4G

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第四代移动通信技术標準英语the fourth generation of mobile phone mobile communication technology standards,縮寫為4G),是3G之後的延伸。

從技术标准的角度看,按照ITU的定義,静态传输速率达到1Gbps,用户在高速移动状态下可以达到100Mbps,就可以作为4G的技术之一。

营运商的角度看,除了与现有网络的可兼容性外,4G要有更高的数据吞吐量、更低时延、更低的建设和运行维护成本、更高的鉴权能力和安全能力、支持多种QoS等级。

从融和的角度看,4G意味着更多的参与方,更多技术、行业、应用的融合,不再局限于电信行业,还可以应用于金融、医疗、教育、交通等行业;通信终端能做更多的事情,例如除语音通信之外的多媒体通信、远端控制等;或许局域网、互联网、电信网、广播网、卫星网等能够融为一体组成一个通播网,无论使用什么终端,都可以享受高品质的信息服务,向宽带无线化和无线宽带化演进,使4G渗透到生活的方方面面。

从用户需求的角度看,4G能为用户提供更快的速度并满足用户更多的需求。移动通信之所以从模拟到数字、从2G到4G以及将来的xG演进,最根本的推动力是用户需求由无线语音服务向无线多媒体服务转变,从而激发营运商为了提高ARPU、开拓新的频段支持用户数量的持续增长、更有效的频谱利用率以及更低的营运成本,不得不进行变革转型。

因此,4G描述了下列两种不同但有所重疊的概念:

  • 高速的行动电话网络,速度如同计算机网络ADSL的频宽,一秒能达10 Mbit或更多。此概念曾被用来描述在无线网络上。也是目前成功的3G系统提供商所提出来的愿景。
  • 无限网络(Pervasive Network)技术,一个比较抽象的说法是「弥漫型」、「无定型」、「整体」的无线技术,让用户完全融入系统当中。这个概念也包括了智能无线电(Smart Radio)的技术,并能够达到更高的频谱利用率(spectrum use)和传输力量。此外,也能过滤、传输大量信息。

技術概述[编辑]

2008年3月,在國際電信聯盟-無線電通信部門(ITU-R)指定一組用於4G標準的要求,命名為 IMT-Advanced 規範,設定4G服務的峰值速度要求在高速移動的通信(如在火車和汽車上使用)达到100 Mbit/s,固定或低速移動的通信(如行人和定點上網的用戶)达到1 Gbit/s。

第一發布版本的LTE(3GPP Release 8)和WiMAX(IEEE 802.16e)支持遠小於1 Gbit/s的峰值比特率,它們不是完全IMT-Advanced的標準,但往往許多電信服務提供商宣傳其為4G網路。2010年12月6日,ITU-R的承認,這兩種技術,以及其他3.9技術,不符合IMT-Advanced的要求,仍可以被認為是“4G”,但前提是它們是先行者,以IMT-Advanced的標準版本和改善的性能和功能來看它只是相當於現在部署的3G網路的程度。

相對於前幾代,4G系統不支持傳統的電路交換的電話業務,而是全互聯網協議(IP)的通信,如VoIP。如下面看到的那樣,擴頻在3G系統中使用的無線電技術,則廢棄所有的4G候選系統,取而代之的是OFDMA 多載波傳輸和其他頻域均衡(FDE)方案,從而有可能轉移非常高的比特率儘管廣泛的多徑電波傳播。峰值比特率是通過進一步改進的智能天線陣列的多輸入多輸出(MIMO)通信。

IMT-Advanced的要求[编辑]

本文使用4G來引用IMT-Advanced所定義的ITU-R 。在IMT-Advanced的蜂窩網路系統必須滿足以下要求:[1]

  • 基於全IP(all IP)封包交換網絡。
  • 在高速移動性的環境下達到約100 Mbit/s的速率,如移動接入;和在低速移動性的環境下高達約1 Gbit/s的速率,例如游牧/固定無線網路接入的峰值數據速率。
  • 能夠動態地共享和利用網絡資源來支持每單元多用戶同時使用。
  • 使用5-20MHz可擴展的信道帶寬,任選高達40 MHz。[2][3]
  • 链路頻譜效率的峰值为15 bit/s/Hz(下行)和6.75 bit/s/Hz(上行)(即1 Gbit/s的下行鏈路中應該是可能超過小於67 MHz的帶寬)。
  • 系統的頻譜效率下行高達3 bit/s/Hz/cell 和在室内2.25 bit/s/Hz/cell。[2]
  • 跨不同系統網絡的平滑切換。
  • 提供高品質的服務QoS(Quality of Service),為支持新一代的多媒體傳輸能力。

2009年9月,該技術提案被提交給國際電信聯盟(ITU)為4G候選者。[4]基本上所有的建議都是基於下列兩種技術:

  • LTE-Advanced(3GPP Release 10) 由3GPP標準化
  • WirelessMAN-Advanced(IEEE 802.16m) 由IEEE標準化

IMT-Advanced的4G標準[编辑]

  • LTE-Advanced長期演進技術升級版):是LTE的升級演進,由3GPP所主導制定,完全向后兼容LTE,通常通过在LTE上通过软件升级即可,升级过程类似于从W-CDMA升级到HSPA。峰值速率:下行1Gbps,上行500Mbps。是第一批被国际电信联盟承认的4G标准,也是事实上的唯一主流4G标准。
  • WirelessMAN-Advanced無線城域網升級版):又称WiMAX-Advanced、WiMAX 2,即IEEE 802.16mWiMAX的升級演進,由IEEE制定,WiMAX Forum所主導,接收下行與上行最高速率可達到300Mbps,在靜止定點接收可高達1Gbps。[6]也是国际电信联盟承认的4G标准,不过随着Intel于2010年退出,WiMAX技术也逐渐被运营商放弃,并开始将设备升级为LTE[7]

进展[编辑]

  • 北电提出全IP“扁平”架构移动通信网络。
  • 诺基亚建议I-HSPA(Internet-HSPA)标准。
  • 高通的DMMX(DO Multicarrier Multilink eXtensions)和HMMX(HSDPA Multicarrier Multilink eXtensions)标准。
  • 宏達電2008年11月宣布與俄羅斯WiMAX行動通訊電業者Scartel共同發表全球第一支GSM/WiMAX整合式雙模手機HTC Max 4G
  • 截至2010年2月,共有24個國家的51家移动通信網絡公司表示會提拱4G服務,其中瑞典挪威芬蘭TeliaSonera已於2009年12月率先提供LTE服務。
  • 宏達電2010年3月23日宣布與美國WiMAX行動通訊業者Sprint Nextel合作發表全球首款CDMA/WiMAX雙模Android平台手機HTC Evo 4G
  • 香港電訊商CSL於2012年2月宣布推出供智能手機使用的LTE服務,在此之前CSL已經推出供電腦使用的4G LTE USB Modem。香港大多投得2600MHz頻譜的電訊商,均採用LTE FDD制式,中國移動香港則採用2300MHz及2600MHz建造LTE TDD及FDD雙網絡提供LTE服務。[8][9]PCCW中國移動香港數碼通均已推出4G服務,除數碼通使用1800Mhz為主頻譜外,其他電訊商均是使用2600Mhz為主頻譜。

參考文獻[编辑]

參看[编辑]