了解通信-認(rèn)識4G

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上4G來了2013年12月4日，中國工信部為國內(nèi)的三家移動通信運(yùn)營商頒發(fā)了4G經(jīng)營牌照。在此之前，無論是運(yùn)營商還是各大媒體，對4G的宣傳已經(jīng)鋪天蓋地。中移動早在工信部發(fā)放3G牌照一年之后便開始了基于LTE 技術(shù)的4G試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)，到2013年底，中移動在中國已經(jīng)建成了遍布上百個(gè)城市的TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)，覆蓋人口將近5億。中國聯(lián)通和電信也在2013年下半年開始建設(shè)各自基于TDD和FDD制式LTE的試驗(yàn)網(wǎng)。此次工信部頒發(fā)的4G商用牌照，是基于以TDD（時(shí)分復(fù)用）為雙工方式的TD-LTE技術(shù)。中國移動獲得130MHz頻率資源，聯(lián)通和電信分別獲得40MHz頻率資源，標(biāo)志著中國移動

2、通信4G時(shí)代正式來臨。認(rèn)識4G4G牌照發(fā)放前后的幾個(gè)月，人們的耳邊充斥著各種關(guān)于4G的聲音。究竟什么是4G，它的出現(xiàn)意味著什么？本文將就此進(jìn)行初步的探究。4G的英文全稱The 4 Generation mobile communication technology，指第四代移動通信技術(shù)。移動通信技術(shù)從模擬通話時(shí)代，快速發(fā)展到高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的4G時(shí)代，令人類的生活方式在短短幾十年內(nèi)發(fā)生了極大的改變。看看歷史，談?wù)勛嫦葟?G說起說到4G，為了更好的認(rèn)識它，不妨回顧移動通信的發(fā)展歷程。時(shí)間回到上世紀(jì)80年代末，很多家庭剛剛安裝了固定電話，人們正在享受著彼時(shí)大眾所憧憬的“樓上樓下、電燈電話”的美好時(shí)代，

3、一種叫做“大哥大”的黑色磚頭狀無線電話進(jìn)入了人們的視野?！按蟾绱蟆钡某霈F(xiàn)意味著無線通信時(shí)代的開啟，包括“大哥大”在內(nèi)的所有支持其運(yùn)行的軟硬件系統(tǒng)，就是第一代移動通信系統(tǒng)，即1G。1G通信基于第一代移動通信技術(shù)，也被稱為模擬蜂窩移動通信。其主要特征是采用模擬技術(shù)，只能進(jìn)行語音通話。任何通信系統(tǒng)都依托于一套完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，比如眾所周知的GSM、CDMA。1G時(shí)代處于移動通信起步階段的20世紀(jì)80年代，世界各國、各地區(qū)相繼開發(fā)和制定了不同的標(biāo)準(zhǔn)，包括美國的高級移動電話系統(tǒng)（AMPS），英國的總訪問通信系統(tǒng)（TACS）以及日本的JTAGS，西德的 C-Netz和意大利的RTMI。中國采用TACS系統(tǒng)，

4、并在1987年建成TACS制式模擬移動電話商用網(wǎng)。第一代移動通信系統(tǒng)的劃時(shí)代應(yīng)用取得了巨大成功，但隨著市場的不斷發(fā)展，1G系統(tǒng)的弊端也日益顯露。表現(xiàn)在：1. 由于全球眾多的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致用戶無法進(jìn)行全球漫游，只是一種區(qū)域性的移動通信系統(tǒng)；2. 頻譜利用率低導(dǎo)致該系統(tǒng)無法滿足用戶數(shù)量的快速增長；3. 模擬技術(shù)導(dǎo)致易受干擾和幾乎沒有任何保密性的低質(zhì)量通話；4. 受制于當(dāng)時(shí)的電子制造技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)備和手機(jī)成本高、體積大、重量大。和今天的技術(shù)相比，雖然第一代移動通信系統(tǒng)顯得老舊笨拙，但它就像開啟潘多拉魔盒的鑰匙，從此將人類帶入了無線通信、移動互聯(lián)的魔幻世界！唯物辯證法指出，矛盾推動了一切事物向前發(fā)展。第

5、一代移動通信系統(tǒng)的諸多技術(shù)弊端和日益發(fā)展壯大的市場需求構(gòu)成了逐步凸顯的強(qiáng)烈矛盾。解決矛盾的方法是開發(fā)新一代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。于是，我們有了GSM和CDMA。1995年中國移動和聯(lián)通在國內(nèi)十幾個(gè)省市相繼建網(wǎng)，GSM數(shù)字移動電話網(wǎng)正式開通。標(biāo)志著中國進(jìn)入2G時(shí)代。2003年，中國聯(lián)通正式開通CDMA，另一支國際通行的2G標(biāo)準(zhǔn)在中國商用。第二代移動通信系統(tǒng)（包括后來的2.5G，2.75G技術(shù)）大大優(yōu)于模擬移動通信系統(tǒng)，采用數(shù)字技術(shù)，支持包括短信息等多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。2G時(shí)代基于數(shù)字化的移動通信技術(shù)，在克服了模擬移動通信技術(shù)的所有不足之外，彰顯出眾多優(yōu)勢：1. 采用時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（CD

6、MA）技術(shù)，提高了頻譜利用率可以容納數(shù)量龐大的用戶；2. 相對統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)支持用戶的全球漫游；3. 采用基于數(shù)字化的編碼技術(shù)大大提高了通話的抗干擾性和保密性，提高了通話質(zhì)量；4. 后期技術(shù)演進(jìn)發(fā)展成的GPRS和EDGE（2.5G和2.75G）以及CDMA 1X提供了9.6k384kbps的傳輸速率，支持收發(fā)彩信、訪問WAP網(wǎng)頁等簡單的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。第一代模擬移動系統(tǒng)讓人們看到了無線通信的可能，但那時(shí)的技術(shù)遠(yuǎn)不能滿足廣大用戶對無線通信的強(qiáng)烈需求，尚處于“饑荒”時(shí)代。第二代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)可以說是解決了人們在無線通信需求方面的“溫飽”問題。那么3G的到來，海量電磁波充斥的周圍空氣，才將人們帶到了感受移動

7、互聯(lián)的“小康”時(shí)代。早在1985年，極具前瞻性眼光的國際電信聯(lián)盟（ITU）就提出了“未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)（FPLMTS）”，就是后來的IMT-2000，即第三代移動通信系統(tǒng)（3G）。但在90年代初期的移動通信，技術(shù)尚可滿足市場需求，ITU的高瞻遠(yuǎn)矚并未得到足夠的行業(yè)關(guān)注。馬克思矛盾論中提到矛盾的斗爭性推動雙方力量對比變化，為事物的質(zhì)變準(zhǔn)備條件。到1997年移動通信市場上的這種矛盾的斗爭性逐步顯現(xiàn)。由于第二代移動通信系統(tǒng)的巨大成功，用戶的高速增長與有限的系統(tǒng)容量和業(yè)務(wù)之間的矛盾漸趨明顯，第三代移動通信的標(biāo)準(zhǔn)化工作開始進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段。之后ITU經(jīng)過3G標(biāo)準(zhǔn)征集、技術(shù)評估、研究協(xié)調(diào)等大量工作，在2

8、008年5月，正式公布了包括WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA為主流技術(shù)的3G國際標(biāo)準(zhǔn)。中國工信部在2009年向三家運(yùn)營商頒發(fā)了3G牌照。其中移動獲得具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA的經(jīng)營許可，聯(lián)通獲得以歐洲為主導(dǎo)、全球應(yīng)用最廣泛的WCDMA，電信獲得美國主導(dǎo)的CDMA2000經(jīng)營許可，標(biāo)志著中國正式進(jìn)入移動通信3G時(shí)代。從1G到2G，無論是技術(shù)的進(jìn)步還是市場的發(fā)展，都屬于移動通話的范疇，演進(jìn)的目標(biāo)是為更多用戶提供可靠的語音通話，好比將固定電話隨身攜帶。3G的出現(xiàn)，是將計(jì)算機(jī)隨身攜帶，將多媒體終端、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和移動通信進(jìn)行融合。這種融合產(chǎn)生的巨變遠(yuǎn)不止1+1+13可以形容！在

9、中國，3G業(yè)務(wù)商用以來，運(yùn)營商提供384k2Mbps快速便捷的數(shù)據(jù)接入服務(wù)，盡管這種速度略遜于普通家裝的ADSL寬帶網(wǎng)速，但足以讓人們在戶外移動的狀態(tài)下，進(jìn)行順暢的網(wǎng)頁瀏覽、普通質(zhì)量的視頻電話、下載觀看音視頻資源、基于app的高速互聯(lián)網(wǎng)沖浪以及電子商務(wù)活動等大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)功能操作。3G帶來的產(chǎn)業(yè)融合推動了互聯(lián)網(wǎng)向移動設(shè)備滲透，同時(shí)又反作用于互聯(lián)網(wǎng)（出現(xiàn)了移動互聯(lián)網(wǎng)），帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的巨大進(jìn)步。流媒體服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)社交、云存儲計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興的基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用在移動互聯(lián)的舞臺上大顯神通。當(dāng)人們手持移動設(shè)備時(shí)，屏幕后面越來越多的APP生產(chǎn)出不斷膨脹的海量信息，這些信息從數(shù)量到質(zhì)量都在不斷提升。這促使人

10、們慢慢形成了對信息獲取的更高級的需求需要更高質(zhì)量、更快速的信息。盡管3G比2G優(yōu)越很多，基本上符合了ITU對IMT-2000的預(yù)期建立以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的寬帶市場，但在支持爆炸式增長的多媒體數(shù)據(jù)和用戶數(shù)量等諸多方面，3G技術(shù)的局限性和困難漸漸顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：1 頻率資源缺乏和帶寬飽和。無法對更龐大數(shù)量的用戶提供寬帶服務(wù)。2 受制于CDMA技術(shù)“干擾受限”的性質(zhì)，用戶數(shù)量達(dá)到一定程度時(shí)，3G系統(tǒng)難以支持更高速率的業(yè)務(wù)，無法滿足人們對未來高速多媒體業(yè)務(wù)的爆炸性要求。3 難以支持下一代因特網(wǎng)協(xié)議（IPV6）。IPV4協(xié)議無法滿足移動互聯(lián)網(wǎng)的需求。IPv6能滿足龐大的3G設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)地址的需求

11、，但在現(xiàn)有3G系統(tǒng)難以支持。4 無法提供全范圍的多速率業(yè)務(wù)。實(shí)際應(yīng)用中不同的業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求各不相同（QoS技術(shù)），而3G系統(tǒng)無法滿足。5 缺乏端到端的無線傳輸機(jī)制。用戶在跨越一個(gè)可移動的子網(wǎng)（如藍(lán)牙、PAN等）和固定網(wǎng)絡(luò)時(shí)，3G缺乏端到端的無縫傳輸機(jī)制。與3G相比，4G技術(shù)可以容納更龐大數(shù)量的用戶，提供更高速和更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)服務(wù)。2009年6月，瑞典電信運(yùn)營商Telia與中國華為公司合作，建立了世界第一個(gè)4G試商用網(wǎng)絡(luò)。從2011年，全球各大運(yùn)營商紛紛開始4G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營。2013年底，我國政府頒發(fā)4G牌照，標(biāo)志著中國進(jìn)入4G時(shí)代。4G誕生記進(jìn)入21世紀(jì)，大城市出現(xiàn)了一種叫做“小資”的生活

12、狀態(tài)。相比“小康”而言，“小資”們收入可觀，享有富足的物質(zhì)和精神生活。外形整潔，有著良好的素質(zhì)和修養(yǎng)。飲食講究，兼顧養(yǎng)生目的和個(gè)性追求。居所雅致，具有一定的生活品味。4G的商用意味著我們的移動生活由“小康”邁向“小資”。人們可以隨時(shí)隨地享受高質(zhì)量的多媒體資源、高清視頻通話和虛擬現(xiàn)實(shí)等高端的數(shù)字化服務(wù)。2000年，就在3G標(biāo)準(zhǔn)確立之后，ITU就啟動了4G的相關(guān)工作，當(dāng)時(shí)叫做B3G（超3G）。旨在提供更高速率的數(shù)據(jù)應(yīng)用支撐。2005年10月，ITU給B3G技術(shù)起了一個(gè)正式的名稱IMT-Advanced，也就是4G技術(shù)。2008年3月，ITU為4G成立的工作組WP5D召開第一次會議，向全世界發(fā)出了I

13、MT-Advanced的候選技術(shù)征集函，標(biāo)志著4G標(biāo)準(zhǔn)化工作正式啟動。兩個(gè)月后的，WP5D在其組織的第二次會議上，確定了IMT-Advanced的最低技術(shù)要求，為4G技術(shù)方案設(shè)定了關(guān)鍵指標(biāo)。相對3G系統(tǒng)，4G該指標(biāo)更加注重對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持、頻譜效率大幅度提高。這次會議所提出的技術(shù)要求，也就是4G的技術(shù)特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1 高速數(shù)據(jù)傳輸?？焖僖苿訝顟B(tài)100Mb/s，慢速或靜態(tài)1Gb/s。2 超大靈活的系統(tǒng)容量。得益于豐富的頻率資源和提升的頻譜效率，可以為大量的用戶提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。3 全面的場景覆蓋。滿足對室內(nèi)、微蜂窩、城區(qū)覆蓋和高速移動狀態(tài)的數(shù)據(jù)支持，支持最高350km/h移動

14、速度。4 全I(xiàn)P核心網(wǎng)。支持下一代因特網(wǎng)協(xié)議（IPV6）和所有的信息設(shè)備，支持互聯(lián)網(wǎng)豐富的業(yè)務(wù)功能。有了可遵循的技術(shù)指標(biāo)，世界各個(gè)國家和組織紛紛開展了4G技術(shù)方案的研制工作。到2009年10月7日，ITU共收到6項(xiàng)關(guān)于4G標(biāo)準(zhǔn)的提案。6項(xiàng)提案分為兩大類，一是基于IEEE802.16m(WiMAX)技術(shù)，由IEEE、日本和韓國提出。另一類基于LTE-Advanced技術(shù)，由3GPP、中國和日本提出。中國向ITU提出的4G標(biāo)準(zhǔn)叫做TD-LTE-Advanced，它是繼TD-SCDMA之后，中國提出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代移動通信技術(shù)。早在2004年，中國在標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP提出了第三代移動通信T

15、D-SCDMA的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)TD-LTE，主導(dǎo)完成了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2007年，按照“新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)”重大專項(xiàng)的要求，中國政府面向國內(nèi)組織開展了4G技術(shù)方案征集遴選。國內(nèi)企事業(yè)單位積極響應(yīng)，累計(jì)提交相關(guān)技術(shù)提案近600篇。經(jīng)過2年多的攻關(guān)研究，對多種技術(shù)方案進(jìn)行分析評估和試驗(yàn)驗(yàn)證，最終中國產(chǎn)業(yè)界達(dá)成共識，在TD-LTE基礎(chǔ)上形成了TD-LTE-Advanced技術(shù)方案。這一方案得到國際上多方面的充分認(rèn)可和支持，做成3GPP技術(shù)方案LTE-Advanced的TDD（時(shí)分雙工）模式。2010年10月，國際電信聯(lián)盟無線通信部門（ITU-R）第5研究組國際移動通信工作組（WP5D）第9次會議在重慶舉行。本次會議對包括中國提交的TD-LTE-Advanced在內(nèi)的6項(xiàng)技術(shù)提案進(jìn)行了深入研究討論，最終確定LTE-Advance