移動通信技術的現(xiàn)狀與發(fā)展綜述

畢業(yè)論文（設計）題目 移動通信技術的現(xiàn)狀與發(fā)展姓名 專業(yè) 年級班級 學號 指導教師 完成日期內容摘要本文詳細論述了現(xiàn)代移動通信技術的發(fā)展歷程：個人通信網(wǎng)建立， 2G的應用，第三代移動通信系統(tǒng)的普及。分析了移動通信技術第四代移動通信 （4G）和移動通信技術的未來趨勢與在我國的移動通信技術發(fā)展狀況。關鍵詞: 第三代移動通信系統(tǒng)，個人通信網(wǎng)，第四代移動通信（4G）TOC\o"1-5"\h\z引言 4.\o"CurrentDocument"第一章移動通信技術的概念及相關知識 51.1移動通信的基本概念 51.2移動通信的發(fā)展 51.3移動通信的特征 61.4移動通信的國內國際形勢 6\o"CurrentDocument"第二章 移動通信的現(xiàn)狀及前景概述 7移動通信的現(xiàn)狀 7移動通信的前景 7移動通信的發(fā)展歷程 8\o"CurrentDocument"第三章 移動通信技術未來趨勢 83.1未來移動通信 94G移動通信簡介 9\o"CurrentDocument"4G系統(tǒng)網(wǎng)絡結構及其關鍵技術 1417第四章結束語17第五章致謝17參考文獻 183.4第四代通信技術的主要優(yōu)勢 14引言隨著社會的進步，移動通信技術的發(fā)展日新月異，層出不窮，令人眼花繚亂，人們對移動通信的要求也不斷變化，而且越來越不滿足現(xiàn)狀。移動通信技術現(xiàn)狀就目前來講是3G時代，前景是4G時代，人們要求通信技術不僅僅是用來通話，而且還能上網(wǎng)，收發(fā)E-mail，傳輸數(shù)據(jù)，提供多媒體業(yè)務?，F(xiàn)存的第二代移動通信系統(tǒng)，已不能滿足要求，可憐的9.6kbit/s的傳輸速率讓我們只能進行語音通信，對數(shù)據(jù)通信我們實在不敢奢望。如果說無線通信的歷史是頻率使用效率提高的歷史，則移動通信的歷史就是頻率使用效率提高和用戶 位移”擴大的歷史。這是符合要實現(xiàn)隨時、隨地、任何人之間，用任何業(yè)務進行通信目標的。眾多的復雜的技術發(fā)展，歸根結底，就是如何更充分地使用有限的、寶貴的頻率資源以及實現(xiàn)更高密度的全球活動通信具有重要意義。中國移動通信市場發(fā)展狀況就目前來看可以分為以下幾個方面：第一，近年來，中國移動通信在全球范圍內迅猛發(fā)展，數(shù)字化和網(wǎng)絡化已成為不可逆轉的趨勢。我國的移動通信業(yè)也以改革、重組為動力、改善服務質量，加大市場開發(fā)力度，保持了快速健康的發(fā)展勢頭。我國的移動通信市場發(fā)展突飛迅猛進，到 2002年底，我國移動電話的用戶數(shù)將超過7500萬，我國將超過日本成為僅次于美國的世界第二大移動電話市場。第二，我國移動通信制造業(yè)的生產規(guī)模比較大，生產技術與管理水平也是比較高的，但產業(yè)的主體是以中外合資與外商獨資為主，生產形式是處在散件組裝與整機裝置階段（ SKD、CKD）。目前國內具有一定生產能力GSM移動通信設備生產企業(yè)共27家，其中國內獨資企業(yè)10家。具有我國自主知識產權的移動通信產品的開發(fā)，特別是以國產程控交換機技術為基礎開發(fā)的移動通信交換設備起點高、技術新、并具有組網(wǎng)靈活的特點。第三，其他移動通信系統(tǒng)發(fā)展狀況可分為：尋呼系統(tǒng)、無繩電話、集群通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信設備。因此，移動通信的下一步是走向容量更大、速率更高、功能更強的 4G發(fā)展。第一章移動通信技術的概念及相關知識（一）移動通信的基本概念移動通信是指通信中的移動一方通過無線的方式在移動狀態(tài)下進行的通信，這種通信方式可以借助于有線通信網(wǎng)，通過通信網(wǎng)實現(xiàn)與世界上任何國家任何地方任何人進行通信，因此，從某種程度上說，移動通信是無線通信和有線通信的結合。移動通信的發(fā)展先后經(jīng)歷了第一代蜂窩模擬通信，第二代蜂窩數(shù)字通信，以及未來的第三代多媒體傳輸、無線Internet等寬帶通信，它的最終目標是實現(xiàn)任何人在任何時間任何地點以任何方式與任何人進行信息傳輸?shù)膫€人通信。（二） 移動通信的發(fā)展目前，移動通信已從模擬通信發(fā)展到了數(shù)字移動通信階段，并且正朝著個人通信這一更高級階段發(fā)展。未來移動通信的目標是，能在任何時間、任何地點、向任何人提供快速可靠的通信服務。1978年底，美國貝爾實驗室研制成功先進移動電話系統(tǒng)（AMPS），建成了蜂窩狀模擬移動通信網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)容量。與此同時，其它發(fā)達國家也相繼開發(fā)出蜂窩式公共移動通信網(wǎng)。這一階段的特點是蜂窩移動通信網(wǎng)成為實用系統(tǒng)，并在世界各地迅速發(fā)展，這個系統(tǒng)一般被當作是第一代移動通信系統(tǒng)。從20世紀80年代中期開始，數(shù)字移動通信系統(tǒng)進入發(fā)展和成熟時期。蜂窩模擬網(wǎng)的容量已不能滿足日益增長的移動用戶的需求。80年代中期，歐洲首先推出了全球移動通信系統(tǒng)（GSM:GlobalSystemforMobile）。隨后美國和日本也相繼指定了各自的數(shù)字移動通信體制。20世紀90年代初，美國Qualcomm公司推出了窄帶碼分多址（CDMA:Code-DivisionMultipleAccess）蜂窩移動通信系統(tǒng)，這是移動通信系統(tǒng)中具有重要意義的事件。從此，碼分多址這種新的無線接入技術在移動通信領域占有了越來越重要的地位。些目前正在廣泛使用的數(shù)字移動通信系統(tǒng)是第二代移動通信系統(tǒng)。第二代移動通信系統(tǒng)主要是為支持話音和低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務而設計的。但隨著人們對通信業(yè)務范圍和業(yè)務速率要求的不斷提高，已有的第二代移動通信網(wǎng)將很難滿足新的業(yè)務需求。為了適應新的市場需求，人們已經(jīng)了制定第三代（3G）移動通信系統(tǒng)。但是由于3G系統(tǒng)的核心網(wǎng)還沒有完全脫離第二代移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)結構，所以普遍認為第三代系統(tǒng)僅僅是一個從窄帶向未來移動通信系統(tǒng)過渡的階段。目前，人們已經(jīng)把目光越來越多得投向超三代（beyong3G）的移動通信系統(tǒng)中，使其可以容納市場龐大的用戶數(shù)、改善現(xiàn)有通信品質不良，以及達到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。（三?移動通信的特征現(xiàn)代移動通信是一門復雜的高新技術，不但集中了無線通信和有線通信的最新技術成就，而且集中了網(wǎng)絡接收和計算機技術的許多成果。移動通信系統(tǒng)包括無繩電話、無線尋呼、陸地蜂窩移動通信、衛(wèi)星移動通信等，幾乎集中了有線和無線通信的最新技術成就，普遍應用于社會的各個領域。目前，移動通信已從模擬通信發(fā)展到了數(shù)字移動通信階段，并且正朝著個人通信這一更高級階段發(fā)展。未來移動通信的目標是，能在任何時間、任何地點、向任何人提供快速可靠的通信服務。要實現(xiàn)以上要求移動通信的無線技術的發(fā)展是離開不了的。無線通信具有跨越時空進行信息溝通的靈活性，以及連接全球的無縫隙覆蓋特性，這使它成為最具吸引力的通信方式。而無線通信的快速發(fā)展，也將把人類實現(xiàn)個人通信的夢想一步步變?yōu)楝F(xiàn)實，也為移動通信的發(fā)展提供了很大的幫助。（四）移動通信的國內國際形勢中國移動同動通信3G最主要的優(yōu)勢是支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務，而國內移動數(shù)據(jù)業(yè)務的市場要有一個培育的過程，需要運營商、業(yè)務供應商和用戶多方共同促進。中國第二代移動通信網(wǎng)通過網(wǎng)絡優(yōu)化及加強，無論是系統(tǒng)容量還是移動數(shù)據(jù)業(yè)務都應能滿足近期全國用戶的需求。目前，第三代移動通信核心網(wǎng)的標準進展緩慢，國際上正在討論全 IP移動網(wǎng)的有關問題，核心網(wǎng)的發(fā)展途徑并不明朗。我國移動通信 3G剛剛發(fā)展起來，面對國際成熟的技術條件，中國移動通信的發(fā)展任務還有待提升。因此，我們可以冷靜觀察國際上各種第三代移動通信網(wǎng)的建設情況，發(fā)揮“后發(fā)優(yōu)勢”，吸取他們寶貴的經(jīng)驗教訓。為了積累建設和運營第三代移動通信網(wǎng)經(jīng)驗，我們可以選點建設 W-CDM試驗網(wǎng)和cdma2000試驗網(wǎng)，以便和中國的TD-SCDM網(wǎng)比較，取長補短。第二章移動通信的現(xiàn)狀及前景概述（一）移動通信的現(xiàn)狀目前我國移動通信的現(xiàn)狀可從三個方面來敘述。第一、中國移動通信市場發(fā)展狀況：近年來，移動通信在全球范圍內迅猛發(fā)展，數(shù)字化和網(wǎng)絡化已成為不可逆轉的趨勢。我國的移動通信業(yè)也改革、重組為動力、改善服務質量，加大市場開發(fā)力度，保持了快速健康的發(fā)展勢頭。第二、中國移動通信制造業(yè)發(fā)展狀況：我國移動通信制造業(yè)的生產規(guī)模比較大，生產技術與管理水平也是比較高的，但產業(yè)的主體是以中外合資與外商獨資為主，生產形式是處在散件組裝與整機裝置階段（SKDCKD。目前國內具有一定生產能力GSM移動通信設備生產企業(yè)共27家，其中國內獨資企業(yè)10來家。具有我國自主知識產權的移動通信產品的開發(fā)，特別是以國產程控交換機技術為基礎開發(fā)的移動通信交換設備起點高、技術新、并具有組網(wǎng)靈活的特點。第三、其他移動通信系統(tǒng)發(fā)展狀況：有尋呼系統(tǒng)、無繩電話、集群通信系統(tǒng)、集群通信系統(tǒng)。目前尋呼設備和尋科機都已大部分能立足國內生產，但我國內銷的無繩電話主要為家用模擬產品，數(shù)字無繩電話產品的市場占有率仍然很低。為此，現(xiàn)在我國國內也有許多廠家可以生產集群通信設備，但規(guī)模較小，急需扶持。另外要走產學研開的道路，開創(chuàng)發(fā)展數(shù)字集群通信產業(yè)的新局面。我國將建立完善的、長期穩(wěn)定運行的衛(wèi)星通信公從網(wǎng)、專用網(wǎng)、衛(wèi)星移集群通信系統(tǒng)動通信網(wǎng)。同時，我國已初具規(guī)模的信息通信網(wǎng)也面臨技術升級和進一步擴充完善，但需要盡快從窄帶網(wǎng)向寬帶網(wǎng)、從單一網(wǎng)向綜合網(wǎng)、從自動網(wǎng)向智能網(wǎng)過渡，真正全面實現(xiàn)3G通信。（二） 移動通信的前景從服務的角度看，雖然移動通信最初是為了在移動環(huán)境中打電話而發(fā)明的， 但是21世紀的移動通信絕不是單單為了打電話，必須要有新的服務增長點。因此， 3開始就定位于多媒體業(yè)務。除了多媒體業(yè)務，未來移動通信還要實現(xiàn)兩個重要方面，即提供無所不在的服務和全球性的服務。多媒體業(yè)務將向用戶提供聲、像、圖、文并茂的多種業(yè)務，使網(wǎng)上的業(yè)務量大大增加。無所不在的服務意指要把通信服務的對象從人擴展到任何一件東西。因此，如果任何一件移動的東西都成為移動通信的對象的話，移動通信終端的數(shù)量將大大增加，網(wǎng)上流量也將劇增。全球性服務即通過全球范圍的標準化，實現(xiàn)移動通信的全球化。在具有先進多媒體和無所不在服務的環(huán)境中，計算機和通信設備將遍布所有地方，通信方式不僅是人與人之間，而且還包括人-機之間和機-機之間的通信。為了促進在這種環(huán)境下的多媒體移動通信，需要給所有移動物體賦予無線通信功能。 將來的移動網(wǎng)必須具有極強的平臺功能，能為大量無所不在的終端提供不同的服務。為此，未來的移動通信即將是面向全球化大眾化的全球通信。（三） 移動通信的發(fā)展歷程移動通信業(yè)務之所以發(fā)展迅猛主要是其滿足了人們在任何時間。任何地點與任何個人進行通信的愿望。移動通信是實現(xiàn)未來理想的個人通信服務的必由之路。 在信息支撐技術、市場競爭和需求的共同作用下，移動通信技術的發(fā)展更是突飛猛進，呈現(xiàn)出以下幾大趨勢：網(wǎng)絡業(yè)務數(shù)據(jù)化、分組化，網(wǎng)絡技術寬帶化，網(wǎng)絡技術智能化，更高的頻段，更有效利用頻率，各種網(wǎng)絡趨于融合。了解、掌握這些趨勢對移動通信運營商和設備制造商均具有重要的現(xiàn)實意義。從3G走向4G移動通信經(jīng)歷了1G和2G,完成了從模擬技術向數(shù)字技術的過渡，現(xiàn)正使用的3G在向更遠的4G發(fā)展，把移動通信從窄帶推向寬帶。移動通信由單純地傳遞和交換信息，逐步向存儲和處理信息的智能化發(fā)展，移動智能網(wǎng)由此而生。移動智能網(wǎng)是在移動網(wǎng)絡中引人智能網(wǎng)功能實體，以完成對移動呼叫。 3G定位于多媒體IP業(yè)務，傳輸容量更大，靈活性更高，形成了家族式的世界單一標準，并將引入新的商業(yè)模式。前一階段，由于面臨標準不穩(wěn)定、產品不成熟、資金不充足、服務不摸門等困難，3G的發(fā)展并不順利。2005年已成3G走向大規(guī)模使用的關鍵年。因此4G比3G能以更高的速率來完成多媒體應用。在傳輸大量圖像信息時，4G移動終端將能顯示虛擬三維高質量圖像，而3G不能。4G還可傳送帶有真實情感的通信場景，其中三維的聲音、光線和氣氛都可傳到對端，再生現(xiàn)場情況，從而實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實，讓你感到身臨其境。第三章移動通信技術未來趨勢21世紀我們將進入信息社會 個以人為本、更加注重精神糧食的社會，人性、環(huán)境和信息將成為這個社會的關鍵詞。因此在21世紀的信息通信系統(tǒng)必須圍繞以人為本來進行研究開發(fā)。潛在的研究方向包括：如何滿足人性的需求和充分利用五個感官（觸、嘗、聽、看、聞）及人工智能；如何通過智能化來補充人的能力；如何通過機器人和可佩帶設備來實現(xiàn)新的通信方式；如何克服通信質量的限制來擴大人的空間。在人類通信中，如何很好地實現(xiàn)感情的相互傳遞是今后十分重要的課題。雖然可視電話和虛擬現(xiàn)實能夠完成用戶影像和活動情況的傳遞，但是對傳遞感情而言它們是遠遠不夠的。在21世紀，預計移動通信在信息通信領域的發(fā)展將達到頂峰，世界各國的用戶數(shù)將繼續(xù)增長。移動通信將成為寬帶信息通信的使能器，使無所不在的通信成為現(xiàn)實。技術創(chuàng)新和挑戰(zhàn)在未來必將接二連三。為了迎接挑戰(zhàn)，全世界從事移動通信的研究人員需要互相交流、共同合作，在全球范圍內一起推動研發(fā)工作和標準化工作的開展，攜手共進。（—）未來移動通信3G大規(guī)模商用后，多媒體服務與應用將會得到廣泛應用，而隨之 3G在速率、無縫傳輸?shù)确矫娴木窒扌砸矊⑷找骘@露出來，勢必需要帶寬更寬的無線系統(tǒng)。故移動通信的下一步必定是走向容量更大、速率更周、功能更強的超3G和4G發(fā)展。以在移動環(huán)境中支持局清晰度視像和其它寬帶多媒體業(yè)務與應用。在4G時代，需要多種多樣的接入和組網(wǎng)能力。4G系統(tǒng)需要新的射頻技術、高效的無線接入技術、新的自適應多址和信道編碼技術、基于軟件無線電的多模終端與基站技術、系統(tǒng)兼容和演進技術與策略、 “天-地”一體化技術、網(wǎng)絡智能化技術。未來移動通信主要著力于以下5個方面來開發(fā)新的業(yè)務：互聯(lián)網(wǎng)、位置信息、信息分發(fā)、遙感/遙控和支付?；ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務包括從電子郵件、 Wet文本瀏覽擴展到內聯(lián)網(wǎng)應用。位置服務包括向用戶提供位置信息和汽車導航等。 信息分發(fā)業(yè)務包括內容分發(fā)、視像分發(fā)，可以根據(jù)用戶愛好定制。支付業(yè)務關系到移動電子商務，用移動終端來代替錢包購買公共汽車票、火車票、音樂會票以及購物等在日本已經(jīng)成為現(xiàn)實。（二）4G移動通信簡介大家知道，所有技術的發(fā)展都不可能在一夜之間實現(xiàn)，從 GSMGPRS到第4代，需要不斷演進，而且這些技術可以同時存在。我們都知道最早的移動通信電話是采用的模擬蜂窩通信技術，這種技術只能提供區(qū)域性話音業(yè)務，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，該技術用的是窄帶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準。GSM數(shù)字網(wǎng)也具有較強的保密性和抗干擾性，音質清晰，通話穩(wěn)定，并具備容量大，頻率資源利用率高，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，而當時的 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。第二代手機除了可提供所謂“全球通”話音業(yè)務外，已經(jīng)可以提供低速的數(shù)據(jù)業(yè)務了，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?信出現(xiàn)的缺陷，人們在2000年又推出了一種新的通信技術GPRS該技術是在GSM勺基礎上的一種過渡技術。GPRS勺推出標志著人們在GSM勺發(fā)展史上邁出了意義最重大的一步，GPRSt移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP和X.25分組數(shù)據(jù)接入服務在這之后，通信運營商們又將推出EDGE技術，這種通信技術是一種介于現(xiàn)有的第二代移動網(wǎng)絡與第三代移動網(wǎng)絡之間的過渡技術，因此也有人稱它為“二代半”技術，它有效提高了GPRS言道編碼效率的高速移動數(shù)據(jù)標準，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)絡運營商可以最大限度地利用現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡設備，在第三代移動網(wǎng)絡商業(yè)化之前提前為用戶提供個人多媒體通信業(yè)務。在新興通信技術的不斷推動之下，象征著3G通信的標志技術WCDMI也將成為未來通信技術的主流。該技術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，現(xiàn)在計算機中應用的任何媒體都能通過無線網(wǎng)絡輕松的傳遞。 WCDM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 WCDM和MPEG-4技術結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將由現(xiàn)在的網(wǎng)絡傳輸速率轉變?yōu)楦鞣N新型應用的提供：如何讓無線網(wǎng)絡更好的為人們服務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、使用各種終端設備，各種終端設備之間如何更好的自動協(xié)同工作等等。在上述通信技術的基礎之上，無線通信技術最終將邁向4G通信技術時代。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，今后十年將會是 3G移動通信系統(tǒng)正興的時期，或許到了十年以后將會是第四代移動通信的天下。但我們不難發(fā)現(xiàn)每一個不同的移動通信系統(tǒng)均會有重復性的時間點，大約每十年就有一項技術更新，不過隨著通信科技的日新月異，或許轉變會更快、時間也會更短。對于移動通信服務業(yè)者、系統(tǒng)設備供貨商或其他相關產業(yè)來說，必須隨時注意移動通信技術的變化，以適應市場需求。就在3G通信技術正處于醞釀之中時，更高的技術應用已經(jīng)在實驗室進行研發(fā)。因此在我們期待第三代移動通信系統(tǒng)所帶來的優(yōu)質服務的同時，第四代移動通信系統(tǒng)的最新技術也在實驗室悄然進行當中。那么到底什么是4G通信呢？到目前為止人們還無法對4G通信進行精確地定義，有人說4G通信的概念來自其他無線服務的技術，從無線應用協(xié)定、全球袖珍型無線服務到3G有人說4G通信是一個超越2010年以外的研究主題，4G通信是系統(tǒng)中的系統(tǒng)，可利用各種不同的無線技術；但不管人們對4G通信怎樣進行定義，有一點我們能夠肯定的是4G通信將是一個比3G通信更完美的新無線世界，它將可創(chuàng)造出許多消費者難以想象的應用。 4G最大的數(shù)據(jù)傳輸速率超過100Mbit/s,這個速率是目前移動電話數(shù)據(jù)傳輸速率的 1萬倍，也是3G移動電話速率的50倍。4G手機將可以提供高性能的匯流媒體內容，并通過ID應用程序成為個人身份鑒定設備。它也可以接受高分辨率的電影和電視節(jié)目，從而成為合并廣播和通信的新基礎設施中的一個紐帶。此外，4G的無線即時連接等某些服務費用將比3G便宜。還有，4G有望集成不同模式的無線通信一一從無線局域網(wǎng)和藍牙等室內網(wǎng)絡、蜂窩信號、廣播電視到衛(wèi)星通信，移動用戶可以自由地從一個標準漫游到另一個標準。4G通信技術并沒有脫離以前的通信技術，而是以傳統(tǒng)通信技術為基礎，并利用了一些新的通信技術，來不斷提高無線通信的網(wǎng)絡效率和功能的。如果說現(xiàn)在的 3G能為我們提供一個高速傳輸?shù)臒o線通信環(huán)境的話，那么4G通信將是一種超高速無線網(wǎng)絡，一種不需要電纜的信息超級高速公路，這種新網(wǎng)絡可使電話用戶以無線及三維空間虛擬實境連線。與傳統(tǒng)的通信技術相比，4G通信技術最明顯的優(yōu)勢在于通話質量及數(shù)據(jù)通信速度。然而，在通話品質方面，目前的移動電話消費者還是能接受的。隨著技術的發(fā)展與應用，現(xiàn)有移動電話網(wǎng)中手機的通話質量還在進一步提高。數(shù)據(jù)通信速度的高速化的確是一個很大優(yōu)點，它的最大數(shù)據(jù)傳輸速率達到 100Mbit/s，簡直是不可思議的事情。另外由于技術的先進性確保了成本投資的大大減少，未來的 4G通信費用也要比目前的通信費用低。隨著對帶寬的需求的增加，通信技術的發(fā)展一度出現(xiàn)2.5G和2.75G的中間過渡代。當3G移動業(yè)務剛剛邁出腳步，就出現(xiàn)了支持語音、數(shù)據(jù)和視頻三種格式的傳輸技術高速下行鏈路分組接入技術。與此同時，真正意義上的寬帶數(shù)據(jù)速率標準 4G概念也開始出現(xiàn)，它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網(wǎng)、移動寬帶系統(tǒng)、互操作的廣播網(wǎng)絡和衛(wèi)星系統(tǒng)等，將是多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng)，可以提供的數(shù)據(jù)傳輸速率高達 100Mbit/s甚至更高，也是寬帶接入IP系統(tǒng)。從通信技術標準的發(fā)展歷程來看，可分成四大主線和兩大派別。其中四大主線指：3GPP3GPP2WiMAXA區(qū)域性標準；兩大派別指：北美的IEEE802.XX標準和歐洲的3G的UMTSS準。標準的分化加大了低成本建設網(wǎng)絡的復雜度。定義可用的頻譜資源是另一種分化標準，而且這種分化標準便于引入新的技術。最佳的分配方案就是在全球范圍下進行資源的統(tǒng)一分配，但是由于無線規(guī)劃需要與異構頻譜資源的部署相適應，隨著頻譜需求區(qū)域規(guī)模的擴大，很難達成統(tǒng)一的無線規(guī)劃方案。但是我們可以在相同頻帶內使用不同的標準，前提是終端用戶能自由選擇無線接入方式。 4G的概念和要求？簡單而言，4G是一種超高速無線網(wǎng)絡，一種不需要電纜的信息超級高速公路。這種新網(wǎng)絡可使電話用戶以無線形式實現(xiàn)全方位虛擬連接。4G最突出的特點之一，就是網(wǎng)路傳輸速率達到了前所未有的100Mbit/s，完全能夠滿足用戶的上網(wǎng)需求。4G系統(tǒng)總的技術目標和特點可以概括為：系統(tǒng)應具有更高的數(shù)據(jù)率、更好的業(yè)務質量（QoS）、更高的頻譜利用率、更高的安全性、更高的智能性、更高的傳輸質量、更高的靈活性；4G系統(tǒng)應能支持非對稱性業(yè)務，并能支持多種業(yè)務；4G系統(tǒng)應體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)和IP網(wǎng)絡不斷融合的發(fā)展趨勢。以下從不同的角度討論4G系統(tǒng)的要求。從網(wǎng)絡角度？統(tǒng)一的移動性和安全性管理，要求考慮不同網(wǎng)絡對等實體的交互。主要解決的問題是漫游時會話的不間斷性和服務的流動性，目前已經(jīng)出現(xiàn)一些解決方案來完成此項功能，如移動 IP技術和會話初始協(xié)議（SIP）。端到端的QoS協(xié)商支持，涉及到網(wǎng)絡層及以上的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議體系。3GPP起草了UMT測絡的綜合QoS架構，現(xiàn)在正致力于通用的QoS架構的研究。采用中介服務器進行用戶認證、授權和計費。隨著IP網(wǎng)絡的發(fā)展，運營商需要必需為上千并發(fā)用戶經(jīng)由不同技術同時接入網(wǎng)絡提供 AAA服務，還必須能安全地支持跨網(wǎng)AAAK務，且應具有良好的擴展性，這就要求擴展現(xiàn)有AAA協(xié)議的功能。鑒此，IETF正著手開發(fā)下一代AAA協(xié)議，即Diameter協(xié)議。Diameter是一個輕型的對等式的AAA協(xié)議，采用了改進的重發(fā)機制，提高網(wǎng)絡可靠性，同時還提供一種新的端到端的安全機制。Diameter新引入的中介服務器向漫游用戶提供AAA服務。采用中介服務器可以減少訪問網(wǎng)絡代理服務器的配置工作量，網(wǎng)絡擴展時只需要更新中介服務器的配置，有利于提高協(xié)議的可擴展性。Diameter中介服務器從終端角度支持多種通信模式，具有適應能力和重配置能力。終端可以通過自身的重配置來改變接入方式，開放式的軟件無線電架構和標準化環(huán)境為此提供可能。軟件無線電使得系統(tǒng)具有靈活性和適應性，能夠適應不同的網(wǎng)絡和空中接口。軟件無線電技術能支持采用不同空中接口的多模式手機和基站，能實現(xiàn)各種應用的可變QoS軟件無線電技術有助于不同標準和系統(tǒng)的融合。采用軟件無線電實現(xiàn)的基站可同時為多個網(wǎng)絡服務；當終端移動時，可重新配置，如當移動終端移動到一個采用不同標準的移動系統(tǒng)中時，終端可按照該系統(tǒng)的標準重新自動配置該終端。ABC連接。ABC（AlwaysBestConnected）使終端在不同無線接入網(wǎng)中實現(xiàn)無縫切換，通過給每個用戶提供最合適的服務來達到整個網(wǎng)絡的最優(yōu)性能和資源利用率。實現(xiàn)ABC業(yè)務的關鍵技術在于接入網(wǎng)絡的選擇，影響接入網(wǎng)選擇的QoS因子有：可達性、吞吐量、時間集、可靠性、安全性和成本。我們用X代表越小越好的因子集，如功率，誤碼率等，用 丫代表越大越好的因子集，如安全性，可靠性，吞吐量等。 Sb代表大于門限值Ts才符合要求的元素集合，如帶寬、覆蓋面積，Ss代表小于門限值Tb才符合要求的元素集合，如抖動、時延。這樣網(wǎng)絡選擇就可歸結為基于約束的優(yōu)化問題： W1,W2是權重，用戶可以通過改變形W1W2和Ts，Tb的值來選擇滿足自己要求的接入網(wǎng)，從而實現(xiàn)個性化服務。接入網(wǎng)的發(fā)現(xiàn)和選擇。在GSM網(wǎng)中，基站通過周期性地廣播信號到終端進行業(yè)務處理，但在4G異構網(wǎng)絡中，由于不同的接入?yún)f(xié)議和無線技術，需要用到比較復雜的技術，這里提供兩種參考方案：一種是使用軟件無？線電技術掃描可用網(wǎng)絡；另一種是使用無線廣播信道廣播終端用戶所能到達的接入網(wǎng)。從用戶角度用戶信息管理。在 ABC服務中，需要考慮用戶的參數(shù)選擇來決定網(wǎng)絡的選擇。通過廣播自己的配置參數(shù)，用戶可以接入相同的無線廣播信道并發(fā)現(xiàn)可達接入網(wǎng)。單識別機制。每個用戶分配一個獨立于終端和接入網(wǎng)的唯一標識碼和動態(tài)的移動IP地址，并且運用動態(tài)的移動IP地址管理架構方便內部用戶交互式地實時通信管理。從業(yè)務角度？在有限的接入網(wǎng)和終端資源條件下，業(yè)務相對于接入網(wǎng)和終端的適應性以及復雜環(huán)境中的業(yè)務部署和實施，需要充分利用終端和基礎網(wǎng)絡的可配置性，才可以使資源利用率達到最優(yōu)。？可以使用相同的無線廣播信道，完成接入網(wǎng)的業(yè)務廣播和檢測功能。這樣做有利于業(yè)務的快速建立，保證業(yè)務連續(xù)性和 ABS(AlwaysBestService)。根據(jù)前面提到的ABC技術，網(wǎng)絡總是能給用戶提供一個在相對區(qū)域范圍內的最好服務。 4G中的IP網(wǎng)絡結構IPv6技術？IPv6技術以其巨大的地址空間將在一段可預見的時期內，它能夠為所有網(wǎng)絡設備提供一個全球唯一的地址。IPv6的基本特性是支持無狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動分配方式，在這種方式下，需要配置地址的節(jié)點使用一種鄰居發(fā)現(xiàn)機制獲得一個局部連接地址。一旦得到這個地址之后，它使用另一種即插即用的機制，在沒有任何人工干預的情況下，獲得一個全球唯一的路由地址。從協(xié)議的角度看， IPv6與目前的IPv4提供相同的QoS但是IPv6的優(yōu)點體現(xiàn)在能提供不同的服務。移動 IPv6(MIPv6)在新功能和新服務方面可提供更大的靈活性。每個移動設備設有一個固定的家鄉(xiāng)地址，這個地址與設備當前接入互聯(lián)網(wǎng)的位置無關。當設備在家鄉(xiāng)以外的地方使用時，通過一個轉交地址來提供移動節(jié)點當前的位置信息。移動設備每次改變位置，都要將它的轉交地址告訴給家鄉(xiāng)地址和它所對應的通信節(jié)點。在家鄉(xiāng)以外的地方，移動設備傳送數(shù)據(jù)包時，通常在 IPv6報頭中將轉交地址作為源地址。IP網(wǎng)絡架構？在4G中網(wǎng)絡的設計架構將會簡化。對于基于IP網(wǎng)絡的寬帶無線接入，可以有兩種設計架構，一種是全 IP網(wǎng)絡架構。在這種網(wǎng)絡設計模型中，基站不僅可以具有信號的物理傳輸功能，還可以對無線資源進行管理，扮演接入路由器的功能，缺點是會引入較大的開銷，尤其是在移動終端進行切換時對移動 IP地址進行的配置的過程。另一種是基于子網(wǎng)的 IP架構，其中幾個相鄰基站組成子網(wǎng)接入基于IP接入網(wǎng)的路由器。這時，基站和接入路由器分別負責管理第二層和第三層的協(xié)議，當用戶在相鄰基站間發(fā)生切換時，只涉及到第二層的切換協(xié)議，不需要改變第三層的移動 IP的地址。4G全IP網(wǎng)絡基于子網(wǎng)的4GIP網(wǎng)絡結束語本文從不同的角度給出了 4G概念的定義和要求，同時，我們給出了兩種4G中IP網(wǎng)絡的接入技術，并且對各自的特點做了比較。未來幾代移動通信系統(tǒng)最明顯的趨勢是要求高數(shù)據(jù)速率、高機動性和無縫隙漫游。隨著新技術和新需求的不斷出現(xiàn)，4G必然會取代3G,成為未來移動通信領域的主導技術。（三） 4G系統(tǒng)網(wǎng)絡結構及其關鍵技術4G移動系統(tǒng)網(wǎng)絡結構可分為三層：物理網(wǎng)絡層、中間環(huán)境層、應用網(wǎng)絡層。物理網(wǎng)絡層提供接入和路由選擇功能，它們由無線和核心網(wǎng)的結合格式完成。中間環(huán)境層的功能有QoS映射、地址變換和完全性管理等。物理網(wǎng)絡層與中間環(huán)境層及其應用環(huán)境之間的接口是開放的，它使發(fā)展和提供新的應用及服務變得更為容易，提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務，并運行于多個頻帶。這一服務能自適應多個無線標準及多模終端能力，跨越多個運營者和服務，提供大范圍服務。第四代移動通信系統(tǒng)的關鍵技術包括信道傳輸；抗干擾性強的高速接入技術、調制和信息傳輸技術；高性能、小型化和低成本的自適應陣列智能天線；大容量、低成本的無線接口和光接口；系統(tǒng)管理資源；軟件無線電、網(wǎng)絡結構協(xié)議等。第四代移動通信系統(tǒng)主要是以正交頻分復用（OFDM為技術核心。OFDM技術的特點是網(wǎng)絡結構高度可擴展，具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以提供比目前無線數(shù)據(jù)技術質量更高（速率高、時延小）的服務和更好的性能價格比，能為4G無線網(wǎng)提供更好的方案。例如無線區(qū)域環(huán)路（WLL、數(shù)字音訊廣播（DAB等，都將采用OFDM技術。4G移動通信對加速增長的廣帶無線連接的要求提供技術上的回應，對跨越公眾的和專用的、室內和室外的多種無線系統(tǒng)和網(wǎng)絡保證提供無縫的服務。通過對最適合的可用網(wǎng)絡提供用戶所需求的最佳服務，能應付基于因特網(wǎng)通信所期望的增長，增添新的頻段，使頻譜資源大擴展，提供不同類型的通信接口，運用路由技術為主的網(wǎng)絡架構，以傅利葉變換來發(fā)展硬件架構實現(xiàn)第四代網(wǎng)絡架構。移動通信將向數(shù)據(jù)化，高速化、寬帶化、頻段更高化方向發(fā)展，移動數(shù)據(jù)、移動IP將成為未來移動網(wǎng)的主流業(yè)務。（四） 第四代通信技術的主要優(yōu)勢如果說2G3G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通信卻給了我們真正的溝通自由，并將徹底改變我們的生活方式甚至社會形態(tài)。目前正在構思中的4G通信具有下面的特征：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；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專家則預估，第四代移動通信系統(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，這種速度將相當于目前手機的傳輸速度的1萬倍左右。網(wǎng)絡頻譜更寬要想使4G通信達到100Mbps的傳輸，通信營運商必須在3G通信網(wǎng)絡的基礎上，進行大幅度的改造和研究，以便使4G網(wǎng)絡在通信帶寬上比3G網(wǎng)絡的蜂窩系統(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信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA3網(wǎng)路的20倍。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4G移動電話的功能之一而已，因此未來4G手機更應該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機從外觀和式樣上，將有更驚人的突破，我們可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋，以方便和個性為前提，任何一件你能看到的物品都有可能成為 4G終端，只是目前我們還不知應該怎么稱呼它。未來的 4G通信將使我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。也許你將有被網(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。智能性能更高第四代移動通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，例如對菜單和滾動操作的依賴程度將大大降低，更重要的 4G手機可以實現(xiàn)許多難以想象的功能。例如4G手機將能根據(jù)環(huán)境、時間以及其他設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手機可以將電影院票房資料，直接下載到PDA之上，這些資料能夠把目前的售票情況、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。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，還應該考慮到現(xiàn)有通信的基礎，以便讓更多的現(xiàn)有通信用戶在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)應當具備全球漫游，接口開放，能跟多種網(wǎng)絡互聯(lián)，終端多樣化以及能從第二代平穩(wěn)過渡等特點。提供各種增殖服務4G通信并不是從3G通信的基礎上經(jīng)過簡單的升級而演變過來的，它們的核心建設技術根本就是不同的，3G移動通信系統(tǒng)主要是以CDMA&核心技術，而4G移動通信系統(tǒng)技術則以正交多任務分頻技術(OFDM最受矚目，利用這種技術人們可以實現(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；不過考慮到與3G通信的過渡性，第四代移動通信系統(tǒng)不會在未來僅僅只采用 OFDM一種技術，CDMA技術將會在第四代移動通信系統(tǒng)中，與OFDM技術相互配合以便發(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如OFDM/CDM產生，前文所提到的數(shù)字音訊廣播，其實它真正運用的技術是OFDM/FDM的整合技術，同樣是利用兩種技術的結合。因此未來以 OFDM為核心技術的第四代移動通信系統(tǒng)，也將會結合兩項技術的優(yōu)點，一部分將是以 CDMA勺延伸技術。實現(xiàn)更高質量的多媒體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、通信質量、造價上支持的高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務的需要，第四代移動通信系統(tǒng)提供的無線多媒體通信服務將包括語音、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用戶數(shù)的增加，更重要的是，必須要因應多媒體的傳輸需求，當然還包括通信品質的要求?？偨Y來說，首先必須可以容納市場龐大的用戶數(shù)、改善現(xiàn)有通信品質不良，以及達到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。頻率使用效率更高