā)展都不可能在一夜之間實現(xiàn)，從GSM、GPRS到第4代，需要不斷演進，而且這些技術(shù)可以同時存在。人們都知道最早的移動通信電話用的模擬蜂窩通信技術(shù)，這種

4、技術(shù)只能提供區(qū)域性語音業(yè)務(wù)，而且通話效果差、保密性能也不好，用戶的接聽范圍也是很有限。隨著移動電話迅猛發(fā)展，用戶增長迅速， 傳統(tǒng)的通信模式已經(jīng)不能滿足人們通信的需求，在這種情況下就出現(xiàn)了 GSM通信技術(shù)，該技術(shù)用的是窄帶TDMA，允許在一個射頻(即蜂窩)同時進行8組通話。它是根據(jù)歐洲標(biāo)準而確定 的頻率范圍在9001800MHz之間的數(shù)字移動電話系統(tǒng)， 頻率為 1800MHz的系統(tǒng)也被美國采納。GSM是1991年開始投入使用的。 到1997年底，已經(jīng)在100多個國家運營，成為歐洲和亞洲實際 上的標(biāo)準。GSM數(shù)字網(wǎng)也具有較強的保密性和抗干擾性，音質(zhì) 清晰，通話穩(wěn)定，并具備容量大，頻率資源利用率高，

5、接口開放， 功能強大等優(yōu)點。不過它能提供的數(shù)據(jù)傳輸率僅為 9.6kbit/s ，和 五、六年前用固定電話撥號上網(wǎng)的速度相當(dāng)，而當(dāng)時的 internet 幾乎只提供純文本的信息。 而時下正流行的數(shù)字移動通信手機是 第二代（2G）, 一般采用 GSM或CDMA技術(shù)。第二代手機除了 可提供所謂“全球通”話音業(yè)務(wù)外， 已經(jīng)可以提供低速的數(shù)據(jù)業(yè) 務(wù)了，也就是收發(fā)短消息之類。雖然從理論上講， 2G 手機用戶 在全球范圍都可以進行移動通信， 但是由于沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準， 各種移動通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機用戶帶來諸多不便。針對GSM通信出現(xiàn)的缺陷，人們在2000年又推出了一種新 的通信技術(shù)GPRS該技術(shù)是

6、在GSM的基礎(chǔ)上的一種過渡技術(shù)。 GPRS的推出標(biāo)志著人們在 GSM的發(fā)展史上邁出了意義最重大的 一步，GPRS在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動 用戶提供高速無線IP和X.25分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)。在這之后，通信運營商們又要推出EDGE技術(shù)，這種通信技術(shù)是一種介于現(xiàn)有的第二代移動網(wǎng)絡(luò)與第三代移動網(wǎng)絡(luò)之間的 過渡技術(shù)，因此也有人稱它為“二代半”技術(shù)，它有效提高了 GPRS信道編碼效率的高速移動數(shù)據(jù)標(biāo)準，它允許高達384KbPs的數(shù)據(jù)傳輸速率， 可以充分滿足未來無線多媒體應(yīng)用的帶寬需求。 EDGE提供了一個從 GPRS到第三代移動通信的過渡性方案，從而使現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)運營商可以最大限度地利用現(xiàn)

7、有的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備， 在第三代移動網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化之前提前為用戶提供個人多媒體通信 業(yè)務(wù)。在新興通信技術(shù)的不斷推動之下，象征著3G通信的標(biāo)志技術(shù)WCDMA也可能成為未來通信技術(shù)的主流。該技術(shù)能為用戶帶 來了最高2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，在這樣的條件下，計算機中 應(yīng)用的任何媒體都能通過無線網(wǎng)絡(luò)輕松的傳遞。WCDMA通過有效的利用寬頻帶，不僅能順暢的處理聲音、圖像數(shù)據(jù)、與互聯(lián)網(wǎng)快速連接；此外 WCDMA和MPEG-4技術(shù)結(jié)合起來還可以處理真 實的動態(tài)圖像。人們之間溝通的瓶頸會由網(wǎng)絡(luò)傳輸速率轉(zhuǎn)變?yōu)楦?種新型應(yīng)用的提供：如何讓無線網(wǎng)絡(luò)更好的為人們服務(wù)而不是給 人們帶來騷擾，如何讓每個人都能從信息的海洋中快

8、速的得到自 己需要的信息，如何能夠方便的攜帶、使用各種終端設(shè)備， 各種終端設(shè)備之間如何更好的自動協(xié)同工作等等。在上述通信技術(shù)的基礎(chǔ)之上，無線通信技術(shù)最終可能邁向4G通信技術(shù)時代。從無線通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程來看，第一代移動通信系統(tǒng)的任 務(wù)已經(jīng)達成，而現(xiàn)階段是第二代移動通信系統(tǒng)的時代，今后十年會是3G移動通信系統(tǒng)正興的時期，或許到了十年以后會是第四 代移動通信的天下。但人們不難發(fā)現(xiàn)每一個不同的移動通信系統(tǒng) 均會有重復(fù)性的時間點， 大約每十年就有一項技術(shù)更新，不過隨著通信科技的日新月異，或許轉(zhuǎn)變會更快、時間也會更短。對于移動通信服務(wù)業(yè)者、系統(tǒng)設(shè)備供貨商或其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)來說，必須隨時注意移動通信技術(shù)的變化

9、，以適應(yīng)市場需求。二. 主要優(yōu)勢如果說2G、3G通信對于人類信息化的發(fā)展是微不足道的話，那么未來的 4G 通信卻給了人們真正的溝通自由，并徹底改變?nèi)?們的生活方式甚至社會形態(tài)。1、通信速度更快由于人們研究 4G 通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他 移動裝置無線訪問 Internet 的速率，因此 4G 通信給人印象最深 刻的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。 從移動通信系統(tǒng)數(shù) 據(jù)傳輸速率作比較， 第一代模擬式僅提供語音服務(wù)； 第二代數(shù)位 式移動通信系統(tǒng)傳輸速率也只有9.6Kbps,最高可達32Kbps,如PHS;而第三代移動通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可達到2Mbps ;專家則預(yù)估，第四代移動通信

10、系統(tǒng)可以達到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以達到每秒高達 100Mbps 速度傳輸無線信息,這種速 度會相當(dāng)于3G傳輸速度的5-10倍左右。2、網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬要想使 4G 通信達到 100Mbps 的傳輸,通信營運商必須在 3G 通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上, 進行大幅度的改造和研究, 以便使 4G 網(wǎng) 絡(luò)在通信帶寬上比 3G 網(wǎng)絡(luò)的蜂窩系統(tǒng)的帶寬高出許多。據(jù)研究 4G通信的AT&T的執(zhí)行官們說，估計每個4G信道會占有100MHz 的頻譜,相當(dāng)于 W-CDMA3G 網(wǎng)絡(luò)的 20 倍。3、通信更加靈活從嚴格意義上說, 4G 手機的功能,已不能簡單劃歸“電話 機”的范疇,畢竟語音資料的傳輸只是

11、4G 移動電話的功能之一 而已，因此未來4G手機更應(yīng)該算得上是一只小型電腦了，而且4G 手機從外觀和式樣上，會有更驚人的突破，人們可以想象的 是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋，以方便和個性為前提，任何 一件能看到的物品都有可能成為 4G 終端，只是人們還不知應(yīng)該 怎么稱呼它。未來的 4G 通信使人們不僅可以隨時隨地通信，更 可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像， 當(dāng)然更可以和從未謀面的 陌生人網(wǎng)上聯(lián)線對打游戲。 也許有被網(wǎng)上定位系統(tǒng)永遠鎖定無處 遁形的苦惱，但是與它據(jù)此提供的地圖帶來的便利和安全相比， 這簡直可以忽略不計。4、智能性能更高 第四代移動通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)于4G 通信的終端設(shè)備的

12、設(shè)計和操作具有智能化， 例如對菜單和滾動操作的依賴程 度會大大降低，更重要的4G手機可以實現(xiàn)許多難以想象的功能。 例如4G手機能根據(jù)環(huán)境、時間以及其他設(shè)定的因素來適時地提 醒手機的主人此時該做什么事，或者不該做什么事， 4G 手機可 以把電影院票房資料，直接下載到 PDA 之上，這些資料能夠把 售票情況、 座位情況顯示得清清楚楚， 大家可以根據(jù)這些信息來 進行在線購買自己滿意的電影票； 4G 手機可以被看作是一臺手 提電視，用來看體育比賽之類的各種現(xiàn)場直播。5、兼容性能更平滑要使 4G 通信盡快地被人們接受，不但考慮的它的功能強大 外，還應(yīng)該考慮到現(xiàn)有通信的基礎(chǔ)， 以便讓更多的現(xiàn)有通信用戶 在

13、投資最少的情況下就能很輕易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看， 未來的第四代移動通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備全球漫游， 接 口開放， 能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)， 終端多樣化以及能從第二代平穩(wěn)過 渡等特點。6、提供各種增值服務(wù)4G 通信并不是從 3G 通信的基礎(chǔ)上經(jīng)過簡單的升級而演變 過來的，它們的核心建設(shè)技術(shù)根本就是不同的， 3G 移動通信系 統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，而4G移動通信系統(tǒng)技術(shù)則以正 交多任務(wù)分頻技術(shù)（OFDM ）最受矚目，利用這種技術(shù)人們可以實 現(xiàn)例如無線區(qū)域環(huán)路（WLL）、數(shù)字音訊廣播（DAB）等方面的無線通 信增殖服務(wù)；不過考慮到與 3G通信的過渡性，第四代移動通信 系統(tǒng)不會在未來僅僅

14、只采用 OFDM 種技術(shù)，CDMA技術(shù)會在第 四代移動通信系統(tǒng)中， 與 OFDM 技術(shù)相互配合以便發(fā)揮出更大的 作用，甚至未來的第四代移動通信系統(tǒng)也會有新的整合技術(shù)如 OFDM/CDMA 產(chǎn)生，前文所提到的數(shù)字音訊廣播，其實它真正運 用的技術(shù)是 OFDM/FDMA 的整合技術(shù)， 同樣是利用兩種技術(shù)的結(jié) 合。因此未來以 OFDM 為核心技術(shù)的第四代移動通信系統(tǒng)， 也會 結(jié)合兩項技術(shù)的優(yōu)點，一部分會是以 CDMA 的延伸技術(shù)。7、實現(xiàn)高質(zhì)量通信 盡管第三代移動通信系統(tǒng)也能實現(xiàn)各種多媒體通信， 但未來 的 4G 通信能滿足第三代移動通信尚不能達到的在覆蓋范圍、通 信質(zhì)量、造價上支持的高速數(shù)據(jù)和高分辨

15、率多媒體服務(wù)的需要， 第四代移動通信系統(tǒng)提供的無線多媒體通信服務(wù)包括語音、 數(shù)據(jù)、影像等大量信息透過寬頻的信道傳送出去，為此未來的第四代移動通信系統(tǒng)也稱為“多媒體移動通信”。第四代移動通信不僅僅是為了因應(yīng)用戶數(shù)的增加， 更重要的是，必須要因應(yīng)多媒體的傳 輸需求，當(dāng)然還包括通信品質(zhì)的要求。總結(jié)來說，首先必須可以容納市場龐大的用戶數(shù)、 改善現(xiàn)有通信品質(zhì)不良，以及達到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?amp;頻率使用效率更高相比第三代移動通信技術(shù)來說， 第四代移動通信技術(shù)在開發(fā) 研制過程中使用和引入許多功能強大的突破性技術(shù)，例如一些光纖通信產(chǎn)品公司為了進一步提高無線因特網(wǎng)的主干帶寬寬度，引入了交換層級技術(shù)，這種

16、技術(shù)能同時涵蓋不同類型的通信接口， 也就是說第四代主要是運用路由技術(shù)(Routing)為主的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。由于利用了幾項不同的技術(shù)，所以無線頻率的使用比第二代和第三代系統(tǒng)有效得多。按照最樂觀的情況估計， 這種有效性可以讓 更多的人使用與以前相同數(shù)量的無線頻譜做更多的事情，而且做這些事情的時候速度相當(dāng)快。 研究人員說，下載速率有可能達到 5Mbps 到 10Mbps。三. 現(xiàn)實應(yīng)用想象一下你正坐在綠樹成蔭的公園草坪上， 用平板電腦看著 流暢的高清電視。想象一下這時媽媽來電話了， 你把節(jié)目暫停后 轉(zhuǎn)成和媽媽進行視頻通話。第四代（4G）無線網(wǎng)絡(luò)將提供了 10倍的速度提升，這樣的 速度提升使得無線運營商將

17、來會用與此類似的美好情景俘獲你 的想象力和銀子，用新酷或者增強的應(yīng)用來引誘你。1.實時移動視頻現(xiàn)在很多手機都配有能攝像的高級攝像頭，這樣的話把視頻應(yīng)用引入移動網(wǎng)絡(luò)就不足為奇了。在初期大家可能只是簡單的用Apple的iPhone或者使用基于 Google Android 系統(tǒng)的設(shè)備上傳 自家寶寶的一段視頻。但也有專業(yè)的應(yīng)用提供者，如QiK，提供支持手機到互聯(lián)網(wǎng)的在線視頻流服務(wù)，理論上可以把任何帶著智能手機的人立刻變成現(xiàn)場新聞記者。盡管這樣的服務(wù)不會吸引到所有的人，但專業(yè)的廣播團隊一定會在4G服務(wù)可用后轉(zhuǎn)而用之。至少在理論上，正在建設(shè)的 4G網(wǎng)絡(luò) WiMax和LTE比起衛(wèi)星的Trunk （端口匯聚

18、）處理起 廣播級品質(zhì)的數(shù)據(jù)來會成本更低且更快。開發(fā)者諾曼創(chuàng)新公司提供的基于 WiMax的調(diào)制解調(diào)器，可以安裝在專業(yè)的攝像機后部， 這樣就不需要現(xiàn)場有衛(wèi)星連線了。終端上自帶前置攝像頭的產(chǎn)品比如三星的新型MID，Mondi和即將推出的HTC EVO 4G （這兩款產(chǎn)品都支持 Clearwire或 Sprint的WiMax網(wǎng)絡(luò)），預(yù)示了使用 Skype或OoVoo等服務(wù) 的個人視頻會議的蓬勃發(fā)展。由于Verizon近來在它的終端上支持了 Skype，更多的人將會有可能使用這個流行的VoIP工具中的視頻功能。2. 在線游戲我們認為游戲玩家們會對 4G服務(wù)的速度和移動性有強烈的 熱情。長期來看，在線玩家

19、有可能是 4G WiFi路由器的最大用戶 群，像是 Sprint 的 Overdrive 和 Clearwire 的 Clear Spot 就是通 過使用小型WiFi網(wǎng)絡(luò)快速接收4G信號然后將其轉(zhuǎn)到游戲終端。 大部分的游戲平臺都支持WiFi連接，你可以很容易地使用便攜式調(diào)制解調(diào)器與5到8個（視你購買的調(diào)節(jié)解調(diào)器而定）不同的設(shè)備分享4G連接。在一些服務(wù)比如使用微軟的Xbox Live上使用便攜式的 口袋站點”路由器就可以玩轉(zhuǎn)臨時的游戲聚會，這是一個明顯應(yīng)用 4G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢的方式。同時，4G網(wǎng)絡(luò)對潛伏期的改善似乎也是 專門為在線游戲定制的，因為對于在線游戲玩家來說更快的網(wǎng)絡(luò) 響應(yīng)速度意味著生死（虛擬

20、的）差異。 Sprint HTC EVO 4G WiMax手機內(nèi)裝了 WiFi路由器，它可以支持 8個額外的設(shè)備， 使得此款手機可以用做便攜式寬帶集線器來聚集游戲玩家。3. 基于云計算的應(yīng)用使用擴容的4G網(wǎng)絡(luò)將使得云計算用于在線存儲的數(shù)據(jù)和應(yīng) 用比今天更加吸引人，尤其是對企業(yè)里的專業(yè)人員來說他們需要 接入網(wǎng)上交易繁忙的應(yīng)用，如S 的CRM平臺和很多實時合作平臺。如果從云到移動設(shè)備的寬帶傳輸?shù)墓艿雷兇?10倍，云服務(wù)對于移動用戶來說在可靠性，功能性和安全性方 面都會有顯著的改善。很多大學(xué)已經(jīng)在探索更多的能把4G網(wǎng)絡(luò)和便攜電腦或平板電腦，如Apple的iPad，進行融合方法來取代實物教科書。雜志和

21、報紙出版社希望 4G連接和新產(chǎn)品的設(shè)計（如 iPad） 能使得他們對提供更多元素如視頻和圖片的高級內(nèi)容收費，這就要求比3G連接更快的寬帶連接以用于為電子書閱讀器如Amazon的Kindle上傳數(shù)字書籍。4. 應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)導(dǎo)航魔眼（Junaio ）為移動設(shè)備提供的增強現(xiàn)實技術(shù)。想象一個 這樣的場景：JunaioNavigation （魔眼導(dǎo)航），通常都是和譬如 Google Maps捆綁在一起的，是 3G設(shè)備如iPhone里最流行的 下載之一。有了 4G網(wǎng)絡(luò)中更好的帶寬，導(dǎo)航應(yīng)用的提供商們已 經(jīng)開始探索 現(xiàn)實技術(shù)”這個想法了，用了這個技術(shù)設(shè)備就可以使 用電話的實時攝像頭提供實時的視頻數(shù)據(jù)和它

22、的位置或GPS信息。終端用戶獲益范圍從適度 （比如有可以用你的手機看到最近 的星巴克在那兒）到極強。舉一個比較強的例子，想象一個可以有4G功能的頭盔放映一裝大樓建筑圖到消防員的面罩上，這能幫助他們在充滿煙霧的大樓里面找到通路。增強現(xiàn)實導(dǎo)航技術(shù)將可能在車載系統(tǒng)中更加流行和得到廣泛的應(yīng)用，如福特的Sync（同步）和通用的 OnStar中。在車載系統(tǒng)中可以將增強現(xiàn)實技 術(shù)應(yīng)用和顯示、天線、GPS系統(tǒng)和車內(nèi)供電系統(tǒng)更好的集成。5. 應(yīng)急響應(yīng)和遠程醫(yī)學(xué)在FCC （聯(lián)邦通信委員會）為它所提倡的獨立 4G網(wǎng)絡(luò)破 土動工第一批響應(yīng)站之前， 你就可以看到當(dāng)?shù)鼐炀郑?消防局和 醫(yī)療機構(gòu)把大筆的投資用于 4G系統(tǒng)

23、建設(shè)，其旨在提供更快更好 且更廉價的醫(yī)療和緊急救援。網(wǎng)絡(luò)巨人Cisco和服務(wù)提供商AT&T已經(jīng)在為衛(wèi)生保健應(yīng)用 開發(fā)獨特的工具和服務(wù)， 使用4G網(wǎng)絡(luò)的能力來迅速傳輸大文件 （像是X光片），為醫(yī)生遠程監(jiān)督和指導(dǎo)提供互動視頻。4G部署的繁榮發(fā)展（相繼會帶來成本降低）也會使得農(nóng)村社區(qū)更加容 易的建設(shè)遠程醫(yī)療中心，醫(yī)生可以通過視頻會議為病患看”病。正運作著的政府補助金和刺激基金應(yīng)該用于資助4G技術(shù)中這樣的熱心于公益的應(yīng)用。6. 手機由于從3G到4G最大的改變在于帶寬的提升，沒有顛覆性 的改變，因此手機從形態(tài)到功能也依舊會延續(xù)3G時代的特點。從現(xiàn)在已經(jīng)上市的數(shù)款支持 TD-LTE的4G手機來看，

24、主要還是 各廠商在3G時代主力產(chǎn)品的升級版，如三星NOTE2的LTE版、 華為D2的LTE版，以及蘋果的iPhone 5S等。當(dāng)然，今后手 機產(chǎn)品還是會有進步和變革，例如柔性屏幕手機等， 但這些變化已經(jīng)與通信技術(shù)的迭代無關(guān)。工信部網(wǎng)站已經(jīng)公布了目前獲得入網(wǎng)許可證的4G手機，其中既有大家熟悉的 蘋果”，也有部分價格中低端的國產(chǎn)品牌手機。具體品牌有：蘋果iPhone 5s、iPhone 5c，索尼、HTC、三星、 LG、華為、中興、酷派等。中國移動終端公司表示，在今年將推出千元檔次 TD-LTE智 能手機，屆時TD-LTE智能手機會有高中低端產(chǎn)品線全面發(fā)展。是否要換手機？2013年9月，來自三星、

25、索尼、中興、華為的四款手機獲得了 TD-LTE入網(wǎng)許可。蘋果發(fā)布的iPhone5S和iPhone5C也 支持TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，部分國內(nèi)的手機廠商也已開始生產(chǎn)4G手機，這些手機升級4G網(wǎng)絡(luò)不用換號和換手機。其余不支持4G網(wǎng)絡(luò)制式的大部分手機，想體驗 4G網(wǎng)絡(luò)，或者使用4G上網(wǎng)伴侶 (MiFi)，或者直接更換4G手機。用4G要不要換號？用戶無需擔(dān)心換號的問題，和3G業(yè)務(wù)一樣，移動用戶在升級到4G業(yè)務(wù)時，依舊可以使用自己之前的手機號碼。四、實現(xiàn)方法2012.1.20 ITU 正式審議通過的的 4G( IMT-Advanced ) 標(biāo)準：LTE-Advanced : LTE(Long Term Evo

26、lution, 長期演進)的 后續(xù)研究標(biāo)準；WirelessMAN-Advanced(802.16m) : WiMAX 的后續(xù)研究標(biāo)準而TD-LTE作為LTE-Advanced標(biāo)準分支之一入 選；這是由我國主要提出的。1. LTELTE(Long Term Evolution, 長期演進)項目是3G的演進，它 改進并增強了 3G的空中接入技術(shù)，采用 OFDM和MIMO作為 其無線網(wǎng)絡(luò)演進的唯一標(biāo)準。主要特點是在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率，相對于 3G網(wǎng)絡(luò)大大的提高了小區(qū)的容量，同時將網(wǎng)絡(luò)延遲大大降低： 內(nèi)部單向傳輸時延低于 5ms，控制平

27、面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài) 遷移時間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間小于 100ms。并且這一標(biāo)準也是 3GPP長期演進(LTE)項目，是近兩 年來3GPP啟動的最大的新技術(shù)研發(fā)項目，其演進的歷史如下：GSM->GPRS->EDGE-> WCDMA->HSDPA/HSUPA-> HSDPA+/HSUPA+-> FDD-LTE長期演進GSM : 9K ->GPRS:42K-> EDGE:172K ->WCDMA: 364k->HSDPA/HSUPA:14.4M -> HSDPA+/HSUPA+:42M -> FDD-

28、LTE:300M由于目前的 WCDMA網(wǎng)絡(luò)的升級版 HSPA和HSPA+均能 夠演化到 FDD-LTE 這一狀態(tài)，包括中國自主的 TD-SCDMA 網(wǎng) 絡(luò)也將繞過HSPA直接向TD-LTE演進，所以這一 4G標(biāo)準獲得了最大的支持，也將是未來4G標(biāo)準的主流。該網(wǎng)絡(luò)提供媲美固定寬帶的網(wǎng)速和移動網(wǎng)絡(luò)的切換速度，網(wǎng)絡(luò)瀏覽速度大大提升。LTE終端設(shè)備當(dāng)前有耗電太大和價格昂貴的缺點，按照摩爾定律測算，估計至少還要6年后，才能達到當(dāng)前3G終端的量產(chǎn) 成本。2. LTE-AdvancedLTE-Advanced :從字面上看，LTE-Advanced 就是 LTE 技 術(shù)的升級版，那么為何兩種標(biāo)準都能夠成為4

29、G標(biāo)準呢？LTE-Advanced 的正式名稱為 Further Advancements for E-UTRA，它滿足ITU-R的IMT-Advanced 技術(shù)征集的需求， 是3GPP形成歐洲IMT-Advanced技術(shù)提案的一個重要來源。 LTE-Advanced是一個后向兼容的技術(shù)，完全兼容LTE，是演進而不是革命，相當(dāng)于HSPA和WCDMA這樣的關(guān)系。LTE-Advanced 的相關(guān)特性如下：帶寬：100MHz峰值速率：下行 1Gbps，上行500Mbps峰值頻譜效率：下行 30bps/Hz，上行15bps/Hz針對室內(nèi)環(huán)境進行優(yōu)化有效支持新頻段和大帶寬應(yīng)用峰值速率大幅提高，頻譜效率有

30、限的改進如果嚴格的講，LTE作為3.9G移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，那么LTE-Advanced 作為4G標(biāo)準更加確切一些。LTE-Advanced 的 入圍，包含 TDD和FDD兩種制式，其中 TD-SCDMA 將能夠 進化到TDD制式，而 WCDMA網(wǎng)絡(luò)能夠進化到 FDD制式。移 動主導(dǎo)的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)期望能夠 直接繞過HSPA+網(wǎng)絡(luò)而直 接進入到LTE。3. WiMAXWiMax : WiMax(Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess)，即全球微波互聯(lián)接入， WiMAX的另一個名字是IEEE 802.16。WiMAX的技術(shù)起點較高， WiM

31、ax所能提供的最高接入 速度是70M，這個速度是3G所能提供的寬帶速度的 30倍。對 無線網(wǎng)絡(luò)來說，這的確是一個驚人的進步。WiMAX逐步實現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動化，而 3G則實現(xiàn)移動業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的 融合程度會越來越高，這也是未來移動世界和固定網(wǎng)絡(luò)的融合趨 勢。802.16工作的頻段采用的是無需授權(quán)頻段，范圍在2GHz至66GHz之間，而 802.16a則是一種采用 2G至11GHz無需 授權(quán)頻段的寬帶無線接入系統(tǒng)，其頻道帶寬可根據(jù)需求在1.5M至20MHz范圍進行調(diào)整，目前具有更好高速移動下無縫切換的 IEEE 802.16m 的技術(shù)正在研發(fā)。因此，802.16所使用的頻譜可 能比其它任

32、何無線技術(shù)更豐富，WiMax具有以下優(yōu)點：(1 )對于已知的干擾，窄的信道帶寬有利于避開干擾，而 且有利于節(jié)省頻譜資源。(2) 靈活的帶寬調(diào)整能力，有利于運營商或用戶協(xié)調(diào)頻譜 資源。(3) WiMax所能實現(xiàn)的50公里的無線信號傳輸距離是無線局域網(wǎng)所不能比擬的，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G發(fā)射塔的10倍，只要少數(shù)基站建設(shè)就能實現(xiàn)全城覆蓋，能夠使無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積大大提升。不過WiMax網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積和網(wǎng)絡(luò)的帶寬上優(yōu)勢巨大， 但是其移動性卻有著先天的缺陷，無法滿足高速(三 50km/h ) 下的網(wǎng)絡(luò)的無縫鏈接，從這個意義上講，WiMax還無法達到3G網(wǎng)絡(luò)的水平，嚴格地說并不能算作移動通信技術(shù)，而僅僅是

33、無線局域網(wǎng)的技術(shù)。但是WiMax的希望在于IEEE 802.11m 技術(shù)上， 將能夠有效的解決這些問題，也正是因為有中國移動、因特爾、 Sprint各大廠商的積極參與，WiMax成為呼聲僅次于 LTE的4G 網(wǎng)絡(luò)手機。關(guān)于IEEE 802.16m 這一技術(shù)，我們將留在最后作詳 細的闡述。Wimax當(dāng)前全球使用用戶大約 800萬，其中60%在美國。 Wimax其實是最早的4G通信標(biāo)準，大約出現(xiàn)于 2000年。4. Wireless MANWirelessMAN-Advanced : WirelessMAN- Advanced 事實上就是 WiMax的升級版，即IEEE 802.16m 標(biāo)準，80

34、2.16系列 標(biāo)準在IEEE正式稱為 WirelessMAN ，而WirelessMAN-Advanced 極為 IEEE 802.16m。其中，802.16m 最高可以提供1Gbps無線傳輸速率，還將兼容未來的4G無線網(wǎng)絡(luò)。802.16m可在 漫游”模式或高效率/強信號模式下提供 1Gbps的下行速率。該標(biāo)準還支持 高移動”模式，能夠提供 1Gbps速率。其優(yōu)勢如下：1. 提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋，改建鏈路預(yù)算；2 .提高頻譜效率；3 .提高數(shù)據(jù)和VOIP容量；4 .低時延&QoS增強；5 .功耗節(jié)?。荒壳暗?WirelessMAN-Advanced 有5種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)規(guī)格，其 中極低速率為16kb

35、ps，低數(shù)率數(shù)據(jù)及低速多媒體為144kbps ,中速多媒體為2Mbps ,高速多媒體為30Mbps超高速多媒體則 達到了 30Mbps-1Gbps。但是該標(biāo)準可能會被率先被軍方所采 用，IEEE方面表示軍方的介入將能夠促使WirelessMAN-Advanced 更快的成熟和完善，而且軍方的今天就 是民用的明天。不論怎樣， WirelessMAN- Advanced 得到ITU 的認可并成為4G標(biāo)準的可能性極大。五、核心技術(shù)4G通信系統(tǒng)的這些特點，決定了它將采用一些不同于3G的技術(shù)。對于4G中將使用的核心技術(shù)，業(yè)界并沒有太大的分歧。 總結(jié)起來，有以下幾種。1. 正交頻分復(fù)用（OFDM技術(shù)OFD

36、M是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)，其主要思想就 是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制， 各子載波并行傳輸。盡管總的信道是非 平坦的，即具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸， 信號帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬。 OFDM技術(shù)的優(yōu)點是可以消除或減小信號波形間的干擾，對多 徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率，可實現(xiàn)低成本的單波段接收機。2. 軟件無線電軟件無線電的基本思想是把盡可能多的無線及個人通信功 能通過可編程軟件來實現(xiàn)，使其成為一種多工作頻段、多工作模 式、多信號傳輸與處理的無線電系統(tǒng)。也可以說，是一種用軟件來實現(xiàn)

37、物理層連接的無線通信方式。3. 智能天線技術(shù)智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等 智能功能，是未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達 方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向， 達到充分利用移動用 戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。 這種技術(shù)既能改善信號質(zhì) 量又能增加傳輸容量。4. 多輸入多輸出（MIMO技術(shù)MIMO技術(shù)是指利用多發(fā)射、多接收天線進行空間分集的技 術(shù)，它采用的是分立式多天線，能夠有效地將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經(jīng)證明，當(dāng)不同的接收天線和不同的發(fā)射天線之間互不相關(guān)時，MI

38、MO系統(tǒng)能夠很好地提高系統(tǒng)的抗衰落和噪聲性能，從而獲得巨大的容量。 在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術(shù)是實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、提高系統(tǒng)容量、提高傳輸質(zhì)量的空間分集技術(shù)。5. 基于IP的核心網(wǎng)4G移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個基于全IP的網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)。 核心網(wǎng)獨立于各種具體的無線接入方 案,能提供端到端的IP業(yè)務(wù)，能同已有的核心網(wǎng)和 PSTN兼容。 核心網(wǎng)具有開放的結(jié)構(gòu)， 能允許各種空中接口接入核心網(wǎng)；同時核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_。采用IP后，所采用的無線接入方式和協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò) （CN）協(xié)議、鏈路層是分離獨立的。 IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設(shè)計核心網(wǎng)絡(luò)時具有

39、很 大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協(xié)議。六、存在缺陷對于人們來說，未來的 4G通信的確顯得很神秘，不少人都 認為第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是人類有史以來發(fā)明的最復(fù)雜的 技術(shù)系統(tǒng)，的確第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)在具體實施的過程中出現(xiàn)大 量令人頭痛的技術(shù)問題， 大概一點也不會使人們感到意外和奇怪， 第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)存在的技術(shù)問題多和互聯(lián)網(wǎng)有關(guān)，并且需要花費好幾年的時間才能解決。總的來說，要順利、全面地實施 4G通信，可能遇到下面的一些困難：1. 標(biāo)準難以統(tǒng)一雖然從理論上講，3G手機用戶在全球范圍都可以進行移動 通信，但是由于沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準，各種移動通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機用戶帶來諸多不便。因此，開發(fā)第四代移動通信系統(tǒng)必須首先解決通信制式等需要全球統(tǒng)一的標(biāo)準化問題，而世界各大通信廠商會對此一直在爭論不休。2. 技術(shù)難以實現(xiàn)盡管未來的4G通信能夠給人帶來美好的明天， 現(xiàn)已研究出 來，但并未普及。據(jù)研究這項技術(shù)的開發(fā)人員而言，要實現(xiàn)4G通信的下載速度還面臨著一系列技術(shù)問題。例如，如何保證樓區(qū)、山區(qū)，及其它有障礙物等易受影響地區(qū)的信號強度等問題。日本DoCoMo公司表示，為了解決這一問題，公司會對不同編碼技 術(shù)和傳輸技術(shù)進行測試。 另外在移交方面存在的技術(shù)問題，使手機很容易在從一個基站的覆蓋區(qū)域進入另一個基站的覆蓋區(qū)域 時