4G網(wǎng)絡(luò)知多少

4G是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。 4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下，而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動(dòng)，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。 很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性。

概念介紹

就在3G通信技術(shù)正處于醞釀之中時(shí)，更高的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研發(fā)。因此在人們期待第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)所帶來的優(yōu)質(zhì)服務(wù)的同時(shí)，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的最新技術(shù)也在實(shí)驗(yàn)室悄然進(jìn)行當(dāng)中。那么到底什么是4G通信呢?

到2009年為止人們還無法對(duì)4G通信進(jìn)行精確地定義，有人說4G通信的概念來自其他無線服務(wù)的技術(shù)，從無線應(yīng)用協(xié)定、全球袖珍型無線服務(wù)到3G;有人說4G通信是一個(gè)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(shù);但不管人們對(duì)4G通信怎樣進(jìn)行定義，有一點(diǎn)人們能夠肯定的是4G通信可能是一個(gè)比3G通信更完美的新無線世界，它可創(chuàng)造出許多消費(fèi)者難以想象的應(yīng)用。4G最大的數(shù)據(jù)傳輸速率超過100Mbit/s，這個(gè)速率是移動(dòng)電話數(shù)據(jù)傳輸速率的1萬倍，也是3G移動(dòng)電話速率的50倍。4G手機(jī)可以提供高性能的匯流媒體內(nèi)容，并通過ID應(yīng)用程序成為個(gè)人身份鑒定設(shè)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(chǔ)設(shè)施中的一個(gè)紐帶。此外，4G的無線即時(shí)連接等某些服務(wù)費(fèi)用會(huì)比3G便宜。還有，4G有望集成不同模式的無線通信——從無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、蜂窩信號(hào)、廣播電視到衛(wèi)星通信，移動(dòng)用戶可以自由地從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)漫游到另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

4G通信技術(shù)并沒有脫離以前的通信技術(shù)，而是以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，并利用了一些新的通信技術(shù)，來不斷提高無線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能的。如果說3G能為人們提供一個(gè)高速傳輸?shù)臒o線通信環(huán)境的話，那么4G通信會(huì)是一種超高速無線網(wǎng)絡(luò)，一種不需要電纜的信息超級(jí)高速公路，這種新網(wǎng)絡(luò)可使電話用戶以無線及三維空間虛擬實(shí)境連線。

與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，4G通信技術(shù)最明顯的優(yōu)勢(shì)在于通話質(zhì)量及數(shù)據(jù)通信速度。然而，在通話品質(zhì)方面，移動(dòng)電話消費(fèi)者還是能接受的。隨著技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，現(xiàn)有移動(dòng)電話網(wǎng)中手機(jī)的通話質(zhì)量還在進(jìn)一步提高。數(shù)據(jù)通信速度的高速化的確是一個(gè)很大優(yōu)點(diǎn)，它的最大數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100Mbit/s，簡(jiǎn)直是不可思議的事情。另外由于技術(shù)的先進(jìn)性確保了成本投資的大大減少，未來的4G通信費(fèi)用也要比2009年通信費(fèi)用低。

4G通信技術(shù)是繼第三代以后的又一次無線通信技術(shù)演進(jìn)，其開發(fā)更加具有明確的目標(biāo)性：提高移動(dòng)裝置無線訪問互聯(lián)網(wǎng)的速度--據(jù)3G市場(chǎng)分三個(gè)階段走的的發(fā)展計(jì)劃，3G的多媒體服務(wù)在10年后進(jìn)入第三個(gè)發(fā)展階段，此時(shí)覆蓋全球的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，全球25%以上人口使用第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，3G服務(wù)的普及率更超過60%，那么這時(shí)就需要有更新一代的系統(tǒng)來進(jìn)一步提升服務(wù)質(zhì)量。

為了充分利用4G通信給人們帶來的先進(jìn)服務(wù)，人們還必須借助各種各樣的4G終端才能實(shí)現(xiàn)，而不少通信營(yíng)運(yùn)商正是看到了未來通信的巨大市場(chǎng)潛力，他們已經(jīng)開始把眼光瞄準(zhǔn)到生產(chǎn)4G通信終端產(chǎn)品上，例如生產(chǎn)具有高速分組通信功能的小型終端、生產(chǎn)對(duì)應(yīng)配備攝像機(jī)的可視電話以及電影電視的影像發(fā)送服務(wù)的終端，或者是生產(chǎn)與計(jì)算機(jī)相匹配的卡式數(shù)據(jù)通信專用終端。有了這些通信終端后，人們手機(jī)用戶就可以隨心所欲的漫游了，隨時(shí)隨地的享受高質(zhì)量的通信了。

4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)

4G移動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能，它們由無線和核心網(wǎng)的結(jié)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(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開放的，它使發(fā)展和提供新的應(yīng)用及服務(wù)變得更為容易，提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù)，并運(yùn)行于多個(gè)頻帶。這一服務(wù)能自適應(yīng)多個(gè)無線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端能力，跨越多個(gè)運(yùn)營(yíng)者和服務(wù)，提供大范圍服務(wù)。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括信道傳輸;抗干擾性強(qiáng)的高速接入技術(shù)、調(diào)制和信息傳輸技術(shù);高性能、小型化和低成本的自適應(yīng)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(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議等。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以正交頻分復(fù)用(OFDM)為技術(shù)核心。OFDM技術(shù)的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高度可擴(kuò)展，具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以提供無線數(shù)據(jù)技術(shù)質(zhì)量更高(速率高、時(shí)延小)的服務(wù)和更好的性能價(jià)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，預(yù)計(jì)都采用OFDM技術(shù)。4G移動(dòng)通信對(duì)加速增長(zhǎng)的廣帶無線連接的要求提供技術(shù)上的回應(yīng)，對(duì)跨越公眾的和專用的、室內(nèi)和室外的多種無線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)保證提供無縫的服務(wù)。通過對(duì)最適合的可用網(wǎng)絡(luò)提供用戶所需求的最佳服務(wù)，能應(yīng)付基于因特網(wǎng)通信所期望的增長(zhǎng)，增添新的頻段，使頻譜資源大擴(kuò)展，提供不同類型的通信接口，運(yùn)用路由技術(shù)為主的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以傅利葉變換來發(fā)展硬件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)第四代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。移動(dòng)通信會(huì)向數(shù)據(jù)化，高速化、寬帶化、頻段更高化方向發(fā)展，移動(dòng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)IP預(yù)計(jì)會(huì)成為未來移動(dòng)網(wǎng)的主流業(yè)務(wù)。

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(dòng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算及移動(dòng)多媒體運(yùn)作需要的第四代移動(dòng)通信開始興起，因此有理由期待這種第四代移動(dòng)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(shí)現(xiàn)，從GSM、GPRS到第4代，需要不斷演進(jìn)，而且這些技術(shù)可以同時(shí)存在。人們都知道最早的移動(dòng)通信電話用的模擬蜂窩通信技術(shù)，這種技術(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(dòng)電話迅猛發(fā)展，用戶增長(zhǎng)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(gè)射頻(即‘蜂窩’)同時(shí)進(jìn)行8組通話。它是根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)而確定的頻率范圍在900～1800MHz之間的數(shù)字移動(dòng)電話系統(tǒng)，頻率為1800MHz的系統(tǒng)也被美國(guó)采納。GSM是1991年開始投入使用的。到1997年底，已經(jīng)在100多個(gè)國(guó)家運(yùn)營(yíng)，成為歐洲和亞洲實(shí)際上的標(biāo)準(zhǔn)。GSM數(shù)字網(wǎng)也具有較強(qiáng)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，接口開放，功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。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(hào)上網(wǎng)的速度相當(dāng)，而當(dāng)時(shí)的internet幾乎只提供純文本的信息。而時(shí)下正流行的數(shù)字移動(dòng)通信手機(jī)是第二代(2G)，一般采用GSM或CDMA技術(shù)。第二代手機(jī)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(jī)用戶在全球范圍都可以進(jìn)行移動(dòng)通信，但是由于沒有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，各種移動(dòng)通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機(jī)用戶帶來諸多不便。

針對(duì)GSM通信出現(xiàn)的缺陷，人們?cè)?000年又推出了一種新的通信技術(shù)GPRS，該技術(shù)是在GSM的基礎(chǔ)上的一種過渡技術(shù)。GPRS的推出標(biāo)志著人們?cè)贕SM的發(fā)展史上邁出了意義最重大的一步，GPRS在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)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(yùn)營(yíng)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)與第三代移動(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，它允許高達(dá)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(gè)從GPRS到第三代移動(dòng)通信的過渡性方案，從而使現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以最大限度地利用現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在第三代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化之前提前為用戶提供個(gè)人多媒體通信業(yè)務(wù)。

在新興通信技術(shù)的不斷推動(dòng)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(jì)算機(jī)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(shí)的動(dòng)態(tài)圖像。人們之間溝通的瓶頸會(huì)由網(wǎng)絡(luò)傳輸速率轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N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(gè)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(shè)備，各種終端設(shè)備之間如何更好的自動(dòng)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(shí)代。

從無線通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程來看，第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的任務(wù)已經(jīng)達(dá)成，而現(xiàn)階段是第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的時(shí)代，今后十年會(huì)是3G移動(dòng)通信系統(tǒng)正興的時(shí)期，或許到了十年以后會(huì)是第四代移動(dòng)通信的天下。但人們不難發(fā)現(xiàn)每一個(gè)不同的移動(dòng)通信系統(tǒng)均會(huì)有重復(fù)性的時(shí)間點(diǎn)，大約每十年就有一項(xiàng)技術(shù)更新，不過隨著通信科技的日新月異，或許轉(zhuǎn)變會(huì)更快、時(shí)間也會(huì)更短。對(duì)于移動(dòng)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(shí)注意移動(dòng)通信技術(shù)的變化，以適應(yīng)市場(chǎng)需求。

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4G及其性能

① 4G通信系統(tǒng)可稱為廣帶(Broadband)接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對(duì)稱的超過2Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸能力，數(shù)據(jù)率超過UMTS，是支持高速數(shù)據(jù)率(2～20Mb/s)連接的理想模式，上網(wǎng)速度從2Mb/s提高到100Mb/s，具有不同速率間的自動(dòng)切換能力。

② 4G通信系統(tǒng)是多功能集成的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，在業(yè)務(wù)上、功能上、頻帶上都與第三代系統(tǒng)不同，會(huì)在不同的固定和無線平臺(tái)及跨越不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中提供無線服務(wù)，比第三代移動(dòng)通信更接近于個(gè)人通信。

③4G移動(dòng)通信技術(shù)可把上網(wǎng)速度提高到超過第三代移動(dòng)技術(shù)50倍，可實(shí)現(xiàn)三維圖像高質(zhì)量傳輸。4G移動(dòng)通信技術(shù)的信息傳輸級(jí)數(shù)要比3G移動(dòng)通信技術(shù)的信息傳輸級(jí)數(shù)高一個(gè)等級(jí)。

④對(duì)無線頻率的使用效率比第二代和第三代系統(tǒng)都高得多，且抗信號(hào)衰落性能更好，其最大的傳輸速度會(huì)是 “i-mode”服務(wù)的10000倍。

⑤除了高速信息傳輸技術(shù)外，它還包括高速移動(dòng)無線信息存取系統(tǒng)、移動(dòng)平臺(tái)的拉技術(shù)、安全密碼技術(shù)以及終端間通信技術(shù)等，具有極高的安全性，4G終端還可用作諸如定位、告警等。

⑥ 4G手機(jī)系統(tǒng)下行鏈路速度為100mbps，上行鏈路速度為30mbps。其基站天線可以發(fā)送更窄的無線電波波束，在用戶行動(dòng)時(shí)也可進(jìn)行跟蹤，可處理數(shù)量更多的通話。4G移動(dòng)電話不僅音質(zhì)清晰，而且能進(jìn)行高清晰度的圖像傳輸，用途會(huì)十分廣泛。

⑦在容量方面，可在FDMA、TDMA、CDMA的基礎(chǔ)上引入空分多址(SDMA)，容量達(dá)到3G的5～10倍。

⑧另外，可以在任何地址寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)，包含衛(wèi)星通信，能提供信息通信之外的定位定時(shí)、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動(dòng)廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)(基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng))。其廣帶無線局域網(wǎng)(WLAN)能與B-ISDN和ATM兼容，實(shí)現(xiàn)廣帶多媒體通信，形成綜合廣帶通信網(wǎng)(IBCN)，通過IP進(jìn)行通話。

⑨ 能為移動(dòng)用戶提供150Mb/s的高質(zhì)量的影像服務(wù)，實(shí)現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸，無線用戶之間可以進(jìn)行三維虛擬現(xiàn)實(shí)通信。

⑩ 能自適應(yīng)資源分配，處理變化的業(yè)務(wù)流、信道條件不同的環(huán)境，有很強(qiáng)的自組織性和靈活性。

⑪能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)和自動(dòng)變化的信道條件，使低碼率與高碼率的用戶能夠共存，綜合固定移動(dòng)廣播網(wǎng)絡(luò)或其他的一些規(guī)則，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些功能體積分布的控制。支持交互式多媒體業(yè)務(wù)，如視頻會(huì)議、無線因特網(wǎng)等，提供更廣泛的服務(wù)和應(yīng)用。

⑫4G系統(tǒng)可以自動(dòng)管理、動(dòng)態(tài)改變自己的結(jié)構(gòu)以滿足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求。用戶可能使用各種各樣的移動(dòng)設(shè)備接入到4G系統(tǒng)中，各種不同的接入系統(tǒng)結(jié)合成一個(gè)公共的平臺(tái)，它們互相補(bǔ)充、互相協(xié)作以滿足不同的業(yè)務(wù)的要求，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)趨于多樣化，最終會(huì)演變?yōu)樯鐣?huì)上多行業(yè)、多部門、多系統(tǒng)與人們溝通的橋梁。

主要優(yōu)勢(shì)

構(gòu)思中的4G通信具有下面的特征：

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(dòng)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(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)傳輸速率也只有9.6Kbps，最高可達(dá)32Kbps，如PHS;而第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到2Mbps;專家則預(yù)估，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)可以達(dá)到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以達(dá)到每秒高達(dá)100Mbps速度傳輸無線信息，這種速度會(huì)相當(dāng)于2009年最新手機(jī)的傳輸速度的1萬倍左右。

2、網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬

要想使4G通信達(dá)到100Mbps的傳輸，通信營(yíng)運(yùn)商必須在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(jì)每個(gè)4G信道會(huì)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(yán)格意義上說，4G手機(jī)的功能，已不能簡(jiǎn)單劃歸“電話機(jī)”的范疇，畢竟語音資料的傳輸只是4G移動(dòng)電話的功能之一而已，因此未來4G手機(jī)更應(yīng)該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機(jī)從外觀和式樣上，會(huì)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(gè)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(shí)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(duì)打游戲。也許有被網(wǎng)上定位系統(tǒng)永遠(yuǎn)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(jiǎn)直可以忽略不計(jì)。

4、智能性能更高

第四代移動(dòng)通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)于4G通信的終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作具有智能化，例如對(duì)菜單和滾動(dòng)操作的依賴程度會(huì)大大降低，更重要的4G手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)許多難以想象的功能。例如4G手機(jī)能根據(jù)環(huán)境、時(shí)間以及其他設(shè)定的因素來適時(shí)地提醒手機(jī)的主人此時(shí)該做什么事，或者不該做什么事，4G手機(jī)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(jìn)行在線購買自己滿意的電影票;4G手機(jī)可以被看作是一臺(tái)手提電視，用來看體育比賽之類的各種現(xiàn)場(chǎng)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(qiáng)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(gè)角度來看，未來的第四代移動(dòng)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(diǎn)。

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(jiǎn)單的升級(jí)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(dòng)通信系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，而4G移動(dòng)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(shí)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(dòng)通信系統(tǒng)不會(huì)在未來僅僅只采用OFDM一種技術(shù)，CDMA技術(shù)會(huì)在第四代移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)也會(huì)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(shí)它真正運(yùn)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O(shè)FDM為核心技術(shù)的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)，也會(huì)結(jié)合兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，一部分會(huì)是以CDMA的延伸技術(shù)。

7、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量通信

盡管第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)各種多媒體通信，但未來的4G通信能滿足第三代移動(dòng)通信尚不能達(dá)到的在覆蓋范圍、通信質(zhì)量、造價(jià)上支持的高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需要，第四代移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)也稱為“多媒體移動(dòng)通信”。第四代移動(dòng)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(chǎng)龐大的用戶數(shù)、改善現(xiàn)有通信品質(zhì)不良，以及達(dá)到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

8、頻率使用效率更高

相比第三代移動(dòng)通信技術(shù)來說，第四代移動(dòng)通信技術(shù)在開發(fā)研制過程中使用和引入許多功能強(qiáng)大的突破性技術(shù)，例如一些光纖通信產(chǎn)品公司為了進(jìn)一步提高無線因特網(wǎng)的主干帶寬寬度，引入了交換層級(jí)技術(shù)，這種技術(shù)能同時(shí)涵蓋不同類型的通信接口，也就是說第四代主要是運(yùn)用路由技術(shù)(Routing)為主的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。由于利用了幾項(xiàng)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(jì)，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(shí)候速度相當(dāng)快。研究人員說，下載速率有可能達(dá)到5Mbps到10Mbps。

9、通信費(fèi)用更加便宜

由于4G通信不僅解決了與3G通信的兼容性問題，讓更多的現(xiàn)有通信用戶能輕易地升級(jí)到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端的通信技術(shù)，這些技術(shù)保證了4G通信能提供一種靈活性非常高的系統(tǒng)操作方式，因此相對(duì)其他技術(shù)來說，4G通信部署起來就容易迅速得多;同時(shí)在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，通信營(yíng)運(yùn)商們會(huì)考慮直接在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施之上，采用逐步引入的方法，這樣就能夠有效地降低運(yùn)行者和用戶的費(fèi)用。據(jù)研究人員宣稱，4G通信的無線即時(shí)連接等某些服務(wù)費(fèi)用會(huì)比3G通信更加便宜。

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技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)解讀

2012.1.20 ITU正式審議通過的的4G(IMT-Advanced )標(biāo)準(zhǔn)[1]：LTE-Advanced：LTE(Long Term Evolution,長(zhǎng)期演進(jìn))的后續(xù)研究標(biāo)準(zhǔn);WirelessMAN-Advanced(802.16m)：WiMAX的后續(xù)研究標(biāo)準(zhǔn).而TD-LTE作為L(zhǎng)TE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)分支之一入選;這是由我國(guó)主要提出的。

1. LTE

LTE(Long Term Evolution,長(zhǎng)期演進(jìn))項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)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(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。主要特點(diǎn)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(duì)于3G網(wǎng)絡(luò)大大的提高了小區(qū)的容量，同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)延遲大大降低：內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于100ms。并且這一標(biāo)準(zhǔn)也是3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)項(xiàng)目，是近兩年來3GPP啟動(dòng)的最大的新技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，其演進(jìn)的歷史如下：

GSM-->GPRS-->EDGE-->WCDMA-->HSDPA/HSUPA-->HSDPA+/HSUPA+-->FDD-LTE長(zhǎng)期演進(jìn)

GSM：9K -->GPRS:42K--> EDGE:172K -->WCDMA：364k -->HSDPA/HSUPA:14.4M -->HSDPA+/HSUPA+:42M -->FDD-LTE:300M

由于目前的WCDMA網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)版HSPA和HSPA+均能夠演化到FDD-LTE這一狀態(tài)，包括中國(guó)自主的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)也將繞過HSPA直接向TD-LTE演進(jìn)，所以這一4G標(biāo)準(zhǔn)獲得了最大的支持，也將是未來4G標(biāo)準(zhǔn)的主流。該網(wǎng)絡(luò)提供媲美固定寬帶的網(wǎng)速和移動(dòng)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(jià)格昂貴的缺點(diǎn)，按照摩爾定律測(cè)算，估計(jì)至少還要6年后，才能達(dá)到當(dāng)前3G終端的量產(chǎn)成本。

2.　LTE-Advanced

LTE-Advanced：從字面上看，LTE-Advanced就是LTE技術(shù)的升級(jí)版，那么為何兩種標(biāo)準(zhǔn)都能夠成為4G標(biāo)準(zhǔn)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(gè)重要來源。LTE-Advanced是 一個(gè)后向兼容的技術(shù)，完全兼容LTE，是演進(jìn)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(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)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，頻譜效率有限的改進(jìn)

如果嚴(yán)格的講，LTE作為3.9G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，那么LTE-Advanced作為4G標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)化到TDD制式，而WCDMA網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)化到FDD制式。移動(dòng)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(jìn)入到LTE。

3. WiMax

WiMax：WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互聯(lián)接入，WiMAX的另一個(gè)名字是IEEE 802.16。WiMAX的技術(shù)起點(diǎn)較高，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，這個(gè)速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)來說，這的確是一個(gè)驚人的進(jìn)步。WiMAX逐步實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動(dòng)化，而3G則實(shí)現(xiàn)移動(dòng)業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度會(huì)越來越高，這也是未來移動(dòng)世界和固定網(wǎng)絡(luò)的融合趨勢(shì)。

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(jìn)行調(diào)整，目前具有更好高速移動(dòng)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何無線技術(shù)更豐富，WiMax具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)對(duì)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(yùn)營(yíng)商或用戶協(xié)調(diào)頻譜資源。

(3)WiMax所能實(shí)現(xiàn)的50公里的無線信號(hào)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(shí)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(shì)巨大，但是其移動(dòng)性卻有著先天的缺陷，無法滿足高速(≧50km/h)下的網(wǎng)絡(luò)的無縫鏈接，從這個(gè)意義上講，WiMax還無法達(dá)到3G網(wǎng)絡(luò)的水平，嚴(yán)格地說并不能算作移動(dòng)通信技術(shù)，而僅僅是無線局域網(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?yàn)橛兄袊?guó)移動(dòng)、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(jī)。關(guān)于IEEE 802.16m這一技術(shù)，我們將留在最后作詳細(xì)的闡述。

Wimax當(dāng)前全球使用用戶大約800萬，其中60%在美國(guó)。Wimax其實(shí)是最早的4G通信標(biāo)準(zhǔn)，大約出現(xiàn)于2000年。

4. Wireless MAN

WirelessMAN-Advanced：WirelessMAN- Advanced事實(shí)上就是WiMax的升級(jí)版，即IEEE 802.16m標(biāo)準(zhǔn)，802.16系列標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)信號(hào)模式下提供1Gbps的下行速率。該標(biāo)準(zhǔn)還支持“高移動(dòng)”模式，能夠提供1Gbps速率。其優(yōu)勢(shì)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(shí)延&QoS增強(qiáng);

5.功耗節(jié)省;

目前的WirelessMAN-Advanced有5種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)規(guī)格，其中極低速率為16kbps，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(dá)到了30Mbps--1Gbps。但是該標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)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(rèn)可并成為4G標(biāo)準(zhǔn)的可能性極大。

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存在缺陷

對(duì)于人們來說，未來的4G通信的確顯得很神秘，不少人都認(rèn)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(shí)施的過程中出現(xiàn)大量令人頭痛的技術(shù)問題，大概一點(diǎn)也不會(huì)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(fèi)好幾年的時(shí)間才能解決?？偟膩碚f，要順利、全面地實(shí)施4G通信，可能遇到下面的一些困難：

1、標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一

雖然從理論上講，3G手機(jī)用戶在全球范圍都可以進(jìn)行移動(dòng)通信，但是由于沒有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，各種移動(dòng)通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機(jī)用戶帶來諸多不便。因此，開發(fā)第四代移動(dòng)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(zhǔn)化問題，而世界各大通信廠商會(huì)對(duì)此一直在爭(zhēng)論不休。

2、技術(shù)難以實(shí)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(xiàng)技術(shù)的開發(fā)人員而言，要實(shí)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(hào)強(qiáng)度等問題。日本DoCoMo公司表示，為了解決這一問題，公司會(huì)對(duì)不同編碼技術(shù)和傳輸技術(shù)進(jìn)行測(cè)試。另外在移交方面存在的技術(shù)問題，使手機(jī)很容易在從一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域進(jìn)入另一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域時(shí)和網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)系。由于第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，這一問題顯得格外突出。不過，行業(yè)專家們表示，他們相信這一問題可以得到解決，但需要一定的時(shí)間。

3、容量受到限制

人們對(duì)未來的4G通信的印象最深的莫過于它的通信傳輸速度會(huì)得到極大提升，從理論上說其所謂的每秒100MB的寬帶速度，比2009年最新手機(jī)信息傳輸速度每秒10KB要快1萬多倍，但手機(jī)的速度會(huì)受到通信系統(tǒng)容量的限制，如系統(tǒng)容量有限，手機(jī)用戶越多，速度就越慢。據(jù)有關(guān)行家分析，4G手機(jī)會(huì)很難達(dá)到其理論速度。如果速度上不去，4G手機(jī)就要大打折扣。

4、市場(chǎng)難以消化

有專家預(yù)測(cè)在10年以后，第三代移動(dòng)通信的多媒體服務(wù)會(huì)進(jìn)入第三個(gè)發(fā)展階段，此時(shí)覆蓋全球的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，全球25%以上人口使用第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，第三代技術(shù)仍然在緩慢地進(jìn)入市場(chǎng)，到那時(shí)整個(gè)行業(yè)正在消化吸收第三代技術(shù)，對(duì)于第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的接受還需要一個(gè)逐步過渡的過程。另外，在過渡過程中，如果4G通信因?yàn)橄到y(tǒng)或終端的短缺而導(dǎo)致延遲的話，那么號(hào)稱5G的技術(shù)隨時(shí)都有可能威脅到4G的贏利計(jì)劃，此時(shí)4G漫長(zhǎng)的投資回收和贏利計(jì)劃會(huì)變得異常的脆弱。

5、設(shè)施難以更新

在部署4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之前，覆蓋全球的大部分無線基礎(chǔ)設(shè)施都是基于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)建立的，如果要向第四代通信技術(shù)轉(zhuǎn)移的話，那么全球的許多無線基礎(chǔ)設(shè)施都需要經(jīng)歷著大量的變化和更新，這種變化和更新勢(shì)必減緩4G通信技術(shù)全面進(jìn)入市場(chǎng)、占領(lǐng)市場(chǎng)的速度。而且到那時(shí)，還必須要求3G通信終端升級(jí)到能進(jìn)行更高速數(shù)據(jù)傳輸及支持4G通信各項(xiàng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的4G終端，也就是說4G通信終端要能在4G通信網(wǎng)絡(luò)建成后及時(shí)提供，不能讓通信終端的生產(chǎn)滯后于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。但根據(jù)某些事實(shí)來看，在4G通信技術(shù)全面進(jìn)入商用之日算起的二三年后，消費(fèi)者才有望用上性能穩(wěn)定的4G通信手機(jī)。

6、其他相關(guān)困難

因?yàn)槭謾C(jī)的功能越來越強(qiáng)大，而無線通信網(wǎng)絡(luò)也變得越來越復(fù)雜，同樣4G通信在功能日益增多的同時(shí)，它的建設(shè)和開發(fā)也會(huì)遇到比以前系統(tǒng)建設(shè)更多的困難和麻煩。例如每一種新的設(shè)備和技術(shù)推出時(shí)，其后的軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)必須及時(shí)能跟上步伐，才能使新的設(shè)備和技術(shù)得到很快推廣和應(yīng)用，但遺憾的是4G通信還只處于研究和開發(fā)階段，具體的設(shè)備和用到的技術(shù)還沒有完全成型，因此對(duì)應(yīng)的軟件開發(fā)也會(huì)遇到困難;另外費(fèi)率和計(jì)費(fèi)方式對(duì)于4G通信的移動(dòng)數(shù)據(jù)市場(chǎng)的發(fā)展尤為重要，例如WAP手機(jī)推出后，用戶花了很多的連接時(shí)間才能獲得信息，而按時(shí)間及信息內(nèi)容的收費(fèi)方式使用戶難以承受，因此必須及早慎重研究基于4G通信的收費(fèi)系統(tǒng)，以利于市場(chǎng)發(fā)展。還有4G通信不僅需要區(qū)分語音流量和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，還需要具備能到數(shù)據(jù)傳輸速度很慢的第三代無線通信網(wǎng)絡(luò)上平穩(wěn)使用的性能，這就需要通信營(yíng)運(yùn)商們必須能找到一個(gè)很好的解決這些問題的方法，而要解決辦法就必須首先在大量不同的設(shè)備上精確執(zhí)行4G規(guī)范，要做到這一點(diǎn)，也需要花費(fèi)好幾年的時(shí)間。況且到了4G通信真正開始推行時(shí)，熟悉4G通信業(yè)務(wù)的經(jīng)驗(yàn)和專門技術(shù)人才還不多，這樣同樣也會(huì)延緩4G通信在市場(chǎng)上迅速推廣的速度，因此到時(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)4G通信的專門技術(shù)人員還須早日進(jìn)行培訓(xùn)。