4G
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移动通信的一部分 |
无线网络技术 |
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模拟 |
0G 1G (1.5G) |
数字 |
2G (2.5G,2.75G,2.9G) 3G (3.5G,3.75G,3.9G/3.95G) 4G (4G/4.5G,4.5G,4.9G) 5G (5.25G,5.5G) 6G |
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![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/83/Mobile_phone_standards_maximal_bit_rate.png/220px-Mobile_phone_standards_maximal_bit_rate.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9b/3GPP_Long_Term_Evolution_Country_Map.svg/220px-3GPP_Long_Term_Evolution_Country_Map.svg.png)
第四代移动通信技术(英语:The fourth generation of mobile phone mobile communication technology standards,缩写为4G),是3G之后的延伸。
定义
[编辑]从技术标准的角度看,按照ITU的定义,静态数据传输速率达到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。
从运营商的角度看,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、远程控制等;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,都可以享受高质量的信息服务,向宽带无线化和无线宽带化演进,使4G渗透到生活的各个范畴。
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叠的概念:
- 高速的移动电话网络,速度如同计算机网络ADSL的带宽,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(Spectrum Use)和传输力量。此外,也能过滤、传输大量消息。
技术概述
[编辑]2008年3月,在国际电信联盟-无线电通信部门(ITU-R)指定一组用于4G标准的要求,命名为 IMT-Advanced 规范,设置4G服务的峰值速度要求在高速移动的通信(如在火车和汽车上使用)达到100 Mbit/s,固定或低速移动的通信(如行人和定点上网的用户)达到1 Gbit/s。
第一发布版本的LTE(3GPP Release 8)和WiMAX(IEEE 802.16e)支持远小于1 Gbit/s的峰值比特率,它们不是完全IMT-Advanced的标准,但往往许多电信服务提供商宣传其为4G网络。2010年12月6日,ITU-R的承认,这两种技术,以及其他3.9技术,不符合IMT-Advanced的要求,仍可以被认为是“4G”,但前提是它们是先行者,以IMT-Advanced的标准版本和改善的性能和功能来看它只是相当于现在部署的3G网络的程度。
相对于前几代,4G系统不支持传统的电路交换的电话业务,而是全互联网协议(IP)的通信,如VoIP。如下面看到的那样,扩频在3G系统中使用的无线电技术,则废弃所有的4G候选系统,取而代之的是OFDMA 重载波传输和其他频域均衡(FDE)方案,从而有可能转移非常高的比特率尽管广泛的多径电波传播。峰值比特率是通过进一步改进的智能天线数组的多输入多输出(MIMO)通信。
但传统的电话业务(语音通话)系统业务,也是重要的一环,在台湾的4G业者技术上,均采取 CSFB(Circuit Switched Fallback)技术,是把4G LTE 网络回退至2G/3G 交换式网络 Circuit-Switch Domain 的一种机制。而在设备厂商之技术演进、市售手机支持度以及网络信号涵盖率,可提升至VoLTE语音技术,以提供4G语音电信服务之适当质量,将更清晰的语音和视频通话质量、更快的调用接续速度。
IMT-Advanced的要求
[编辑]本文使用4G来引用ITU-R所定义的IMT-Advanced 。在IMT-Advanced的蜂窝网络系统必须满足以下要求:[1]
- 基于全IP(All IP)分组交换网络。
- 在高速移动性的环境下达到约100 Mbit/s的速率,如移动接入;在低速移动性的环境下高达约1 Gbit/s的速率,例如游牧/固定无线网络接入的峰值数据速率。
- 能够动态地共享和利用网络资源来支持每单元多用户同时使用。
- 使用5-20MHz可扩展的信道带宽,任选高达40 MHz。[2][3]
- 链路频谱效率的峰值为15 bit/s/Hz(下行)和6.75 bit/s/Hz(上行)(即1 Gbit/s的下行链路中应该是可能超过小于67 MHz的带宽)。
- 系统的频谱效率下行高达3 bit/s/Hz/cell 和在室内2.25 bit/s/Hz/cell。[2]
- 跨不同系统网络的平滑切换。
- 提供高质量的服务QoS(Quality of Service),为支持新一代的多媒体传输能力。
2009年9月,该技术提案被提交给国际电信联盟(ITU)为4G候选者。[4]基本上所有的建议都是基于下列两种技术:
IMT-Advanced的4G标准
[编辑]- LTE-Advanced(长期演进技术升级版):是LTE的升级演进,由3GPP所主导制定,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。另有TD-LTE的升级演进TD-LTE-Advanced(TD-LTE-A)。
- WirelessMAN-Advanced(无线城域网升级版):又称WiMAX-Advanced、WiMAX 2,即IEEE 802.16m是WiMAX的升级演进,由IEEE所主导制定,接收下行与上行最高速率可达到100Mbps,在静止定点接收可高达1Gbps。[7]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技术也已经被运营商放弃,并开始将设备升级为TD-LTE。[8]
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。
- 宏达电2008年11月宣布与俄罗斯WiMAX移动通信电业者Scartel共同发表全球第一支GSM/WiMAX集成式双模手机HTC Max 4G。
- 截至2010年2月,共有24个国家的51家移动通信网络公司表示会提供4G服务,其中瑞典、挪威及芬兰的TeliaSonera已经于2009年12月率先提供LTE服务。
- 宏达电2010年3月23日宣布与美国WiMAX移动通信业者Sprint Nextel合作发表全球首款CDMA/WiMAX双模Android平台手机HTC Evo 4G。
- 香港电信商CSL于2012年2月宣布推出供智能手机使用的LTE服务,在此之前CSL已经推出供电脑使用的4G LTE USB Modem。香港大多投得2600MHz频谱的电信商,均采用LTE FDD制式,中国移动香港则采用2300MHz及2600MHz建造LTE TDD及FDD双网络提供LTE服务。[9][10]PCCW、中国移动香港、数码通、3香港均已推出4G服务,除数码通使用1800MHz为主频谱外,其他电信商均是使用2600MHz为主频谱,1800MHz副频谱。
- 2013年12月4日,工业和信息化部向中国移动、中国联通、中国电信颁发“LTE/第四代数字蜂窝移动通信业务(TD-LTE)”经营许可牌照。[11]
- 2015年2月27日,工业和信息化部向中国电信、中国联通发放“LTE/第四代数字蜂窝移动通信业务(LTE FDD)”经营许可牌照。[12]
- 2018年4月3日,中国工业和信息化部向中国移动颁发了基于LTE-FDD制式的第四代移动通信(4G)经营许可证。[13]
- 2013年7月1日,NCC公布4G释照申请名单,有7家进行角逐,除电信三雄的中华电信、台湾大哥大、远传电信外,还有亚太电信、鸿海的国碁电子,以及顶新集团的台湾之星移动电信,新光集团的子公司新建提出申请并参与竞标。
- 2013年10月30日,NCC公布4G执照得标名单,得标者为中华电信、台湾大哥大、远传电信、亚太电信、国碁电子、以及台湾之星,总标价金额达 390.75 亿。
- 2014年5月起,各家LTE业者:中华电信(900MHz、1800MHz、2100MHz、2600MHz)、台湾大哥大(700MHz、1800MHz、2100MHz)、远传电信(700MHz、1800MHz、2100MHz、2600MHz)、台湾之星(900MHz、2100MHz、2600MHz)、亚太电信(700MHz、900MHz、2600MHz),陆续开始营运。
参考文献
[编辑]- ^ Vilches, J. (2010, April 29). Everything you need to know about 4G Wireless Technology. TechSpot.
- ^ 2.0 2.1 ITU-R, Report M.2134, Requirements related to technical performance for IMT-Advanced radio interface(s) (页面存档备份,存于互联网档案馆), Approved in Nov 2008
- ^ Moray Rumney, "IMT-Advanced: 4G Wireless Takes Shape in an Olympic Year", Agilent Measurement Journal, September 2008 (PDF). [2014-05-13]. (原始内容 (PDF)存档于2016-01-17).
- ^ Nomor Research Newsletter: The way of LTE towards 4G. [2014-05-13]. (原始内容存档于2016-01-17).
- ^ 中国发放3张TD-LTE制式4G牌照 (页面存档备份,存于互联网档案馆),亚太日报,2013年12月5日
- ^ 选择移动TD-LTE还是联通电信FDD-LTE?. [2015-08-28]. (原始内容存档于2019-09-08).
- ^ 力爭4G行動通訊標準 802.16m蓄勢待發. [2011-02-24]. (原始内容存档于2017-07-29).
- ^ 深度解读:WiMAX前车之鉴 TD-LTE后事之师. [2013-02-27]. (原始内容存档于2018-06-19).
- ^ 中国移动香港新闻稿:推出全球首个TD-LTE/LTE FDD融合网络[永久失效链接],2012年12月18日
- ^ 中国移动香港联合ZTE及Ericsson正式商用FDD-LTE及TD-LTE双制式网络 (页面存档备份,存于互联网档案馆),2012年12月18日
- ^ 我国正式发布首批4G牌照:三家皆有TD-LTE. 2013-12-04. (原始内容存档于2020-10-18).
- ^ 快讯:LTE FDD 4G牌照正式发放. 2015-02-27. (原始内容存档于2020-10-18).
- ^ 工业和信息化部向中国移动颁发LTE FDD经营许可. 中华人民共和国工业和信息化部. [2018-04-03]. (原始内容存档于2020-05-01).
参看
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