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(shí)應(yīng)用4 .實(shí)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(zhǔn)的角度看，按照ITU的思路，靜態(tài)傳輸速率達(dá)到 IGbps，用戶在高速移動(dòng)狀態(tài)下可以達(dá)到 100Mbps，比目前的撥 號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到 20Mbps，并能夠滿足 幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求， 就可以作為4G的技術(shù)之一。從運(yùn)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(shí)延、更低的建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)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(yuǎn)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(gè)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(jìn)，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(dòng)通信之所以從模擬到數(shù)字、從2G到4G以及將來的xG演進(jìn)，最根本的推動(dòng)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(yùn)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(yùn)營成本，不得不進(jìn)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(yùn)營商正式頒發(fā)了 4G(TD-LTE)牌照，宣告我國通信行業(yè)進(jìn)入 4G 時(shí)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(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

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(dòng)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(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9001800MHz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)國家運(yùn)營，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，

5、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(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(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(gè)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(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)變會更快、時(shí)間也會更短。對于移動(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

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(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

10、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(dá)到 100Mbps 的傳輸,通信營運(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,已不能簡單劃歸“電話 機(jī)”的范疇,畢竟語音資料的傳輸只是

11、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

12、設(shè)計(jì)和操作具有智能化， 例如對菜單和滾動(dòng)操作的依賴程 度會大大降低，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(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

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(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(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(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 OFDM 為核心技術(shù)的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)， 也會 結(jié)合兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，一部分會是以 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

15、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?amp;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，引入了交換層級技術(shù)，這種

16、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。三. 現(xiàn)實(shí)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(shí)媽媽來電話了， 你把節(jié)目暫停后 轉(zhuǎn)成和媽媽進(jìn)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(yùn)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(qiáng)的應(yīng)用來引誘你。1.實(shí)時(shí)移動(dòng)視頻現(xiàn)在很多手機(jī)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(dòng)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(jī)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(jī)的人立刻變成現(xiàn)場新聞?dòng)浾?。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(tuán)隊(duì)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(jī)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(gè)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(gè)流行的VoIP工具中的視頻功能。2. 在線游戲我們認(rèn)為游戲玩家們會對 4G服務(wù)的速度和移動(dòng)性有強(qiáng)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(gè)（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(diǎn)”路由器就可以玩轉(zhuǎn)臨時(shí)的游戲聚會，這是一個(gè)明顯應(yīng)用 4G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢的方式。同時(shí)，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?yàn)閷τ谠诰€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(jī)內(nèi)裝了 WiFi路由器，它可以支持 8個(gè)額外的設(shè)備， 使得此款手機(jī)可以用做便攜式寬帶集線器來聚集游戲玩家。3. 基于云計(jì)算的應(yīng)用使用擴(kuò)容的4G網(wǎng)絡(luò)將使得云計(jì)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(shí)時(shí)合作平臺。如果從云到移動(dòng)設(shè)備的寬帶傳輸?shù)墓艿雷兇?10倍，云服務(wù)對于移動(dòng)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(jìn)行融合方法來取代實(shí)物教科書。雜志和

21、報(bào)紙出版社希望 4G連接和新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)（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(fèi)，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(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)導(dǎo)航魔眼（Junaio ）為移動(dòng)設(shè)備提供的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。想象一個(gè) 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(shí)技術(shù)”這個(gè)想法了，用了這個(gè)技術(shù)設(shè)備就可以使 用電話的實(shí)時(shí)攝像頭提供實(shí)時(shí)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(jī)看到最近 的星巴克在那兒）到極強(qiáng)。舉一個(gè)比較強(qiáng)的例子，想象一個(gè)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(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(yuǎn)程醫(yī)學(xué)在FCC （聯(lián)邦通信委員會）為它所提倡的獨(dú)立 4G網(wǎng)絡(luò)破 土動(dòng)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(jī)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(jià)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(dú)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(yuǎn)程監(jiān)督和指導(dǎo)提供互動(dòng)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(yuǎn)程醫(yī)療中心，醫(yī)生可以通過視頻會議為病患看”病。正運(yùn)作著的政府補(bǔ)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(jī)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(jī)從形態(tài)到功能也依舊會延續(xù)3G時(shí)代的特點(diǎn)。從現(xiàn)在已經(jīng)上市的數(shù)款支持 TD-LTE的4G手機(jī)來看，

24、主要還是 各廠商在3G時(shí)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(jī)產(chǎn)品還是會有進(jìn)步和變革，例如柔性屏幕手機(jī)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(jī)，其中既有大家熟悉的 蘋果”，也有部分價(jià)格中低端的國產(chǎn)品牌手機(jī)。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(dòng)終端公司表示，在今年將推出千元檔次 TD-LTE智 能手機(jī)，屆時(shí)TD-LTE智能手機(jī)會有高中低端產(chǎn)品線全面發(fā)展。是否要換手機(jī)？2013年9月，來自三星、

25、索尼、中興、華為的四款手機(jī)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(jī)廠商也已開始生產(chǎn)4G手機(jī)，這些手機(jī)升級4G網(wǎng)絡(luò)不用換號和換手機(jī)。其余不支持4G網(wǎng)絡(luò)制式的大部分手機(jī)，想體驗(yàn) 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(jī)。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(dòng)用戶在升級到4G業(yè)務(wù)時(shí)，依舊可以使用自己之前的手機(jī)號碼。四、實(shí)現(xiàn)方法2012.1.20 ITU 正式審議通過的的 4G( IMT-Advanced ) 標(biāo)準(zhǔn)：LTE-Advanced : LTE(Long Term Evo

26、lution, 長期演進(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LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)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(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

27、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長期演進(jìn)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(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-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(zhǔn)都能夠成為4

29、G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

30、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. WiMAXWiMax : WiMax(Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess)，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， WiM

31、ax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 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。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

32、何無線技術(shù)更豐富，WiMax具有以下優(yōu)點(diǎn)：(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(yùn)營商或用戶協(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)勢巨大， 但是其移動(dòng)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(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

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?yàn)橛兄袊苿?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。 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 MANWirelessMAN-Advanced : WirelessMAN- Advanced 事實(shí)上就是 WiMax的升級版，即IEEE 802.16m 標(biāo)準(zhǔn)，80

34、2.16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)?。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(dá)到了 30Mbps-1Gbps。但是該標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)可并成為4G標(biāo)準(zhǔn)的可能性極大。五、核心技術(shù)4G通信系統(tǒng)的這些特點(diǎn)，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(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)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(gè)子信道是相對平坦的，在每個(gè)子信道上進(jìn)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)低成本的單波段接收機(jī)。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(gè)人通信功 能通過可編程軟件來實(shí)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(shí)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(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等 智能功能，是未來移動(dòng)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(zhǔn)用戶信號到達(dá) 方向，旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達(dá)方向， 達(dá)到充分利用移動(dòng)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(jìn)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(shí)，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(shí)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(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個(gè)基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)。 核心網(wǎng)獨(dú)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(shí)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(dú)立的。 IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設(shè)計(jì)核心網(wǎng)絡(luò)時(shí)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(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對此一直在爭論不休。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)的信號強(qiáng)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(jìn)行測試。 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)