4G

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第四代流動通訊技術標準英語the fourth generation of mobile phone mobile communication technology standards,縮寫為4G),是3G之後的延伸。

從技術標準的角度看,按照ITU的定義,靜態傳輸速率達到1Gbps,用戶在高速移動狀態下可以達到100Mbps,就可以作為4G的技術之一。

營運商的角度看,除了與現有網絡的可兼容性外,4G要有更高的數據吞吐量、更低時延、更低的建設和運行維護成本、更高的鑒權能力和安全能力、支持多種QoS等級。

從融和的角度看,4G意味着更多的參與方,更多技術、行業、應用的融合,不再局限於電信行業,還可以應用於金融、醫療、教育、交通等行業;通訊終端能做更多的事情,例如除語音通訊之外的多媒體通訊、遠端控制等;或許局域網、互聯網、電信網、廣播網、衛星網等能夠融為一體組成一個通播網,無論使用什麼終端,都可以享受高品質的資訊服務,向寬帶無線化和無線寬帶化演進,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並滿足用戶更多的需求。流動通訊之所以從模擬到數碼、從2G到4G以及將來的xG演進,最根本的推動力是用戶需求由無線語音服務向無線多媒體服務轉變,從而激發營運商為了提高ARPU、開拓新的頻段支持用戶數量的持續增長、更有效的頻譜利用率以及更低的營運成本,不得不進行變革轉型。

因此,4G描述了下列兩種不同但有所重疊的概念:

  • 高速的行動電話網絡,速度如同計算機網絡ADSL的頻寬,一秒能達10 Mbit或更多。此概念曾被用來描述在無線網絡上。也是目前成功的3G系統提供商所提出來的願景。
  • 無限網絡(Pervasive Network)技術,一個比較抽象的說法是「瀰漫型」、「無定型」、「整體」的無線技術,讓用戶完全融入系統當中。這個概念也包括了智能無線電(Smart Radio)的技術,並能夠達到更高的頻譜利用率(spectrum use)和傳輸力量。此外,也能過濾、傳輸大量資訊。

技術概述[編輯]

2008年3月,在國際電信聯盟-無線電通訊部門(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100 Mbit/s,高速移動的通訊(如在火車和汽車上使用)和1 Gbit/s的固定或低速移動的通訊(如行人和定點上網的用戶)。

第一發佈版本的LTE(3GPP Release 8)和WiMAX(IEEE 802.16e)支持遠小於1 Gbit/s的峰值位元率,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網絡。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網絡的程度。

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)的通訊,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位元率儘管廣泛的多徑電波傳播。峰值位元率是通過進一步改進的智能天線陣列的多輸入多輸出(MIMO)通訊。

IMT-Advanced的要求[編輯]

本文使用4G來引用IMT-Advanced所定義的ITU-R 。在IMT-Advanced的蜂窩網絡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/固定無線網絡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可擴展的通道帶寬,任選高達40 MHz。[2][3]
  • 有峰鏈路的頻譜效率的15 bit/s/Hz 的下行和6.75 bit/s/Hz 在上行鏈路(即1 Gbit/s的下行鏈路中應該是可能超過小於67 MHz的帶寬)。
  • 系統的頻譜效率高達3 bit/s/Hz 細胞的下行和2.25 bit/s/Hz 室內使用。[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[編輯]

  • 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,完全向後相容LTE,通常通過在LTE上通過軟件升級即可,升級過程類似於從W-CDMA升級到HSPA。峰值速率:下行1Gbps,上行500Mbps。是第一批被國際電信聯盟承認的4G標準,也是事實上的唯一主流4G標準。
  • WirelessMAN-Advanced無線城域網升級版):又稱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]也是國際電信聯盟承認的4G標準,不過隨着Intel於2010年退出,WiMAX技術也逐漸被運營商放棄,並開始將設備升級為LTE[7]

進展[編輯]

  • 北電提出全IP「扁平」架構流動通訊網絡。
  • 諾基亞建議I-HSPA(Internet-HSPA)標準。
  • 高通的DMMX(DO Multicarrier Multilink eXtensions)和HMMX(HSDPA Multicarrier Multilink eXtensions)標準。
  • 宏達電2008年11月宣布與俄羅斯WiMAX流動通訊電業者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家流動通訊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流動通訊業者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[編輯]

參看[編輯]