4G网络

2016-03-01 11:29:15
admin
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最后编辑:admin 于 2016-03-01 18:25:53
第四代移动电话行动通信标准,指的是第四代移动通信技术,外语缩写:4G。该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式(严格意义上来讲,LTE只是3.9G,尽管被宣传为4G无线标准,但它其实并未被3GPP认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通讯标准IMT-Advanced,因此在严格意义上其还未达到4G的标准。只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求)。4G是集3G与WLAN于一体,并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载,比目前的家用宽带ADSL(4兆)快25倍,并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外,4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署,然后再扩展到整个地区。很明显,4G有着不可比拟的优越性。

第四代移动通信系统可称为广带 (Broadband) 接入和分布网络,具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力,数据率超过UMTS,是支持高速数据率(2~20Mb/s)连接的理想模式,上网速度从2Mb/s提高到100Mb/s,具有不同速率间的自动切换能力。
第四代移动通信系统是多功能集成的宽带移动通信系统,在业务上、功能上、频带上都与第三代系统不同,会在不同的固定和无线平台及跨越不同频带的网络运行中提供无线服务,比第三代移动通信更接近于个人通信。第四代移动通信技术可把上网速度提高到超过第三代移动技术50倍,可实现三维图像高质量传输。
4G移动通信技术的信息传输级数要比3G移动通信技术的信息传输级数高一个等级。对无线频率的使用效率比第二代和第三代系统都高得多,且抗信号衰落性能更好,其最大的传输速度会是 “i-mode”服务的10000倍。除了高速信息传输技术外,它还包括高速移动无线信息存取系统、移动平台的拉技术、安全密码技术以及终端间通信技术等,具有极高的安全性,4G终端还可用作诸如定位、告警等。
4G手机系统下行链路速度为100mbps,上行链路速度为30mbps。其基站天线可以发送更窄的无线电波波束,在用户行动时也可进行跟踪,可处理数量更多的通话。
第四代移动电话不仅音质清晰,而且能进行高清晰度的图像传输,用途会十分广泛。在容量方面,可在FDMA、TDMA、CDMA的基础上引入空分多址 (SDMA),容量达到3G的5~10倍。另外,可以在任何地址宽带接入互联网,包含卫星通信,能提供信息通信之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统)。

 4G标准-LTE

LTE (Long Term Evolution,长期演进) 项目是3G的演进,它改进并增强了3G的空中接入技术,采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。根据4G牌照发布的规定,国内三家运营商中国移动、中国电信和中国联通,都拿到了TD-LTE制式的4G牌照。
主要特点是在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率,相对于3G网络大大的提高了小区的容量,同时将网络延迟大大降低:内部单向传输时延低于5ms,控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms,从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms。并且这一标准也是3GPP长期演进 (LTE) 项目,是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目,其演进的历史如下:
GSM-->GPRS-->EDGE-->WCDMA-->HSDPA/HSUPA-->HSDPA+/HSUPA+-->FDD-LTE长期演进
GSM:9K -->GPRS:42K--> EDGE:172K -->WCDMA:364k -->HSDPA/HSUPA:14.4M -->HSDPA+/HSUPA+:42M -->FDD-LTE:300M
由于WCDMA网络的升级版HSPA和HSPA+均能够演化到FDD-LTE这一状态,所以这一4G标准获得了最大的支持,也将是未来4G标准的主流。TD-LTE与TD-SCDMA实际上没有关系不能直接向TD-LTE演进。该网络提供媲美固定宽带的网速和移动网络的切换速度,网络浏览速度大大提升。
LTE终端设备当前有耗电太大和价格昂贵的缺点,按照摩尔定律测算,估计至少还要6年后,才能达到当前3G终端的量产成本。

4G优势

通信速度快
由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率,因此4G通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。
从移动通信系统数据传输速率作比较,第一代模拟式仅提供语音服务;第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps,最高可达32Kbps,如PHS;第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps;而第四代移动通信系统传输速率可达到20Mbps,甚至最高可以达到高达100Mbps,这种速度会相当于2009年最新手机的传输速度的1万倍左右,第三代手机传输速度的50倍。
网络频谱宽
要想使4G通信达到100Mbps的传输,通信营运商必须在3G通信网络的基础上,进行大幅度的改造和研究,以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。据研究4G通信的AT&T的执行官们说,估计每个4G信道会占有100MHz的频谱,相当于W-CDMA3G网络的20倍。
通信灵活
从严格意义上说,4G手机的功能,已不能简单划归“电话机”的范畴,毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一而已,因此未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了,而且4G手机从外观和式样上,会有更惊人的突破,人们可以想象的是,眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋,以方便和个性为前提,任何一件能看到的物品都有可能成为4G终端,只是人们还不知应该怎么称呼它。
未来的4G通信使人们不仅可以随时随地通信,更可以双向下载传递资料、图画、影像,当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。也许有被网上定位系统永远锁定无处遁形的苦恼,但是与它据此提供的地图带来的便利和安全相比,这简直可以忽略不计。
智能性能高
第四代移动通信的智能性更高,不仅表现于4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化,例如对菜单和滚动操作的依赖程度会大大降低,更重要的4G手机可以实现许多难以想象的功能。
例如4G手机能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事,或者不该做什么事,4G手机可以把电影院票房资料,直接下载到PDA之上,这些资料能够把售票情况、座位情况显示得清清楚楚,大家可以根据这些信息来进行在线购买自己满意的电影票;4G手机可以被看作是一台手提电视,用来看体育比赛之类的各种现场直播。LG G3支持双卡,支持2014年的主流4G,并内置可拆卸式3000毫安时电池。[10] 
兼容性好
要使4G通信尽快地被人们接受,不但考虑的它的功能强大外,还应该考虑到现有通信的基础,以便让更多的现有通信用户在投资最少的情况下就能很轻易地过渡到4G通信。
因此,从这个角度来看,未来的第四代移动通信系统应当具备全球漫游,接口开放,能跟多种网络互联,终端多样化以及能从第二代平稳过渡等特点。
提供增值服务
4G通信并不是从3G通信的基础上经过简单的升级而演变过来的,它们的核心建设技术根本就是不同的,3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术,而4G移动通信系统技术则以正交多任务分频技术(OFDM)最受瞩目,利用这种技术人们可以实现例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等方面的无线通信增值服务;不过考虑到与3G通信的过渡性,第四代移动通信系统不会在未来仅仅只采用OFDM一种技术,CDMA技术会在第四代移动通信系统中,与OFDM技术相互配合以便发挥出更大的作用,甚至未来的第四代移动通信系统也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生,前文所提到的数字音讯广播,其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术,同样是利用两种技术的结合。
因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统,也会结合两项技术的优点,一部分会是以CDMA的延伸技术。
高质量通信
尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信,为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信。
第四代移动通信不仅仅是为了因应用户数的增加,更重要的是,必须要因应多媒体的传输需求,当然还包括通信品质的要求。总结来说,首先必须可以容纳市场庞大的用户数、改善现有通信品质不良,以及达到高速数据传输的要求。
频率效率高
相比第三代移动通信技术来说,第四代移动通信技术在开发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术,例如一些光纤通信产品公司为了进一步提高无线因特网的主干带宽宽度,引入了交换层级技术,这种技术能同时涵盖不同类型的通信接口,也就是说第四代主要是运用路由技术(Routing)为主的网络架构。
由于利用了几项不同的技术,所以无线频率的使用比第二代和第三代系统有效得多。
按照最乐观的情况估计,这种有效性可以让更多的人使用与以前相同数量的无线频谱做更多的事情,而且做这些事情的时候速度相当快。研究人员说,下载速率有可能达到5Mbps到10Mbps。
费用便宜
由于4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题,让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信,而且4G通信引入了许多尖端的通信技术,这些技术保证了4G通信能提供一种灵活性非常高的系统操作方式,因此相对其他技术来说,4G通信部署起来就容易迅速得多;同时在建设4G通信网络系统时,通信营运商们会考虑直接在3G通信网络的基础设施之上,采用逐步引入的方法,这样就能够有效地降低运行者和用户的费用。据研究人员宣称,4G通信的无线即时连接等某些服务费用会比3G通信更加便宜。
对于人们来说,未来的4G通信的确显得很神秘,不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来发明的最复杂的技术系统。的确,第四代无线通信网络在具体实施的过程中出现大量令人头痛的技术问题,大概一点也不会使人们感到意外和奇怪。第四代无线通信网络存在的技术问题多和互联网有关,并且需要花费好几年的时间才能解决。
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