日期：2017-03-09 點(diǎn)擊: 關(guān)鍵詞：4G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)淺析
4G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)淺析
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(dòng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算及移動(dòng)多媒體運(yùn)作需要的第四代移動(dòng)通信開始興起。4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比目前的家用寬帶ADSL(4兆)快25倍，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無線服務(wù)的要求。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(gè)地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性。
通信速度快
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(dòng)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(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)傳輸速率也只有9.6Kbps，最高可達(dá)32Kbps，如PHS;第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到2Mbps;而第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)傳輸速率可達(dá)到20Mbps，甚至最高可以達(dá)到高達(dá)100Mbps，這種速度會(huì)相當(dāng)于2009年最新手機(jī)的傳輸速度的1萬倍左右,第三代手機(jī)傳輸速度的50倍。
網(wǎng)絡(luò)頻譜寬
要想使4G通信達(dá)到100Mbps的傳輸，通信營(yíng)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(jì)每個(gè)4G信道會(huì)占有100MHz的頻譜，相當(dāng)于W-CDMA3G網(wǎng)絡(luò)的20倍。
通信靈活
從嚴(yán)格意義上說，4G手機(jī)的功能，已不能簡(jiǎn)單劃歸“電話機(jī)”的范疇，畢竟語音資料的傳輸只是4G移動(dòng)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(huì)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(gè)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(shí)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(duì)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(jiǎn)直可以忽略不計(jì)。
智能性能高
第四代移動(dòng)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(jì)和操作具有智能化，例如對(duì)菜單和滾動(dòng)操作的依賴程度會(huì)大大降低，更重要的4G手機(jī)可以實(shí)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(shí)間以及其他設(shè)定的因素來適時(shí)地提醒手機(jī)的主人此時(shí)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(gòu)買自己滿意的電影票;4G手機(jī)可以被看作是一臺(tái)手提電視，用來看體育比賽之類的各種現(xiàn)場(chǎng)直播。LG G3支持雙卡，支持2014年的主流4G，并內(nèi)置可拆卸式3000毫安時(shí)電池。
兼容性好
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(gè)角度來看，未來的第四代移動(dòng)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)。
提供增值服務(wù)
4G通信并不是從3G通信的基礎(chǔ)上經(jīng)過簡(jiǎn)單的升級(jí)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(dòng)通信系統(tǒng)主要是以CDMA為核心技術(shù)，而4G移動(dòng)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(shí)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值服務(wù);不過考慮到與3G通信的過渡性，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)不會(huì)在未來僅僅只采用OFDM一種技術(shù)，CDMA技術(shù)會(huì)在第四代移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)也會(huì)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(shí)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(dòng)通信系統(tǒng)，也會(huì)結(jié)合兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，一部分會(huì)是以CDMA的延伸技術(shù)。
高質(zhì)量通信
盡管第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)各種多媒體通信，為此未來的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)也稱為“多媒體移動(dòng)通信。
第四代移動(dòng)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(chǎng)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?/p>
頻率效率高
相比第三代移動(dòng)通信技術(shù)來說，第四代移動(dòng)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(jí)技術(shù)，這種技術(shù)能同時(shí)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(xiàng)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(jì)，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(shí)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。
費(fèi)用便宜
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(jí)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(duì)其他技術(shù)來說，4G通信部署起來就容易迅速得多;同時(shí)在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，通信營(yíng)運(yùn)商們會(huì)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(shí)連接等某些服務(wù)費(fèi)用會(huì)比3G通信更加便宜。
發(fā)展歷程
2010年是海外主流運(yùn)營(yíng)商規(guī)模建設(shè)4G的元年。
2012年國(guó)家工業(yè)和信息化部部長(zhǎng)苗圩表示：4G的腳步越來越近，4G牌照在一年左右時(shí)間中就會(huì)下發(fā)。
2013年12月18日，中國(guó)移動(dòng)在廣州宣布，將建成全球最大4G網(wǎng)絡(luò)。2013年年底前，北京、上海、廣州、深圳等16個(gè)城市可享受4G服務(wù);預(yù)計(jì)到2014年年底，4G網(wǎng)絡(luò)將覆蓋超過340個(gè)城市。
2014年1月，京津城際高鐵作為全國(guó)首條實(shí)現(xiàn)移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋的鐵路，實(shí)現(xiàn)了300公里時(shí)速高鐵場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高速下載，一部2G大小的電影只需要幾分鐘。原有的3G信號(hào)也得到增強(qiáng)。
2014年1月20日，中國(guó)聯(lián)通已在珠江三角洲及深圳等十余個(gè)城市和地區(qū)開通42M，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)升級(jí)，升級(jí)后的3G網(wǎng)絡(luò)均可以達(dá)到42M標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)將在今年年內(nèi)完成全國(guó)360多個(gè)城市和大部分地區(qū)3G網(wǎng)絡(luò)的42M升級(jí)。
截至2015年12月底，全國(guó)電話用戶總數(shù)達(dá)到15.37億戶，其中移動(dòng)電話用戶總數(shù)13.06億戶，4G用戶總數(shù)達(dá)3.86225億戶，4G用戶在移動(dòng)電話用戶中的滲透率為29.6%。
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