了解通信,认识4G

1、4G 来了2013 年 12 月 4 日，中国工信部为国内的三家移动通信运营商颁发了4G 经营牌照。在此之前，无论是运营商还是各大媒体，对4G 的宣传已经铺天盖地。中移动早在工信部发放3G 牌照一年之后便开始了基于LTE 技术的 4G 试验网建设，到 2013年底，中移动在中国已经建成了遍布上百个城市的TD-LTE试验网，覆盖人口将近5 亿。中国联通和电信也在 2013年下半年开始建设各自基于TDD和 FDD制式 LTE的试验网。此次工信部颁发的 4G 商用牌照，是基于以 TDD（时分复用）为双工方式的TD-LTE技术。中国移动获得130MHz 频率资源，联通和电信分别获得 40MHz 频率资

2、源，标志着中国移动通信4G 时代正式来临。认识 4G4G 牌照发放前后的几个月，人们的耳边充斥着各种关于4G 的声音。究竟什么是4G，它的出现意味着什么？本文将就此进行初步的探究。4G 的英文全称The 4 Generation mobilecommunication technology，指第四代移动通信技术。移动通信技术从模拟通话时代，快速发展到高速数据业务的4G 时代，令人类的生活方式在短短几十年内发生了极大的改变。看看历史，谈谈祖先从1G 说起说到 4G，为了更好的认识它， 不妨回顾移动通信的发展历程。时间回到上世纪 80 年代末，很多家庭刚刚安装了固定电话， 人们正在享受着彼时大众所

3、憧憬的 “楼上楼下、电灯电话”的美好时代， 一种叫做 “大哥大” 的黑色砖头状无线电话进入了人们的视野。 “大哥大”的出现意味着无线通信时代的开启，包括“大哥大”在内的所有支持其运行的软硬件系统，就是第一代移动通信系统，即1G。1G 通信基于第一代移动通信技术，也被称为模拟蜂窝移动通信。其主要特征是采用模拟技术， 只能进行语音通话。 任何通信系统都依托于一套完整的技术标准， 比如众所周知的GSM、CDMA。1G 时代处于移动通信起步阶段的 20 世纪 80 年代，世界各国、各地区相继开发和制定了不同的标准，包括美国的高级移动电话系统（AMPS），英国的总访问通信系统（TACS）以及日本的JTA

4、GS，西德的C-Netz 和意大利的RTMI。中国采用TACS系统，并在1987 年建成 TACS制式模拟移动电话商用网。第一代移动通信系统的划时代应用取得了巨大成功，但随着市场的不断发展，1G 系统的弊端也日益显露。表现在：1. 由于全球众多的运行标准，导致用户无法进行全球漫游，只是一种区域性的移动通信系统；2. 频谱利用率低导致该系统无法满足用户数量的快速增长；3. 模拟技术导致易受干扰和几乎没有任何保密性的低质量通话；4. 受制于当时的电子制造技术，系统设备和手机成本高、体积大、重量大。和今天的技术相比， 虽然第一代移动通信系统显得老旧笨拙，但它就像开启潘多拉魔盒的钥匙，从此将人类带入了

5、无线通信、移动互联的魔幻世界！唯物辩证法指出， 矛盾推动了一切事物向前发展。第一代移动通信系统的诸多技术弊端和日益发展壮大的市场需求构成了逐步凸显的强烈矛盾。解决矛盾的方法是开发新一代数字蜂窝移动通信系统。于是，我们有了GSM 和 CDMA。1995 年中国移动和联通在国内十几个省市相继建网， GSM 数字移动电话网正式开通。标志着中国进入2G 时代。 2003 年，中国联通正式开通 CDMA，另一支国际通行的 2G 标准在中国商用。第二代移动通信系统（包括后来的2.5G，2.75G 技术）大大优于模拟移动通信系统，采用数字技术，支持包括短信息等多种数据业务。2G时代基于数字化的移动通信技术，

6、在克服了模拟移动通信技术的所有不足之外，彰显出众多优势：1. 采用时分多址（ TDMA）和码分多址（ CDMA）技术，提高了频谱利用率可以容纳数量庞大的用户；2. 相对统一的通信标准支持用户的全球漫游；3.采用基于数字化的编码技术大大提高了通话的抗干扰性和保密性，提高了通话质量；4. 后期技术演进发展成的 GPRS和 EDGE（ 2.5G 和 2.75G）以及 CDMA 1X提供了9.6k384kbps 的传输速率，支持收发彩信、访问WAP 网页等简单的数据业务。第一代模拟移动系统让人们看到了无线通信的可能，但那时的技术远不能满足广大用户对无线通信的强烈需求，尚处于 “饥荒” 时代。第二代数字

7、蜂窝系统可以说是解决了人们在无线通信需求方面的“温饱”问题。那么3G 的到来，海量电磁波充斥的周围空气，才将人们带到了感受移动互联的“小康”时代。2 频率资源缺乏和带宽饱和。无法对更庞大数量的用户提供宽带服务。3 受制于 CDMA 技术“干扰受限”的性质，用户数量达到一定程度时，3G 系统难以支持更高速率的业务，无法满足人们对未来高速多媒体业务的爆炸性要求。4 难以支持下一代因特网协议（IPV6）。 IPV4 协议无法满足移动互联网的需求。IPv6能满足庞大的3G 设备对网络地址的需求，但在现有3G 系统难以支持。5 无法提供全范围的多速率业务。实际应用中不同的业务对网络质量的要求各不相同（

8、QoS 技术），而 3G 系统无法满足。6 缺乏端到端的无线传输机制。用户在跨越一个可移动的子网（如蓝牙、PAN等）和固定网络时， 3G 缺乏端到端的无缝传输机制。与 3G 相比， 4G 技术可以容纳更庞大数量的用户，提供更高速和更高质量的数据服务。2009 年 6 月，瑞典电信运营商Telia 与中国华为公司合作，建立了世界第一个4G 试商用网络。从2011 年，全球各大运营商纷纷开始4G 网络的运营。 2013 年底，我国政府颁发4G牌照，标志着中国进入4G 时代。4G 诞生记进入 21 世纪，大城市出现了一种叫做“小资” 的生活状态。 相比“小康” 而言，“小资”们收入可观，享有富足的物

9、质和精神生活。外形整洁，有着良好的素质和修养。饮食讲究，兼顾养生目的和个性追求。居所雅致，具有一定的生活品味。 4G 的商用意味着我们的移动生活由“小康”迈向“小资” 。人们可以随时随地享受高质量的多媒体资源、高清视频通话和虚拟现实等高端的数字化服务。2000 年，就在 3G 标准确立之后， ITU 就启动了4G 的相关工作， 当时叫做B3G（超 3G）。旨在提供更高速率的数据应用支撑。2005 年 10 月， ITU 给 B3G 技术起了一个正式的名称IMT -Advanced，也就是4G 技术。2008 年 3 月， ITU 为 4G 成立的工作组WP5D 召开第一次会议，向全世界发出了I

10、MT-Advanced 的候选技术征集函，标志着4G 标准化工作正式启动。两个月后的，WP5D 在其组织的第二次会议上，确定了 IMT -Advanced 的最低技术要求，为 4G 技术方案设定了关键指标。相对 3G 系统， 4G 该指标更加注重对数据业务的支持、频谱效率大幅度提高。这次会议所提出的技术要求，也就是4G 的技术特点，主要体现在以下几个方面：1 高速数据传输。快速移动状态100Mb/s ，慢速或静态1Gb/s。2 超大灵活的系统容量。得益于丰富的频率资源和提升的频谱效率，可以为大量的用户提供高质量的数据业务。3 全面的场景覆盖。满足对室内、微蜂窝、城区覆盖和高速移动状态的数据支持

11、，支持最高 350km/h 移动速度。4 全 IP 核心网。支持下一代因特网协议（IPV6）和所有的信息设备，支持互联网丰富的业务功能。2009有了可遵循的技术指标，世界各个国家和组织纷纷开展了年 10 月 7 日， ITU 共收到 6 项关于 4G 标准的提案。4G 技术方案的研制工作。到6 项提案分为两大类，一是基于IEEE802.16m(WiMAX)技术，由IEEE、日本和韩国提出。另一类基于LTE-Advanced技术，由3GPP、中国和日本提出。中国向 ITU 提出的 4G 标准叫做 TD-LTE-Advanced，它是继 TD-SCDMA 之后，中国提出的具有自主知识产权的新一代移

12、动通信技术。早在2004 年，中国在标准化组织3GPP 提出了第三代移动通信TD-SCDMA 的后续演进技术TD-LTE，主导完成了相关技术标准。2007 年，按照“新一代宽带无线移动通信网”重大专项的要求，中国政府面向国内组织开展了4G 技术方案征集遴选。国内企事业单位积极响应，累计提交相关技术提案近600 篇。经过 2 年多的攻关研究， 对多种技术方案进行分析评估和试验验证，最终中国产业界达成共识，在 TD-LTE基础上形成了 TD-LTE-Advanced 技术方案。这一方案得到国际上多方面的充分认可和支持，做成 3GPP技术方案 LTE-Advanced 的 TDD（时分双工）模式。2010年10 月，国际电信联盟无线通信部门（ITU-R）第5 研究组国际移动通信工作组（WP5D）第 9 次会议在重庆举行。本次会议对包括中国提交的TD-LTE-Advanced在内的6项技术提案进行了深入研究讨论， 最终确定 LTE-Advanced（包含 TD-LTE-Advanced）和 802.16m 为新一代移动通信（ 4G）国际标