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4G

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4G LTE速度比較
三星4G LTE上網卡,讓電腦走手機訊號上網。
開通國家

第四代行動通訊技術英語:The fourth generation of mobile phone mobile communication technology standards,縮寫為4G),是3G之後的延伸。

定義[編輯]

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。

電信業者的角度看,除了與現有網路的可相容性外,4G要有更高的資料吞吐量、更低時延、更低的建設和執行維護成本、更高的鑒權能力和安全能力、支援多種QoS等級。

從融和的角度看,4G意味著更多的參與方,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;或許區域網路、網際網路、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,向寬頻無線化和無線寬頻化演進,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。行動通訊之所以從類比到數位、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、開拓新的頻段支援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:

  • 高速的行動電話網路,速度如同電腦網路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路上。也是目前成功的3G系統提供商所提出來的願景。
  • 無限網路(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慧型無線電(Smart Radio)的技術,並能夠達到更高的頻譜(spectrum use)和傳輸力量。此外,也能過濾、傳輸大量訊息。

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高速行動的通訊(如在火車和汽車上使用)達到100 Mbit/s,固定或低速行動的通訊(如行人和定點上網的用戶)達到1 Gbit/s。

第一發布版本的LTE(3GPP Release 8)和WiMAX(IEEE 802.16e)支援遠小於1 Gbit/s的峰值位元速率,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效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系統不支援傳統的電路交換的電話業務,而是全網際網路協定(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速率儘管廣泛的多徑電波傳播。峰值位元速率是通過進一步改進的智慧型天線陣列的多輸入多輸出(MIMO)通訊。

但傳統的電話業務(語音通話)系統業務,也是重要的一環,在台灣的4G業者技術上,均採取 CSFB(Circuit Switched Fallback)技術,是把4G LTE 網路回退至2G/3G 交換式網路 Circuit-Switch Domain 的一種機制。而在裝置廠商之技術演進、市售手機支援度以及網路訊號涵蓋率,可提升至VoLTE語音技術,以提供4G語音電信服務之適當品質,將更清晰的語音和影片通話品質、更快的呼叫接續速度。

IMT-Advanced的要求[編輯]

本文使用4G來參照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)封包交換網路。
  • 在高速行動性的環境下達到約100 Mbit/s的速率,如行動接入;在低速行動性的環境下高達約1 Gbit/s的速率,例如遊牧/固定無線網路接入的峰值資料速率。
  • 能夠動態地共用和利用網路資源來支援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]
  • 鏈路頻譜效率的峰值為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 和在室內2.25 bit/s/Hz/cell。[2]
  • 跨不同系統網路的平滑切換。
  • 提供高品質的服務QoS(Quality of Service),為支援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長期演進技術更新版):是LTE的更新演進,由3GPP所主導制定,完全向後相容LTE,通常通過在LTE上通過軟體更新即可,更新過程類似於從W-CDMA更新到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。另有TD-LTE的更新演進TD-LTE-Advanced(TD-LTE-A)。
  • WirelessMAN-Advanced無線城域網更新版):又稱WiMAX-Advanced、WiMAX 2,即IEEE 802.16mWiMAX的更新演進,由IEEE所主導制定,接收下行與上行最高速率可達到100Mbps,在靜止定點接收可高達1Gbps。[7]也是國際電信聯盟承認的4G標準,不過隨著Intel於2010年登出,WiMAX技術也已經被電信業者放棄,並開始將裝置更新為TD-LTE[8]

進展[編輯]

參考文獻[編輯]

參看[編輯]