4G的演进过程及发展情况

叶子slm

4G的演进过程及发展情况

4G移动通信技术是移动通信向前发展的趋势，也是人们生活中的一大变革，对于社会，生产和生活都将产生巨大的影响。因此，在4G开始发展的今天该抓住时机在移动通信领域不断地开发新的技术。

1  4G的演进过程

（1）2005年10月18日结束的ITU-R WP8F第17次会议上， ITU(国际电信联盟)给了B3G（超三代移动通信系统）技术一个正式的名称IMT-Advanced（International Mobile Telecommunications – Advanced, 国际移动通信高级规范），也即我们所说的4G技术。

（2）2008年年初，ITU-R 新成立了WP5D（Working Party 5D，第5D工作组），2008年3月WP5D第一次会议上向各国和各标准化组织发出了征集IMT-Advanced技术的通函，标志着4G宽带移动通信技术方案征集正式打开了序幕 。

（3）2009年10月ITU-R WP5D第6次会议上，ITU的“最终截稿”收到了6项提案。分别来自北美标准化组织IEEE的802.16m、日本（两项分别基于LTE-A和802.16m、3GPP的LTE-A）、韩国（基于802.16m）和中国（TD-LTE-Advanced）、欧洲标准化组织3GPP（LTE-A）。

（4）ITU于2010年10月在会议上确定4G(IMT-Advanced)国际标准 。6项提案涵盖了LTE-Advanced（包括TDD和FDD两种制式）和802.16m（WiMAX）两大类技术方案，ITU确定这两类技术为4G国际标准候选技术。并设置了4G服务的峰值速度要求，一是静态传输速率达到1Gbps，二是用户在高速移动状态下（如在高速行驶的火车和汽车上）可以达到100Mbps。

LTE-Advanced和802.16m（WirelessMAN-Advanced）分别获得了不同厂家和阵营的支持。其中，LTE-Advanced得到国际通信运营企业和制造企业的支持。法国电信、德国电信、美国AT&T、日本NTT、韩国KT、中国移动、爱立信、诺基亚、华为、中兴等明确表态支持LTE-Advanced。2008年，高通也宣布放弃CDMAUMB的开发，转向LTE。

中国主导的具有自主知识产权的TD-LTE-Advanced，作为LTE-A技术的TDD分支，已获得欧洲标准化组织3GPP和国际通信企业的广泛认可和支持。

2  LTE-Advanced和802.16m（WiMAX）简介

   （1）LTE(Long Term Evolution，长期演进技术)是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM（正交频分复用技术）和MIMO（多入多出技术）作为其无线网络演进的技术方式。LTE并非等同于4G，而是一种B3G技术，其300多兆的速度虽然远超3G，但与ITU提出的1Gbit/s的4G技术要求还有距离，LTE常被称为3.9G。包括TDD、FDD两种双工模式，通常称为LTE-TDD和LTE-FDD。

LTE的演进过程：GSM->GPRS->EDGE->WCDMA->HSPA->HSPA+->LTE长期演进；传输速度分别是：GSM：9.6kbps, GPRS：171.2kbps，EDGE：384kbps，WCDMA：384kbps-2Mbps，HSPA：14.4Mbps，HSPA+：42Mbps，LTE:300 Mbps。

由于LTE已经消耗了学术界和技术领域大量的技术储备，所以LTE-Advanced不会再是技术上的彻底革新，而是LTE的平滑演进。

（2）WiMAX（World Wide Interoperability For Microwave Access）,即全球微波互联接入。WiMAX也叫802.16无线城域网。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。802.16工作的频段采用的是无需授权的频段，范围在2GHZ至66GHZ之间。

3  LTE-TDD和LTE-FDD简介

（1）TDD即时分双工(Time Division Duplexing)，是移动通信技术使用的双工技术之一，与FDD相对应。TDD用时间来分离接收和发送信道。在TDD方式的移动通信系统中， 接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。

（2）FDD模式的特点是在分离(上下行频率间隔190MHz)的两个对称频率信道上，系统进行接收和传送，用保证频段来分离接收和传送信道。 FDD必须采用成对的频率，依靠频率来区分上下行链路，其单方向的资源在时间上是连续的。FDD在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在支持非对称业务时，频谱利用率将降低。

（3）LTE-TDD与LTE-FDD比较

	LTE-TDD	LTE-FDD
优点	1.能够灵活配置频率， 使用FDD系统不易使用的零散频段； 2.可以通过调整上下行时隙转换点， 提高下行时隙比例， 能够很好的支持非对称业务。	1.采用包交换等技术， 可突破二代发展的瓶颈， 实现高速数据业务； 2.采用成对的频率， 在支持对称业务时， 能充分利用上下行的频谱。
缺点	1.由于TDD方式的时间资源分别分给了上行和下行， 因此TDD方式的发射时间大约只有FDD的一半， 如果发送和FDD同样多的数据，就要增大发送功率； 2.TDD系统上行受限， 因此TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站； 3.TDD系统收发信道同频，系统内和系统间存在干扰。	1.由于采用成对的频率， 在非对称的分组交换(互联网)工作时，频谱利用率则降低(由于低上行负载，造成频谱利用率降低约40%)。

由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素，FDD-LTE的标准化与产业发展都领先于TDD-LTE。FDD-LTE已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种4G标准。目前只有中移动和国外日本软银、沙特Mobily、波兰Aero2还有印度一个运营商等几个小运营商采用LTE-TDD。

4  移动通信从1G发展到4G，主要区别在哪里?

1G，模拟蜂窝网络

第一代移动通信系统（1G）是基于FDMA技术的模拟通信系统，使用了多重蜂窝基站，允许用户在通话期间自由移动并在相邻基站之间无缝传输通话。在20世纪80年代开始出现并得到迅速发展，当时1G通信系统主要有北美的AMPS、N-AMPS系统，英国的TACS系统，日本的JTA系统以及北欧的NMT系统。模拟通信是第一代移动通信的主要特征，语音业务是其主要业务。

1990年，中国出现“大哥大”，售价高达两三万元的手机只有一项移动通话功能，这就是1G时代。由于其本身固有的缺陷，例如保密性差，系统容量有限，升级困难等，早20世纪90年代逐步被第二代移动通信系统所取代。

2G，数字网络

第二代移动通信技术区别于前代，使用了数字传输取代模拟，并提高了电话寻找网络的效率。根据其特点主要分为两大类，分别是起源于欧洲基于TDMA的GSM系统和起源于美国基于CDMA技术的IS95系统。在技术的不断推进下，又出现了以GPRS、CDMA20001X为特征的2G升级版2.5G，它的业务包括了语音业务、低速数据业务。

这一时期手机用户数量急速增长。基站的大量设立缩短了基站的间距，并使单个基站需要承担的覆盖面积缩小，有助于提供更高质量的信号覆盖。接收机不用像以前那样设计成大功率的，体积小巧的手机成为主流。这一时期短信功能首先在GSM(全球移动通信系统)平台应用，后来扩展到所有手机制式，铃声等付费内容成为新的利润增长点。GSM成为全世界最流行的移动通信标准制式。由于内部兼容，国际漫游变得更容易。全球2G网络中80%为GSM制式，覆盖212个国家/地区的30亿人口。

3G，高速IP数据网络

第三代移动通信技术的最大特点是在数据传输中使用分组交换(Packet Switching)取代了电路交换(Circuit Switching)，电路交换使手机与手机之间进行语音等数据传输，而分组交换则将语音等转换为数字格式并通过互联网进行包括语音、视频和其他多媒体内容在内的数据包传输。高度数据业务则是3G的主要特征。

CDMA技术是第三代移动通信（3G）的核心，其标准在TD-SCDMA、 CDMA2000、WCDMA的基础上增加了WiMAX；其中，TD-SCDMA是由我国自主研发的技术。

3G与2G的主要区别是在传输声音和数据速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。3G的到来，让手机厂商迎来了一个全新智能手机的盛宴。智能手机不仅外形、功能都有新的突破，芯片技术、工艺水平也有大幅改进。

CDMA系统是干扰受限的系统，它的每位用户都会干扰到其他用户。基于CDMA的3G技术存在着不少缺陷：多用户干扰降低了通信速率；受空中接口标准的限制，3G技术无法提供较大的服务速率动态范围，限制了其业务类型；频率资源基本已经饱和；基于3G技术的这些缺陷，不少国家的通信企业都已经开始致力于4G技术的研究。

4G，多种无线技术的综合系统

4G其实就是一个标准，英文全称是fourth generation of mobile phone mobile communications standards,意思是第四代移动电话移动通信标准。是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。 4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。

4G移动通信系统技术则以正交频分复用技术(OFDM)最受瞩目，利用这种技术人们可以实现例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等方面的无线通信增值服务。

5  4G发展情况

（1）第一个准4G：2010年5月25日，爱立信和瑞典运营商Teliasonera在斯德哥尔磨启动全球首个LTE商用试点。北欧TeliaSonera率先完成了4G网络的建设，并于宣布开始在瑞典首都斯德哥尔摩、挪威首都奥斯陆提供4G服务。

（2）日本：在2009年就把4G牌照分发给日本几大移动运营商NTT Docomo、软银移动、KDDI和e-Mobile公司。按照日本政府的计划，5年后LTE将覆盖日本50%的人口。以日本软银公司为例，其推出的“4G宽带业务”覆盖东京、横滨等几个大城市，其终端设备是肥皂盒大小的小型wifi路由器，允许最多10个用户同时接入，传输下行速率为76Mbit/s,上行10 Mbit/s。

（3）欧洲：英国和法国正计划4G LTE无线网络的实验测试。而且法国已经完成价值12.6亿美元的首批4G牌照拍卖。

（4）美国4G发展状况：国际上4G的发展以美国最为快速，北美地区主要采用WIMAX技术标准，事实上，WIMAX技术的商业起步很早，2005年，全球运营商加入WIMAX联盟的已有300多个，但这与4G的概念还相差甚远。主要是WIMAX的用户终端设备很局限，基本以笔记本移动用户为主。在商用WIMAX性能上，以美国SPRINT公司一款基于WIMAX的无线宽带套餐为例，最高速率可达10 Mbit/s以上。看看这美国4G试点的分布图，涵盖了重点发达城市。

（5）我国4G发展情况:

在日前召开的全国工业和信息化工作会议上，工信部部长苗圩表示，2014年要支持4G加快发展，到2014年底前，4G商用城市超过300个，用户超过3000万。同时，积极创造条件，争取2014年4G投资达到1000亿元。

中国移动在4G建设步伐上热情最高。中国移动加快4G网络建设步伐，加快终端采集速度，陆续在北京、广州、江苏、河南等地推出4G套餐业务。中国联通和中国电信由于在3G技术方面较为成熟，4G牌照发放后，网络升级的热情还未彻底显露出来。同时，中国联通已经开始42M的HSPA+的部署，这个速度和4G差距不大，短时期内仍可以支持其同中国移动在4G时代的竞争。中国电信在4G牌照发放之后，宣布部分地区于今年1月开展4G体验业务，并举办了“天翼4G”品牌的发布会，开始推4G品牌。

4G牌照在2013年年底适时发放，意味着4G商用进入了快车道。中国移动自2013年12月25日展开4G版iphone预订后，3天内仅广州预订用户便突破了5万人，由此可见4G市场的潜力。但若说4G市场将迅速进入井喷期，仍言之过早。五年内，4G用户发展将进入高峰期，3G用户向4G用户迁移的高峰期也将出现，预计十年内将有一半的移动用户成为4G用户。

6  结束语

4G时代以其独有的魅力正一步一步向我们走近，它给整个第三产业带来了契机。它为我们提供了强大的移动载体，丰富的资源应用和巨大的商业前景，但同时也要求我们要有高瞻远瞩的眼光，良好的服务意识以及强大的开发能力，才能把握好这次机遇，走在时代前列。