移動(dòng)通信系統(tǒng)：4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述

1、4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述什么是4G網(wǎng)絡(luò)14G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)24G網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)34G網(wǎng)絡(luò)的安全問題44G網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀及未來54G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述什么是4G網(wǎng)絡(luò)1什么是4G網(wǎng)絡(luò)？每一代無線通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步的核心標(biāo)志是什么？速 度更暢快的 速度體驗(yàn)！4G網(wǎng)絡(luò)的定義4G通信即第四代移動(dòng)通信(The 4th Generation) 的簡(jiǎn)稱。到目前為止 4G的定義、它的技術(shù)參數(shù)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、乃至業(yè)務(wù)內(nèi)容依然沒有完全統(tǒng)一。一種較廣泛認(rèn)同的定義：4G是一種寬帶接入和分布 式的全ip架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，是集成多功能的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)。4G網(wǎng)絡(luò)的官方描述2008年2月，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)出通函，向各國(guó)和各標(biāo)準(zhǔn)化

2、組織征集IMT-Advanced（4G的標(biāo)準(zhǔn)族）技術(shù)提案。IMT-A就是4G。IMT-A技術(shù)的目標(biāo)峰值速率為：低速移動(dòng)、熱點(diǎn)覆蓋場(chǎng)景下1Gbit/s，高速移動(dòng)、廣域覆蓋場(chǎng)景下100Mbit/s。4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述什么是4G網(wǎng)絡(luò)14G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)24G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（1）多網(wǎng)絡(luò)融合：多種無線通信技術(shù)系統(tǒng)共存；（2）全ip化網(wǎng)絡(luò)：從單純的電路交換向分組交換過 渡，并最終演變?yōu)榛诜纸M交換的全網(wǎng)絡(luò)；（3）用戶容量更大：預(yù)計(jì)其容量為3G系統(tǒng)的10倍；（4）無縫的全球覆蓋：用戶可在任何時(shí)間、任何地 點(diǎn)使用無線網(wǎng)絡(luò)；4G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（5）帶寬更寬：更高的單位信道帶寬和頻譜傳輸效率；（6）智能靈活性：用戶的無線網(wǎng)絡(luò)可

3、以通過其他網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展其應(yīng)用業(yè)務(wù)，自適應(yīng)地變換不同信道，提供更高質(zhì)量和個(gè)性化的服務(wù)；（7）兼容性：兼容多種制式的通訊協(xié)議和終端應(yīng)用環(huán)境，及各種終端硬件設(shè)備。4G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)4G網(wǎng)絡(luò)必須實(shí)現(xiàn)更靈活的兼容性4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述什么是4G網(wǎng)絡(luò)14G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)24G網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)34G技術(shù)性能4G性能無縫覆蓋多網(wǎng)兼容傳輸速度LTE、WIMAX4G技術(shù)的演進(jìn)過程4G網(wǎng)絡(luò)是蜂窩移動(dòng)技術(shù)寬帶化和無線寬帶技術(shù)移動(dòng)化的匯聚點(diǎn)脫胎于3G的B3G（準(zhǔn)4G）技術(shù) 2008年，美國(guó)高通電信公司放棄了UMB技術(shù)研發(fā)，轉(zhuǎn)為L(zhǎng)TE的研發(fā)。至此，有望成為4G標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)主要是LTE和WIMAX。3G技術(shù)B3G技術(shù)LTE（ Long Ter

4、m Evolution）LTE（long term evolution），即長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)。始于2004年3GPP的多倫多會(huì)議。它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM（正交頻分復(fù)用技術(shù)）和MIMO（多入多出技術(shù)）作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的技術(shù)方式。實(shí)現(xiàn)在20MHz頻譜帶寬下提供下行326Mbit/s與上行86Mbit/s的峰值速率。LTE并非等同于4G，而是一種B3G技術(shù)，其300多兆的速度雖然遠(yuǎn)超3G，但與ITU提出的1Gbit/s的4G技術(shù)要求，還有距離。LTE常被稱為3.9G。LTE的演進(jìn)過程GSM-GPRS-EDGE-WCDMA -HSPA-HSPA+-LTE長(zhǎng)期演進(jìn) 傳輸速度分別是：

5、 GSM：9.6Kbps GPRS：171.2Kbps EDGE：384Kbps WCDMA：384Kbps2Mbps HSDPA：14.4Mbps HSUPA：5.76Mbps HSDPA+：42Mbps HSUPA+：22Mbps LTE：300MbpsLTE體系的進(jìn)一步發(fā)展 LTE根據(jù)其具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)、采用技術(shù)手段和研發(fā)組織的差別，形成了許多分支，最主要的兩大分支是LTE-TDD（TD-LTE）和LTE-FDD（FD-LTE）。其中，TD和FD分別代表時(shí)分雙工和頻分雙工。 TD-LTE是中國(guó)采用的LTE的技術(shù)方案，目前正由中國(guó)移動(dòng)在部分城市進(jìn)行商業(yè)試運(yùn)營(yíng)，預(yù)計(jì)成為未來中國(guó)的4G標(biāo)準(zhǔn)。WIM

6、AXWiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access）,即全球微波互聯(lián)接入。WiMAX也叫80216無線城域網(wǎng)或802.16。WiMAX是一項(xiàng)新興的寬帶無線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km。 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。4G技術(shù)性能4G性能無縫覆蓋多網(wǎng)兼容傳輸速度LTE、WIMAXAll-ip架構(gòu)4G網(wǎng)絡(luò)的all-ip網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)All-ip結(jié)構(gòu)具有良好的可兼容性，便于4G網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)融合；all-ip網(wǎng)絡(luò)抽象模型All-ip結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮出分組交換中QoS控制

7、等優(yōu)勢(shì)，比電路交換網(wǎng)絡(luò)具有更高的服務(wù)質(zhì)量，分層特點(diǎn)具有更好的可重用性，降低基站成本。4G技術(shù)性能4G性能無縫覆蓋多網(wǎng)兼容傳輸速度LTE、WIMAXAll-ip架構(gòu)4G移動(dòng)終端4G對(duì)手機(jī)的要求 4G通信終端需要能在數(shù)字蜂窩網(wǎng)、無線局域網(wǎng)（WLAN）無線城域網(wǎng)（WIMAX）、衛(wèi)星信號(hào)之間自由切換。實(shí)現(xiàn)4G標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)手段1、正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM） 將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。2、多入多出技術(shù)（MIMO） 又稱空間分集，實(shí)現(xiàn)同時(shí)收發(fā)同一信號(hào)的多個(gè)多分信號(hào)，提高傳輸效率，用于移動(dòng)終端與基站之間。實(shí)現(xiàn)4G標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)手段3、智

8、能天線技術(shù)（SA） 采用天線陣列，根據(jù)信號(hào)的空間特性，能夠自適應(yīng)調(diào)整加權(quán)值，以調(diào)整其方向圓圖，形成多個(gè)自適應(yīng)波束，達(dá)到抑制干擾、提取信號(hào)的目的。4、軟件無線電技術(shù)（ SWR ） 軟件無線電的基本思想是以一個(gè)通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺(tái)為依托，通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)無線電臺(tái)的各種功能，從基于硬件、面向用途的電臺(tái)設(shè)計(jì)方法中解放出來。4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述什么是4G網(wǎng)絡(luò)14G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)24G網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)34G網(wǎng)絡(luò)的安全問題44G網(wǎng)絡(luò)面臨的安全問題1、無線鏈路的安全問題；2、各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的存在，凸顯“木板效應(yīng)”；3、不同技術(shù)平臺(tái)、不同制式的網(wǎng)絡(luò)自由切換，給數(shù)據(jù)庫(kù)同步帶來新挑戰(zhàn)；4、移動(dòng)終端的性能的提升給終端病

9、毒帶來了更大的生成空間；5、計(jì)費(fèi)、審計(jì)、授權(quán)、訪問控制、認(rèn)證都需要突破單一網(wǎng)絡(luò)框架內(nèi)的設(shè)計(jì)。4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述什么是4G網(wǎng)絡(luò)14G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)24G網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)34G網(wǎng)絡(luò)的安全問題44G網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀及未來54G的發(fā)展現(xiàn)狀 2010年5月25日，愛立信和瑞典運(yùn)營(yíng)商TeliaSonera在斯德哥爾摩啟動(dòng)全球首個(gè)LTE商用站點(diǎn)。 截止到2012年2月，全球在歐洲、南美、中東和日本先后有5家移動(dòng)通信公司建立了LTE商用服務(wù)； 以日本軟銀公司為例，其2012年初推出的“4G寬帶業(yè)務(wù)”覆蓋東京、橫濱等幾個(gè)大城市，其終端設(shè)備是肥皂盒大小的小型wifi路由器，允許最多10個(gè)用戶同時(shí)接入，傳輸下行速率為76Mbit

10、/s,上行10Mbit/s。4G的發(fā)展現(xiàn)狀 北美地區(qū)主要采用WIMAX技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，事實(shí)上，WIMAX技術(shù)的商業(yè)起步很早，2005年，全球運(yùn)營(yíng)商加入WIMAX聯(lián)盟的已有300多個(gè)，但這與4G的概念還相差甚遠(yuǎn)。主要是WIMAX的用戶終端設(shè)備很局限，基本以筆記本移動(dòng)用戶為主。 在商用WIMAX性能上，以美國(guó)SPRINT公司一款基于WIMAX的無線寬帶套餐為例，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋了全美62個(gè)城市，最高速率可達(dá)10Mbit/s以上。中國(guó)的商用4G業(yè)務(wù) 我國(guó)的4G業(yè)務(wù)主要以中國(guó)移動(dòng)推出的TD-LTE技術(shù)為主，2012年已在杭州進(jìn)行小范圍試運(yùn)行，中國(guó)移動(dòng)在2013年實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA向TD-LTE的平滑過度，并建立TD_LTE基站20萬(wàn)個(gè)以上。正式的4G商用服務(wù)已在2012年底在香港推出。4G的未來 泛在網(wǎng)（4G技術(shù)的多網(wǎng)融合網(wǎng)絡(luò)）是必然趨勢(shì)