4G通信技術(shù)論文

4G網(wǎng)絡(luò)通信新技術(shù)研究通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)4G技術(shù)信息工程學(xué)院指導(dǎo)老師：王洪雁專業(yè)、班級：通信111報告人姓名：許時寧(簽名)學(xué)號：11426041論文結(jié)題時間：2014年6月17日4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹摘要摘要：隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，適應(yīng)移動數(shù)據(jù)、移動計算及移動多媒體運(yùn)作需要的第四代移動通信開始興起，因此有理由期待這種第四代移動通信技術(shù)給人們帶來更加美好的未來。另一方面，4G也因為其擁有的超高數(shù)據(jù)傳輸速度，被中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟譽(yù)為機(jī)器之間當(dāng)之無愧的“高速對話”。本文簡要分析了:(1)4G的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);(2)4G的關(guān)鍵技術(shù),如OFDM,軟件無線電,智能天線技術(shù),MIMO技術(shù)。(3)比較了3G和4G不同指標(biāo),分析了3G和4G采用的不同技術(shù)。(4)初步探討了4G的現(xiàn)狀和發(fā)展。關(guān)鍵詞：4G，通信AbstractWiththedevelopmentofdatacommunicationandmultimediaservicedemand,adapttothemobiledata,mobilecomputingandmobilemultimediaoperationneedsofthefourthgenerationmobilecommunicationbegantorise,thereforehavereasontolookforwardtothefourthgenerationmobilecommunicationtechnologybringspeopleabetterfuture.Ontheotherhand,4Galsobecauseofitshighspeedofdatatransmission,high-speeddialogueChinesenetworkingallianceknownasmachinebetweenfullydeserve"".Thispaperbrieflyanalyses:(1)thenetworkstructureof4G;(2)thekeytechnologysuchasOFDM,4G,softwareradio,smartantennatechnology,MIMOtechnology.(3)comparisonofdifferentindicatorsof3Gand4G,analyzesthedifferenttechniquesof3Gand4Guse.(4)discussesthepresentsituationanddevelopmentof4G.keywords：4G,networkcommunication目錄TOC\o"1-3"\h\u313174G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹 228113摘要 27031Abstract 213097前言 48024第一章4G簡介 416746第二章4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 6261172.1三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 6234742.2物理層 71117第三章4G網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù) 842793.1OFDM 8118523.2軟件無線電 9196043.3智能天線技術(shù)(SA) 940553.4多輸入多輸出(MIMO)技術(shù) 987473.5基于IP的核心網(wǎng) 1029569第四章3G與4G的比較 10206034.1核心閱讀 10186364.2技術(shù)指標(biāo)方面 11275304.3技術(shù)方面 11296764.4速度方面 123553第五章5大4G標(biāo)準(zhǔn) 13225005.1LTE 13242335.2LTE-Advanced 14221725.3WiMax 14230175.4HSPA+：高速下行鏈路分組接入技術(shù) 1578725.5WirelessMAN-Advanced 1629558第六章4G的主要優(yōu)勢與缺陷 1675146.1網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬 16129396.2通信更加靈活 17229246.3智能性能更高 1749196.4兼容性能更平滑 18294036.5提供各種增值服務(wù) 1892026.6實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信 18324726.7頻率使用效率更高 19187116.8通信費(fèi)用更加便宜 19105546.9標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一 1974586.10技術(shù)難以實現(xiàn) 19208996.11容量受到限制 20235186.12市場難以消化 20319096.13設(shè)施難以更新 2130686第七章4G目前的發(fā)展?fàn)顩r與我國4G的發(fā)展前景 22229697.1顯著的差異 22135687.2無線寬帶，一插即行 23282467.3我國的4G的發(fā)展 2314281第八章總結(jié) 26前言所謂4G技術(shù)是第四代移動通信及其技術(shù)的簡稱，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價格方面不相上下，而且計費(fèi)方式更加靈活機(jī)動，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性。第一章4G簡介什么是4G？4G與3G有何不同？我們也許很早就聽聞過3G技術(shù)，3G對我們來說早已不陌生。3G是第三代移動通信技術(shù)，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kbps以上。3G是指將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)。4G技術(shù)支持100Mbps~150Mbps的下行網(wǎng)絡(luò)帶寬，也就是4G意味著用戶可以體驗到最大12.5MB/s~18.75MB/s的下行速度。這是當(dāng)前國內(nèi)主流中國移動3G(TD-SCDMA)2.8Mbps的35倍，中國聯(lián)通3G（WCDMA）7.2Mbps的14倍。支持4G技術(shù)的移動設(shè)備可以提供高性能的匯流媒體內(nèi)容，并通過ID應(yīng)用程序成為個人身份鑒定設(shè)備。它也可以接受高分辨率的電影和電視節(jié)目，從而成為合并廣播和通信的新基礎(chǔ)設(shè)施中的一個紐帶。此外，4G的無線即時連接等某些服務(wù)費(fèi)用會比3G便宜。還有，4G有望集成不同模式的無線通信——從無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、蜂窩信號、廣播電視到衛(wèi)星通信，移動用戶可以自由地從一個標(biāo)準(zhǔn)漫游到另一個標(biāo)準(zhǔn)。4G通信技術(shù)并沒有脫離以前的通信技術(shù)，而是以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，并利用了一些新的通信技術(shù)，來不斷提高無線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能的。如果說3G能為人們提供一個高速傳輸?shù)臒o線通信環(huán)境的話，那么4G通信會是一種超高速無線網(wǎng)絡(luò)，一種不需要電纜的信息超級高速公路，這種新網(wǎng)絡(luò)可使電話用戶以無線及三維空間虛擬實境連線。與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，4G通信技術(shù)最明顯的優(yōu)勢在于通話質(zhì)量及數(shù)據(jù)通信速度。然而，在通話品質(zhì)方面，移動電話消費(fèi)者還是能接受的。隨著技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，現(xiàn)有移動電話網(wǎng)中手機(jī)的通話質(zhì)量還在進(jìn)一步提高。數(shù)據(jù)通信速度的高速化的確是一個很大優(yōu)點(diǎn)，它的最大數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100MB/s，簡直是不可思議的事情。另外由于技術(shù)的先進(jìn)性確保了成本投資的大大減少，未來的4G通信費(fèi)用也要比2009年通信費(fèi)用低。4G通信技術(shù)是繼第三代以后的又一次無線通信技術(shù)演進(jìn)，其開發(fā)更加具有明確的目標(biāo)性：提高移動裝置無線訪問互聯(lián)網(wǎng)的速度--據(jù)3G市場分三個階段走的的發(fā)展計劃，3G的多媒體服務(wù)在10年后進(jìn)入第三個發(fā)展階段。在發(fā)達(dá)國家，3G服務(wù)的普及率更超過60%，那么這時就需要有更新一代的系統(tǒng)來進(jìn)一步提升服務(wù)質(zhì)量。為了充分利用4G通信給人們帶來的先進(jìn)服務(wù)，人們還必須借助各種各樣的4G終端才能實現(xiàn)，而不少通信營運(yùn)商正是看到了未來通信的巨大市場潛力，他們已經(jīng)開始把眼光瞄準(zhǔn)到生產(chǎn)4G通信終端產(chǎn)品上，例如生產(chǎn)具有高速分組通信功能的小型終端、生產(chǎn)對應(yīng)配備攝像機(jī)的可視電話以及電影電視的影像發(fā)送服務(wù)的終端，或者是生產(chǎn)與計算機(jī)相匹配的卡式數(shù)據(jù)通信專用終端。有了這些通信終端后，手機(jī)用戶就可以隨心所欲的漫游了，隨時隨地的享受高質(zhì)量的通信了。第二章4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.1三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4G移動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。4G系統(tǒng)針對各種不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng),通過多媒體接入連接到基于IP的核心網(wǎng)中。基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用戶可實現(xiàn)在3G、4G、WLAN及固定網(wǎng)間無縫漫游。1)物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能。2)中間環(huán)境層的功能有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量映射、地址變換和完全性管理等。3)物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開放的,使發(fā)展和提供新的服務(wù)變得更容易,提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù),并運(yùn)行于多個頻帶,這一服務(wù)能自適應(yīng)于多個無線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端,跨越多個運(yùn)營商和服務(wù)商,提供更大范圍服務(wù)。對于人們來說，未來的4G通信的確顯得很神秘，不少人都認(rèn)為第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是人類有史以來發(fā)明的最復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，的確第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)在具體實施的過程中出現(xiàn)大量令人頭痛的技術(shù)問題，大概一點(diǎn)也不會使人們感到意外和奇怪，第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)存在的技術(shù)問題多和互聯(lián)網(wǎng)有關(guān)，并且需要花費(fèi)好幾年的時間才能解決?？偟膩碚f，要順利、全面地實施4G通信，可能遇到下面的一些困難：近年來3G演進(jìn)技術(shù)的發(fā)展異常迅速，但無線技術(shù)是否已經(jīng)達(dá)到完美的地步?國家863計劃專家組成員、未來移動通信論壇秘書長尤肖虎的答案是否定的。在他看來，現(xiàn)有無線技術(shù)有待解決的問題還很多，需要改進(jìn)的空間也很大[1]。2.2物理層從物理層的傳輸技術(shù)看，雖然在目前LTE、UMB、WiMAX系統(tǒng)設(shè)計已經(jīng)很完善，但在此基礎(chǔ)上還需進(jìn)一步的改造，尤其在多用戶層面上?！澳壳?，4G中的點(diǎn)對點(diǎn)技術(shù)將接近理論值，但多用戶傳輸技術(shù)還有很大的改進(jìn)空間，多小區(qū)傳輸技術(shù)的差距更大。”諸如多用戶或多小區(qū)之間的協(xié)調(diào)、干擾的抑制抵消以及無線資源的分配等眾多問題，都還沒有系統(tǒng)的解決方案。另外跨層的設(shè)計和優(yōu)化也是需要解決的問題之一?！霸鹊姆謱永碚撔枰苊饪鐚勇?lián)動的問題，而跨層設(shè)計的思想則恰恰相反，所以這是否是一個可能的發(fā)展方向還需進(jìn)一步討論。”尤肖虎指出。尤肖虎認(rèn)為組網(wǎng)層面上同樣存在很大的改進(jìn)空間。（1）現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向著扁平化發(fā)展，扁平化結(jié)構(gòu)固然具備顯而易見的優(yōu)勢，其中最突出的是簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和減少延時，但同時也帶來很多問題，如基站間的協(xié)調(diào)與管理。所以如何動態(tài)地感知周圍干擾、對資源進(jìn)行動態(tài)的配置，成為扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)首先需要解決的問題，針對于這一點(diǎn)，尤肖虎認(rèn)為無線網(wǎng)絡(luò)的自組織、自優(yōu)化將成為未來可能的發(fā)展方向。雖然去年的世界無線電大會指定了4個IMT-Advanced的使用頻段，但在全世界范圍內(nèi)很難找到4個統(tǒng)一的頻段。以3.4GHz～3.6GHz為例，由于中國的該頻段已經(jīng)用于無線衛(wèi)星的導(dǎo)航業(yè)務(wù)，使得這一頻段的利用非常復(fù)雜，并且出現(xiàn)了很多不確定性。所以提高頻譜利用率成為無線領(lǐng)域的重要命題。同時尤肖虎還提到，不同頻段都具有各自的特點(diǎn)，高頻段帶寬豐富，但是傳播衰減較大;低頻段傳播質(zhì)量好，但其帶寬較為有限。尤肖虎認(rèn)為，4G技術(shù)在面臨多個頻段的情況下，能否將這些頻段有效地、甚至是動態(tài)地利用起來，從而發(fā)揮各個頻段的優(yōu)勢，也是業(yè)界面臨的問題和需要努力的方向。（2）小區(qū)中心的性能差異在4G中仍將是重大難題。由于信號存在衰減，離天線越遠(yuǎn)，頻譜利用率越低。而在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，由于基站處于小區(qū)的中心位置，所以當(dāng)用戶在小區(qū)邊緣時很難充分享受到現(xiàn)有業(yè)務(wù)。如何改善小區(qū)覆蓋的均勻性就成為4G技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。關(guān)于改善小區(qū)邊緣性能的問題，尤肖虎提到了基于Relay和基于分布式天線的兩種方式，他認(rèn)為Relay復(fù)雜度較低，容易實現(xiàn)，但問題是中繼節(jié)點(diǎn)離用戶較近，提高頻譜利用率的可能性也會因此而降低。相比而言分布式天線的方式復(fù)雜度較高，實現(xiàn)上也有一定的困難，但經(jīng)論證可以顯著提高系統(tǒng)容量，并可較好地兼顧傳輸性能，在相同天線相同發(fā)射功率的條件下，小區(qū)的頻譜利用率可以明顯提高。另外，出于對電磁污染和手機(jī)待機(jī)時間問題的考慮，手機(jī)發(fā)射功率已經(jīng)成為“瓶頸”問題，分布式天線的方式則可以降低手機(jī)功率，對于此問題的解決也有很大助益。第三章4G網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)4G移動通信對加速增長的寬帶無線連接的要求提供技術(shù)上的回應(yīng)，對跨越公眾的和專用的、室內(nèi)和室外的多種無線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)保證提供無縫的服務(wù)。通過對最適合的可用網(wǎng)絡(luò)提供用戶所需求的最佳服務(wù)，能應(yīng)付基于因特網(wǎng)通信所期望的增長，增添新的頻段，使頻譜資源大擴(kuò)展，提供不同類型的通信接口，運(yùn)用路由技術(shù)為主的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以傅利葉變換來發(fā)展硬件架構(gòu)實現(xiàn)第四代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。移動通信會向數(shù)據(jù)化，高速化、寬帶化、頻段更高化方向發(fā)展，移動數(shù)據(jù)、移動IP預(yù)計會成為未來移動網(wǎng)的主流業(yè)務(wù)。3.1OFDMOFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)即正交頻分復(fù)用技術(shù),實際上OFDM是MCMMulti-CarrierModulation,多載波調(diào)制的一種。其主要原理是:將待傳輸?shù)母咚俅袛?shù)據(jù)經(jīng)串并變換,變成在子信道上并行傳輸?shù)牡退贁?shù)據(jù)流,再用相互正交的載波進(jìn)行調(diào)制,然后疊加一起發(fā)送。接收端用相干載波進(jìn)行相干接收,再經(jīng)并串變換恢復(fù)為原高速數(shù)據(jù)。OFDM技術(shù)的有很多優(yōu)點(diǎn):可以消除或減小信號波形間的干擾,對多徑衰落和多普勒頻移不敏感,提高了頻譜利用率;適合高速數(shù)據(jù)傳輸;抗衰落能力強(qiáng);抗碼間干擾(ISI)能力強(qiáng)。3.2軟件無線電軟件無線電(SDR)是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)一通用硬件平臺,利用軟件加載方式來實現(xiàn)各類無線電通信系統(tǒng)的一種開放式結(jié)構(gòu)的技術(shù)。其中心思想是使寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)及數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)等先進(jìn)的模塊盡可能地靠近射頻天線的要求。盡可能多地用軟件來定義無線功能。其軟件系統(tǒng)包括各類無線信令規(guī)則與處理軟件、信號流變換軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件、信道糾錯編碼軟件、信源編碼軟件等。軟件無線電技術(shù)主要涉及數(shù)字信號處理硬件(DSPH)、現(xiàn)場可編程器件(FPGA)、數(shù)字信號處理(DSP)等[2]。3.3智能天線技術(shù)(SA)智能天線定義為波束間沒有切換的多波束或自適應(yīng)陣列天線。智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能,被認(rèn)為是未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線成形波束可在空間域內(nèi)抑制交互干擾,增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號,既能改善信號質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發(fā)信機(jī)來實現(xiàn)射頻信號的收發(fā),同時,通過基帶數(shù)字信號處理器,對各天線鏈路上接收到的信號按一定算法進(jìn)行合并,實現(xiàn)上行波束賦形。3.4多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)多輸入多輸出技術(shù)(MIM0)是指在基站和移動終端都有多個天線。MIM0技術(shù)為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益?？臻g復(fù)用是在接收端和發(fā)射端使用多副天線,充分利用空間傳播中的多徑分量,在同一頻帶上使用多個子信道發(fā)射信號,使容量隨天線數(shù)量的增加而線性增加?？臻g分集有發(fā)射分集和接收分集兩類。基于分集技術(shù)與信道編碼技術(shù)的空時碼可獲得高的編碼增益和分集增益,已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。MIM0技術(shù)可提供很高的頻譜利用率,且其空間分集可顯著改善無線信道的性能,提高無線系統(tǒng)的容量及覆蓋范圍。3.5基于IP的核心網(wǎng)4G移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò),可以實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)。核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無線接入方案,能提供端到端的IP業(yè)務(wù),能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。核心網(wǎng)具有開放的結(jié)構(gòu),能允許各種空中接口接入核心網(wǎng);同時核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_。IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容,因此在設(shè)計核心網(wǎng)絡(luò)時具有很大的靈活性,不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協(xié)議。在4G通信系統(tǒng)中將取代IPv4協(xié)議,主要采用全分組方式IPv6技術(shù),IPv6具有許多的優(yōu)點(diǎn),如:有巨大的地址空間;支持無狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動配置的方式;能夠提供不同水平的服務(wù)質(zhì)量;更具有移動性。第四章3G與4G的比較4.1核心閱讀正當(dāng)?shù)谌苿油ㄐ牛?G）正在國內(nèi)全面鋪開的時候，比3G提速十倍以上的新一代移動通信技術(shù)TD—LTE，在上海世博會上閃亮登場：高清視頻通話，實時展會直播，高速移動上網(wǎng)……多種移動寬帶服務(wù)，不僅實現(xiàn)了對5.28平方公里的世博園區(qū)的完整覆蓋，而且還實現(xiàn)了黃浦江水面以及信息通信館、世博中心等11個重要場館室內(nèi)覆蓋。在這個全球首個“準(zhǔn)4G”TD—LTE規(guī)模演示網(wǎng)獲得成功之后，中國移動又計劃下半年在國內(nèi)三個城市進(jìn)行擴(kuò)大規(guī)模的實驗試用。引人注目的是，TD—LTE已聚集了大批中外企業(yè)，如大唐、華為、中興、上海貝爾、摩托羅拉，以及創(chuàng)毅視訊、海思等國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商與芯片廠商。種種跡象表明，3G尚在發(fā)力，4G已悄然逼近，且伸手可及。由于目前3G采用很多先進(jìn)性的技術(shù),將來4G在很大程度上進(jìn)一步融合3G現(xiàn)有的技術(shù)。比如,智能天線,軟件無線電,聯(lián)合檢測,功率控制等。雖然4G繼承了3G的許多技術(shù),但是在指標(biāo)和技術(shù)方面有諸多區(qū)別。4.2技術(shù)指標(biāo)方面3G提供了高速數(shù)據(jù),在圖象傳輸上,其靜止傳輸速率達(dá)到2Mbps,高速移動時的傳輸速率達(dá)到114Kbps,慢速移動時的傳輸速率達(dá)到384kbps,帶寬可以達(dá)到5MHz以上UMT采用WCDMA技術(shù),利用正教碼區(qū)分用戶,有FDD和TDD兩種雙工方式。4G的性能指標(biāo)是:a)數(shù)據(jù)速率從2Mbps到100Mpbsb)容量達(dá)到第3代系統(tǒng)的5～10倍,傳輸質(zhì)量相當(dāng)于甚至優(yōu)于第3代系統(tǒng)。廣帶局域網(wǎng)應(yīng)能與寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)(B-ISDN)和異步傳送模式(ATM)兼容,實現(xiàn)廣帶多媒體通信,形成綜合廣帶通信網(wǎng)c)條件相同時小區(qū)覆蓋范圍等于或大于第3代系統(tǒng)。d)具有不同速率間的自動切換能力,以保證通信質(zhì)量。e)網(wǎng)絡(luò)的每比特成本要比第3代低。4.3技術(shù)方面a)3G的關(guān)鍵技術(shù)是CDMA技術(shù),而4G采用的是OFDM技術(shù)。OFDM可以提高頻譜利用率,能夠克服CDMA在支持高速率數(shù)據(jù)傳輸時信號間干擾增大的問題。b)在軟件無線電方面,4G對3G中的軟件無線電技術(shù)進(jìn)行升級,滿足4G中無線接入多樣化要求,使得3G中無線接入標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題得以解決。同時在4G中,實現(xiàn)軟切換和硬切換相結(jié)合,對3G中的軟件無線電基礎(chǔ)上通過增加相應(yīng)的硬件模塊,對相應(yīng)的軟件進(jìn)行升級使他們最終都融合到一起,成為一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)各種需求的功能。c)3G網(wǎng)絡(luò)采用的主要是蜂窩組網(wǎng),4G采用全數(shù)字全I(xiàn)P技術(shù),支持分組交換,將WLAN,Bluetooth等局域網(wǎng)融入廣域網(wǎng)中。在4G中提高智能天線的的處理速度和效率。在TD-SCDMA采用智能天線的基礎(chǔ)上,對相關(guān)的軟件和算法加以升級,增加一些接口協(xié)議來滿足4G的要求。d)4G系統(tǒng)也使用了許多新技術(shù),包括超鏈接(ultra2connectivity)和特定無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、動態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能頻譜動態(tài)分配技術(shù)以及軟件無線電技術(shù),等等。e)在功率控制上,4G比3G要求更加嚴(yán)格,其目的是為了滿足高速通信的要求。不僅頻率資源限制移動用戶信號的傳輸速率,而且基站和終端的發(fā)射功率也限制了用戶信號的傳輸速率。在3G中,采用切換技術(shù)來減少對其它小區(qū)的干擾,提高話音質(zhì)量,不過在4G中,切換技術(shù)的應(yīng)用更加廣闊,并朝著軟切換和硬切換相結(jié)合的方向發(fā)展[3]。4.4速度方面通信委員會的最新研究顯示，在使用同樣數(shù)量頻譜(在客戶手機(jī)于互聯(lián)網(wǎng)之間傳送信息的無線電波)的情況下，下一代移動技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸能力將是現(xiàn)有3G技術(shù)的兩倍以上。傳輸能力的增強(qiáng)對滿足英國迅速增加的移動數(shù)據(jù)流量來說至關(guān)重要，而移動數(shù)據(jù)流量的增加主要受智能手機(jī)和移動寬帶數(shù)據(jù)服務(wù)(如流媒體、電子郵件、信息服務(wù)、地圖服務(wù)和社交網(wǎng)絡(luò)等)增長的帶動。英國計劃從2013年開始采用4G移動通信技術(shù)，屆時，移動寬帶服務(wù)的速度將顯著提高——接近目前的ADSL家庭寬帶速度。這一目標(biāo)有望通過4G技術(shù)更為有效地利用頻譜而得以部分地實現(xiàn)。相關(guān)部門在對現(xiàn)有理論預(yù)測和實地部署試驗進(jìn)行審核與分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了上述研究，而這項研究的目的是希望了解在引入4G技術(shù)后，頻譜效率可能提高的程度。這些信息為通信辦公室的戰(zhàn)略頻譜管理工作的提供了重要依據(jù)。這項研究分析了多種4G技術(shù)，其中包括長期演進(jìn)(LTE)及LTE后續(xù)技術(shù)(仍在開發(fā)中)，如LTEAdvanced。研究還探討了新出現(xiàn)的和后繼的WiMAX無線技術(shù)，這種技術(shù)與Wi-Fi類似，但其覆蓋范圍更大，可達(dá)數(shù)公里。這項研究顯示，盡管通過采用4G技術(shù)提高了頻譜效率，進(jìn)而增加了4G網(wǎng)絡(luò)的容量，但這并不足以滿足用戶對移動數(shù)據(jù)的需求預(yù)期增長。出了更為有效地利用現(xiàn)有的頻譜，還需要更多的頻譜，其中部分將通過2012年拍賣800MHz和2.6GHz新頻譜獲得。2012將的拍賣將是英國有史以來為移動服務(wù)分派額外頻譜而舉行的規(guī)模最大單次拍賣活動，預(yù)計拍賣的頻譜數(shù)量相當(dāng)于目前所使用的移動頻譜總量的四分之三。此外，移動網(wǎng)絡(luò)還需要巧妙的設(shè)計，以確保頻譜能夠得到最有效地利用。該研究預(yù)計，為了滿足特定地區(qū)的用戶需求，更多小基站將會大展身手。第五章5大4G標(biāo)準(zhǔn)國際電信聯(lián)盟(ITU)已經(jīng)將WiMax、HSPA+、LTE正式納入到4G標(biāo)準(zhǔn)里，加上之前就已經(jīng)確定的LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced這兩種標(biāo)準(zhǔn)，目前4G標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到了5種。5.1LTELTE(LongTermEvolution,長期演進(jìn))項目是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。主要特點(diǎn)是在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率，相對于3G網(wǎng)絡(luò)大大的提高了小區(qū)的容量，同時將網(wǎng)絡(luò)延遲大大降低：內(nèi)部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間小于100ms。并且這一標(biāo)準(zhǔn)也是3GPP長期演進(jìn)(LTE)項目，是近兩年來3GPP啟動的最大的新技術(shù)研發(fā)項目，其演進(jìn)的歷史如下：GSM-->GPRS-->EDGE-->WCDMA-->HSDPA/HSUPA-->HSDPA+/HSUPA+-->LTE長期演進(jìn)GSM：9K-->GPRS:42K-->EDGE:172K-->WCDMA：364k-->HSDPA/HSUPA:14.4M-->HSDPA+/HSUPA+:42M-->LTE:300M由于目前的WCDMA網(wǎng)絡(luò)的升級版HSPA和HSPA+均能夠演化到LTE這一狀態(tài)，包括中國自主的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)也將繞過HSPA直接向LTE演進(jìn)，所以這一4G標(biāo)準(zhǔn)獲得了最大的支持，也將是未來4G標(biāo)準(zhǔn)的主流。該網(wǎng)絡(luò)提供媲美固定寬帶的網(wǎng)速和移動網(wǎng)絡(luò)的切換速度，網(wǎng)絡(luò)瀏覽速度大大提升。5.2LTE-AdvancedLTE-Advanced：從字面上看，LTE-Advanced就是LTE技術(shù)的升級版，那么為何兩種標(biāo)準(zhǔn)都能夠成為4G標(biāo)準(zhǔn)呢？LTE-Advanced的正式名稱為FurtherAdvancementsforE-UTRA，它滿足ITU-R的IMT-Advanced技術(shù)征集的需求，是3GPP形成歐洲IMT-Advanced技術(shù)提案的一個重要來源。LTE-Advanced是一個后向兼容的技術(shù)，完全兼容LTE，是演進(jìn)而不是革命，相當(dāng)于HSPA和WCDMA這樣的關(guān)系。LTE-Advanced的相關(guān)特性如下：帶寬：100MHz峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps峰值頻譜效率：下行30bps/Hz，上行15bps/Hz針對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化有效支持新頻段和大帶寬應(yīng)用峰值速率大幅提高，頻譜效率有限的改進(jìn)如果嚴(yán)格的講，LTE作為3.9G移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，那么LTE-Advanced作為4G標(biāo)準(zhǔn)更加確切一些。LTE-Advanced的入圍，包含TDD和FDD兩種制式，其中TD-SCDMA將能夠進(jìn)化到TDD制式，而WCDMA網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)化到FDD制式。移動主導(dǎo)的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)期望能夠直接繞過HSPA+網(wǎng)絡(luò)而直接進(jìn)入到LTE。5.3WiMaxWiMax：WiMax(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)，即全球微波互聯(lián)接入，WiMAX的另一個名字是IEEE802.16。WiMAX的技術(shù)起點(diǎn)較高，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，這個速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。對無線網(wǎng)絡(luò)來說，這的確是一個驚人的進(jìn)步。WiMAX逐步實現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動化，而3G則實現(xiàn)移動業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度會越來越高，這也是未來移動世界和固定網(wǎng)絡(luò)的融合趨勢。802.16工作的頻段采用的是無需授權(quán)頻段，范圍在2GHz至66GHz之間，而802.16a則是一種采用2G至11GHz無需授權(quán)頻段的寬帶無線接入系統(tǒng)，其頻道帶寬可根據(jù)需求在1.5M至20MHz范圍進(jìn)行調(diào)整，目前具有更好高速移動下無縫切換的IEEE802.16m的技術(shù)正在研發(fā)。因此，802.16所使用的頻譜可能比其它任何無線技術(shù)更豐富，WiMax具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)對于已知的干擾，窄的信道帶寬有利于避開干擾，而且有利于節(jié)省頻譜資源。(2)靈活的帶寬調(diào)整能力，有利于運(yùn)營商或用戶協(xié)調(diào)頻譜資源。(3)WiMax所能實現(xiàn)的50公里的無線信號傳輸距離是無線局域網(wǎng)所不能比擬的，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G發(fā)射塔的10倍，只要少數(shù)基站建設(shè)就能實現(xiàn)全城覆蓋，能夠使無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積大大提升。不過WiMax網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積和網(wǎng)絡(luò)的帶寬上優(yōu)勢巨大，但是其移動性卻有著先天的缺陷，無法滿足高速(≧50km/h)下的網(wǎng)絡(luò)的無縫鏈接，從這個意義上講，WiMax還無法達(dá)到3G網(wǎng)絡(luò)的水平，嚴(yán)格的說并不能算作移動通信技術(shù)，而僅僅是無線局域網(wǎng)的技術(shù)。但是WiMax的希望在于IEEE802.11m技術(shù)上，將能夠有效的解決這些問題，也正是因為有中國移動、因特爾、Sprint各大廠商的積極參與，WiMax成為呼聲僅次于LTE的4G網(wǎng)絡(luò)手機(jī)。關(guān)于IEEE802.16m這一技術(shù)，我們將留在最后作詳細(xì)的闡述。5.4HSPA+：高速下行鏈路分組接入技術(shù)HSPA+：高速下行鏈路分組接入技術(shù)(HighSpeedDownlinkPacketAccess)，而HSUPA即為高速上行鏈路分組接入技術(shù)，兩者合稱為HSPA技術(shù)，HSPA+是HSPA的衍生版，能夠在HSPA網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行改造而升級到該網(wǎng)絡(luò)，是一種經(jīng)濟(jì)而高效的4G網(wǎng)絡(luò)。從上文我們也可以了解到，HSPA+符合LTE的長期演化規(guī)范，將作為4G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與其它的4G網(wǎng)絡(luò)同時存在，它將很有利于目前全世界范圍的WCDMA網(wǎng)絡(luò)和HSPA網(wǎng)絡(luò)的升級與過度，成本上的優(yōu)勢很明顯。對比HSPA網(wǎng)絡(luò)，HSPA+在室內(nèi)吞吐量約提高12.58%，室外小區(qū)吞吐量約提高32.4%，能夠適應(yīng)高速網(wǎng)絡(luò)下的數(shù)據(jù)處理，將是短期內(nèi)4G標(biāo)準(zhǔn)的理想選擇。目前聯(lián)通已經(jīng)在著手相關(guān)的規(guī)劃，T-Mobile也開通了這個4G網(wǎng)絡(luò)，但是由于4G標(biāo)準(zhǔn)并沒有被ITU完全確定下來，所以動作并不大。5.5WirelessMAN-AdvancedWirelessMAN-Advanced：WirelessMAN-Advanced事實上就是WiMax的升級版，即IEEE802.11m標(biāo)準(zhǔn)，802.16系列標(biāo)準(zhǔn)在IEEE正式稱為WirelessMAN，而WirelessMAN-Advanced極為IEEE802.16m。其中，802.16m最高可以提供1Gbps無線傳輸速率，還將兼容未來的4G無線網(wǎng)絡(luò)。802.16m可在“漫游”模式或高效率/強(qiáng)信號模式下提供1Gbps的下行速率。該標(biāo)準(zhǔn)還支持“高移動”模式，能夠提供1Gbps速率。其優(yōu)勢如下：1、提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋，改建鏈路預(yù)算；2、提高頻譜效率；3、提高數(shù)據(jù)和VOIP容量；4、低時延&QoS增強(qiáng)；5、功耗節(jié)?。荒壳暗腤irelessMAN-Advanced有5種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)規(guī)格，其中極低速率為16kbps，低數(shù)率數(shù)據(jù)及低速多媒體為144kbps，中速多媒體為2Mbps，高速多媒體為30Mbps超高速多媒體則達(dá)到了30Mbps--1Gbps。但是該標(biāo)準(zhǔn)可能會被率先被軍方所采用，IEEE方面表示軍方的介入將能夠促使WirelessMAN-Advanced更快的成熟和完善，而且軍方的今天就是民用的明天。不論怎樣，WirelessMAN-Advanced得到ITU的認(rèn)可并成為4G標(biāo)準(zhǔn)的可能性極大[6]。第六章4G的主要優(yōu)勢與缺陷如果說2G、3G通信對于人類信息化的發(fā)展是微不足道的話，那么未來的4G通信卻給了人們真正的溝通自由，并徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞缴踔辽鐣螒B(tài)。2009年在構(gòu)思中的4G通信具有下面的特征：6.1網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信給人印象最深刻的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。從移動通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率作比較，第一代模擬式僅提供語音服務(wù)；第二代數(shù)位式移動通信系統(tǒng)傳輸速率也只有9.6Kbps，最高可達(dá)32Kbps，如PHS；而第三代移動通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到2Mbps；專家則預(yù)估，第四代移動通信系統(tǒng)可以達(dá)到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以達(dá)到每秒高達(dá)100Mbps速度傳輸無線信息，這種速度會相當(dāng)于2009年最新手機(jī)的傳輸速度的1萬倍左右。要想使4G通信達(dá)到100Mbps的傳輸，通信營運(yùn)商必須在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大幅度的改造和研究，以便使4G網(wǎng)絡(luò)在通信帶寬上比3G網(wǎng)絡(luò)的蜂窩系統(tǒng)的帶寬高出許多。據(jù)研究4G通信的AT&T的執(zhí)行官們說，估計每個4G信道會占有100MHz的頻譜，相當(dāng)于W-CDMA3G網(wǎng)路的20倍。6.2通信更加靈活從嚴(yán)格意義上說，4G手機(jī)的功能，已不能簡單劃歸“電話機(jī)”的范疇，畢竟語音資料的傳輸只是4G移動電話的功能之一而已，因此未來4G手機(jī)更應(yīng)該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機(jī)從外觀和式樣上，會有更驚人的突破，人們可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋，以方便和個性為前提，任何一件能看到的物品都有可能成為4G終端，只是人們還不知應(yīng)該怎么稱呼它。未來的4G通信使人們不僅可以隨時隨地通信，更可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像，當(dāng)然更可以和從未謀面的陌生人網(wǎng)上聯(lián)線對打游戲。也許有被網(wǎng)上定位系統(tǒng)永遠(yuǎn)鎖定無處遁形的苦惱，但是與它據(jù)此提供的地圖帶來的便利和安全相比，這簡直可以忽略不計。6.3智能性能更高第四代移動通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)于4G通信的終端設(shè)備的設(shè)計和操作具有智能化，例如對菜單和滾動操作的依賴程度會大大降低，更重要的4G手機(jī)可以實現(xiàn)許多難以想象的功能。例如4G手機(jī)能根據(jù)環(huán)境、時間以及其他設(shè)定的因素來適時地提醒手機(jī)的主人此時該做什么事，或者不該做什么事，4G手機(jī)可以把電影院票房資料，直接下載到PDA之上，這些資料能夠把售票情況、座位情況顯示得清清楚楚，大家可以根據(jù)這些信息來進(jìn)行在線購買自己滿意的電影票；4G手機(jī)可以被看作是一臺手提電視，用來看體育比賽之類的各種現(xiàn)場直播。6.4兼容性能更平滑要使4G通信盡快地被人們接受，不但考慮的它的功能強(qiáng)大外，還應(yīng)該考慮到現(xiàn)有通信的基礎(chǔ)，以便讓更多的現(xiàn)有通信用戶在投資最少的情況下就能很輕易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，未來的第四代移動通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備全球漫游，接口開放，能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，終端多樣化以及能從第二代平穩(wěn)過渡等特點(diǎn)。6.5提供各種增值服務(wù)4G通信并不是從3G通信的基礎(chǔ)上經(jīng)過簡單的升級而演變過來的，它們的核心建設(shè)技術(shù)根本就是不同的，3G移動通信系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，而4G移動通信系統(tǒng)技術(shù)則以正交多任務(wù)分頻技術(shù)(OFDM)最受矚目，利用這種技術(shù)人們可以實現(xiàn)例如無線區(qū)域環(huán)路(WLL)、數(shù)字音訊廣播(DAB)等方面的無線通信增殖服務(wù)；不過考慮到與3G通信的過渡性，第四代移動通信系統(tǒng)不會在未來僅僅只采用OFDM一種技術(shù)，CDMA技術(shù)會在第四代移動通信系統(tǒng)中，與OFDM技術(shù)相互配合以便發(fā)揮出更大的作用，甚至未來的第四代移動通信系統(tǒng)也會有新的整合技術(shù)如OFDM/CDMA產(chǎn)生，前文所提到的數(shù)字音訊廣播，其實它真正運(yùn)用的技術(shù)是OFDM/FDMA的整合技術(shù)，同樣是利用兩種技術(shù)的結(jié)合。因此未來以O(shè)FDM為核心技術(shù)的第四代移動通信系統(tǒng)，也會結(jié)合兩項技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，一部分會是以CDMA的延伸技術(shù)。6.6實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信盡管第三代移動通信系統(tǒng)也能實現(xiàn)各種多媒體通信，但未來的4G通信能滿足第三代移動通信尚不能達(dá)到的在覆蓋范圍、通信質(zhì)量、造價上支持的高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的需要，第四代移動通信系統(tǒng)提供的無線多媒體通信服務(wù)包括語音、數(shù)據(jù)、影像等大量信息透過寬頻的信道傳送出去，為此未來的第四代移動通信系統(tǒng)也稱為“多媒體移動通信”。第四代移動通信不僅僅是為了因應(yīng)用戶數(shù)的增加，更重要的是，必須要因應(yīng)多媒體的傳輸需求，當(dāng)然還包括通信品質(zhì)的要求?？偨Y(jié)來說，首先必須可以容納市場龐大的用戶數(shù)、改善現(xiàn)有通信品質(zhì)不良，以及達(dá)到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?.7頻率使用效率更高相比第三代移動通信技術(shù)來說，第四代移動通信技術(shù)在開發(fā)研制過程中使用和引入許多功能強(qiáng)大的突破性技術(shù)，例如一些光纖通信產(chǎn)品公司為了進(jìn)一步提高無線因特網(wǎng)的主干帶寬寬度，引入了交換層級技術(shù)，這種技術(shù)能同時涵蓋不同類型的通信接口，也就是說第四代主要是運(yùn)用路由技術(shù)(Routing)為主的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。由于利用了幾項不同的技術(shù)，所以無線頻率的使用比第二代和第三代系統(tǒng)有效得多。按照最樂觀的情況估計，這種有效性可以讓更多的人使用與以前相同數(shù)量的無線頻譜做更多的事情，而且做這些事情的時候速度相當(dāng)快。研究人員說，下載速率有可能達(dá)到5Mbps到10Mbps。6.8通信費(fèi)用更加便宜由于4G通信不僅解決了與3G通信的兼容性問題，讓更多的現(xiàn)有通信用戶能輕易地升級到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端的通信技術(shù)，這些技術(shù)保證了4G通信能提供一種靈活性非常高的系統(tǒng)操作方式，因此相對其他技術(shù)來說，4G通信部署起來就容易迅速得多；同時在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，通信營運(yùn)商們會考慮直接在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施之上，采用逐步引入的方法，這樣就能夠有效地降低運(yùn)行者和用戶的費(fèi)用。據(jù)研究人員宣稱，4G通信的無線即時連接等某些服務(wù)費(fèi)用會比3G通信更加便宜。缺陷：6.9標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一雖然從理論上講，3G手機(jī)用戶在全球范圍都可以進(jìn)行移動通信，但是由于沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，各種移動通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機(jī)用戶帶來諸多不便。因此，開發(fā)第四代移動通信系統(tǒng)必須首先解決通信制式等需要全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化問題，而世界各大通信廠商會對此一直在爭論不休。6.10技術(shù)難以實現(xiàn)盡管未來的4G通信能夠給人帶來美好的明天，但是別指望立刻就能用上這種技術(shù)，大約還需要5年左右的時間這項技術(shù)才能發(fā)布。據(jù)研究這項技術(shù)的開發(fā)人員而言，要實現(xiàn)4G通信的下載速度還面臨著一系列技術(shù)問題。例如，如何保證樓區(qū)、山區(qū)，及其它有障礙物等易受影響地區(qū)的信號強(qiáng)度等問題。日本DoCoMo公司表示，為了解決這一問題，公司會對不同編碼技術(shù)和傳輸技術(shù)進(jìn)行測試。另外在移交方面存在的技術(shù)問題，使手機(jī)很容易在從一個基站的覆蓋區(qū)域進(jìn)入另一個基站的覆蓋區(qū)域時和網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)系。由于第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，這一問題顯得格外突出。不過，行業(yè)專家們表示，他們相信這一問題可以得到解決，但需要一定的時間。6.11容量受到限制人們對未來的4G通信的印象最深的莫過于它的通信傳輸速度會得到極大提升，從理論上說其所謂的每秒100MB的寬帶速度，比2009年最新手機(jī)信息傳輸速度每秒10KB要快1萬多倍，但手機(jī)的速度會受到通信系統(tǒng)容量的限制，如系統(tǒng)容量有限，手機(jī)用戶越多，速度就越慢。據(jù)有關(guān)行家分析，4G手機(jī)會很難達(dá)到其理論速度。如果速度上不去，4G手機(jī)就要大打折。HeavyReading4G/LTEInsider發(fā)布的最新報告顯示，在移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商轉(zhuǎn)向4G技術(shù)的同時，他們將不得不采取其他措施來控制無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）的擁堵狀況，從而大大提高網(wǎng)絡(luò)性能，其中包括更為積極采用政策調(diào)控產(chǎn)品。HeavyReading4G/LTEInsider的研究分析師兼該報告的作者蒂姆?克倫德爾(TimKridel)指出：“無線接入網(wǎng)絡(luò)的擁堵并不是一個剛剛出現(xiàn)的、令世界各地的無線運(yùn)營商頭疼的新問題，而是個早就存在的大麻煩。除非移動運(yùn)營商也能夠采取積極措施，減少和控制無線接入網(wǎng)絡(luò)的擁堵問題，否則就算轉(zhuǎn)向4G也不會明顯改善網(wǎng)絡(luò)的性能。”令運(yùn)營商及其客戶欣慰的是，目前并不缺乏減少無線接入網(wǎng)絡(luò)擁堵的工具?？藗惖聽柋硎荆骸耙环N很樂觀的解決方案是政策調(diào)控確定廣泛的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品類別，能夠讓運(yùn)營商更深刻、直觀地認(rèn)識其網(wǎng)絡(luò)流量，同時擁有更強(qiáng)的能力來管理這一流量。政策調(diào)控產(chǎn)品的成本一般在100萬~500萬美元之間，與部署相比成百上千個蜂窩基站、更多的補(bǔ)貼家用基站、將以太網(wǎng)回程引入每個城市和郊區(qū)基站，或建設(shè)Wi-Fi熱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)等做法相比，這根本就是小菜一碟?！?.12市場難以消化有專家預(yù)測在10年以后，第三代移動通信的多媒體服務(wù)會進(jìn)入第三個發(fā)展階段，此時覆蓋全球的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，全球25%以上人口使用第三代移動通信系統(tǒng)，第三代技術(shù)仍然在緩慢地進(jìn)入市場，到那時整個行業(yè)正在消化吸收第三代技術(shù)，對于第四代移動通信系統(tǒng)的接受還需要一個逐步過渡的過程。另外，在過渡過程中，如果4G通信因為系統(tǒng)或終端的短缺而導(dǎo)致延遲的話，那么號稱5G的技術(shù)隨時都有可能威脅到4G的贏利計劃，此時4G漫長的投資回收和贏利計劃會變得異常的脆弱。6.13設(shè)施難以更新在部署4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之前，覆蓋全球的大部分無線基礎(chǔ)設(shè)施都是基于第三代移動通信系統(tǒng)建立的，如果要向第四代通信技術(shù)轉(zhuǎn)移的話，那么全球的許多無線基礎(chǔ)設(shè)施都需要經(jīng)歷著大量的變化和更新，這種變化和更新勢必減緩4G通信技術(shù)全面進(jìn)入市場、占領(lǐng)市場的速度。而且到那時，還必須要求3G通信終端升級到能進(jìn)行更高速數(shù)據(jù)傳輸及支持4G通信各項數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的4G終端，也就是說4G通信終端要能在4G通信網(wǎng)絡(luò)建成后及時提供，不能讓通信終端的生產(chǎn)滯后于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。但根據(jù)某些事實來看，在4G通信技術(shù)全面進(jìn)入商用之日算起的二三年后，消費(fèi)者才有望用上性能穩(wěn)定的4G通信手機(jī)。因為手機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，而無線通信網(wǎng)絡(luò)也變得越來越復(fù)雜，同樣4G通信在功能日益增多的同時，它的建設(shè)和開發(fā)也會遇到比以前系統(tǒng)建設(shè)更多的困難和麻煩。例如每一種新的設(shè)備和技術(shù)推出時，其后的軟件設(shè)計和開發(fā)必須及時能跟上步伐，才能使新的設(shè)備和技術(shù)得到很快推廣和應(yīng)用，但遺憾的是4G通信還只處于研究和開發(fā)階段，具體的設(shè)備和用到的技術(shù)還沒有完全成型，因此對應(yīng)的軟件開發(fā)也會遇到困難；另外費(fèi)率和計費(fèi)方式對于4G通信的移動數(shù)據(jù)市場的發(fā)展尤為重要，例如WAP手機(jī)推出后，用戶花了很多的連接時間才能獲得信息，而按時間及信息內(nèi)容的收費(fèi)方式使用戶難以承受，因此必須及早慎重研究基于4G通信的收費(fèi)系統(tǒng)，以利于市場發(fā)展。還有4G通信不僅需要區(qū)分語音流量和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，還需要具備能到數(shù)據(jù)傳輸速度很慢的第三代無線通信網(wǎng)絡(luò)上平穩(wěn)使用的性能，這就需要通信營運(yùn)商們必須能找到一個很好的解決這些問題的方法，而要解決辦法就必須首先在大量不同的設(shè)備上精確執(zhí)行4G規(guī)范，要做到這一點(diǎn)，也需要花費(fèi)好幾年的時間。況且到了4G通信真正開始推行時，熟悉4G通信業(yè)務(wù)的經(jīng)驗和專門技術(shù)人才還不多，這樣同樣也會延緩4G通信在市場上迅速推廣的速度，因此到時對于設(shè)計、安裝、運(yùn)營、維護(hù)4G通信的專門技術(shù)人員還須早日進(jìn)行培訓(xùn)。第七章4G目前的發(fā)展?fàn)顩r與我國4G的發(fā)展前景l(fā)earwire公司09年1月把波特蘭改造為美國西部無線網(wǎng)絡(luò)速度最快的城市，以及全球四大4GWiMAX無線寬帶服務(wù)之一——Clear的使用基地。借助Clear，波特蘭的消費(fèi)者和企業(yè)會以真正的寬帶速度實現(xiàn)對互聯(lián)網(wǎng)的無線訪問，在家庭、辦公場所和地鐵等地暢游網(wǎng)絡(luò)。Clearwire首席執(zhí)行官BenjaminG.Wolff表示：“Clearwire把互聯(lián)網(wǎng)的速度和移動性完美融合，令無線網(wǎng)的面貌煥然一新。人們以提高客戶工作效率和生活品質(zhì)為導(dǎo)向，致力于為服務(wù)區(qū)內(nèi)的每一位客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)?！庇⑻貭柟緢?zhí)行副總裁兼銷售與市場營銷事業(yè)部總經(jīng)理馬宏升表示：“作為新一代無線技術(shù)，WiMAX為消費(fèi)者帶來了真正的平民化移動互聯(lián)網(wǎng)體驗。英特爾會攜手Clearwire及其合作伙伴，讓消費(fèi)者以前所未有的方式，隨時在更多地點(diǎn)與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交互。”7.1顯著的差異Clear的服務(wù)價格低廉、部署簡便，可滿足用戶在家庭、辦公場所或旅途中的上網(wǎng)需求。無論是那些既要趕時間，又要接孩子放學(xué)的上班族家長，還是在辦公室內(nèi)外都希望保持高效的小企業(yè)主，抑或是經(jīng)濟(jì)拮據(jù)、卻需要使用寬帶網(wǎng)絡(luò)的大學(xué)生們，Clear都是以最少投資獲得最大收效的理想之選。Clear采用簡單新穎的定價策略，能夠靈活滿足不同客戶的不同需要。Clear提供的移動、住宅和商務(wù)計劃既可以按日付費(fèi)，也可以包月訂購，且無需簽訂冗長的服務(wù)合同。家庭互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)計劃和移動互聯(lián)網(wǎng)計劃的每月最低收費(fèi)分別為20美元和30美元。此外，客戶也可以購買10美元的日卡。如果客戶同時訂購家庭和移動互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，或者一次簽訂兩年的服務(wù)協(xié)議，還能享受其它優(yōu)惠。區(qū)別于其它無線服務(wù)，Clear還提供一項名為“真正的寬帶”的特色體驗，為住宅用戶和移動互聯(lián)網(wǎng)用戶分別提供高達(dá)6Mbps和4Mbps的下載速度。7.2無線寬帶，一插即行為了方便客戶，Clear專門提供了幾種簡單的寬帶連接方式。移動用戶只需把Clear提供的支持移動WiMAX的小型USB調(diào)制解調(diào)器插入筆記本電腦，即可立即接入無線網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)住宅用戶需要上網(wǎng)時，只需把Clear提供的無線高速調(diào)制解調(diào)器（小開本書大小）連接到普通電源和電腦主機(jī)。該款無線高速調(diào)制解調(diào)器同樣由摩托羅拉公司出品，客戶和企業(yè)無需提前預(yù)約，也不必穿墻布線，完全可以在不中斷日常工作的情況下輕松獲取高速互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。宏基、華碩、戴爾、富士通、聯(lián)想、松下、三星和東芝等電腦廠商紛紛宣布計劃在2009年上半年推出基于英特爾®迅馳