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4G

4G

又名:第四代移动通信及其技术
分类: 光通讯
属性: 技术
最后修改时间: 2013年05月25日
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4G是第四代移动通信及其技术的简称,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。而在用户最为关注的价格方面,4G与固定宽带网络在价格方面不相上下,而且计费方式更加灵活机动,用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外,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。 很明显,4G有着不可比拟的优越性。

4G的发展背景

通信技术日新月异,给人们带来不少享受。随着数据通信与多媒体业务需求的发展,适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起,因此有理由期待这种第四代移动通信技术给人们带来更加美好的未来。

所有技术的发展都不可能在一夜之间实现,从GSM、GPRS到第4代,需要不断演进,而且这些技术可以同时存在。人们都知道最早的移动通信电话用的模拟蜂窝通信技术,这种技术只能提供区域性语音业务,而且通话效果差、保密性能也不好,用户的接听范围也是很有限。随着移动电话迅猛发展,用户增长迅速,传统的通信模式已经不能满足人们通信的需求,在这种情况下就出现了GSM通信技术,该技术用的是窄带TDMA,允许在一个射频(即‘蜂窝’)同时进行8组通话。它是根据欧洲标准而确定的频率范围在900~1800MHz之间的数字移动电话系统,频率为1800MHz的系统也被美国采纳。GSM是1991年开始投入使用的。到1997年底,已经在100多个国家运营,成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网也具有较强的保密性和抗干扰性,音质清晰,通话稳定,并具备容量大,频率资源利用率高,接口开放,功能强大等优点。不过它能提供的数据传输率仅为9.6kbit/s,和五、六年前用固定电话拨号上网的速度相当,而当时的internet几乎只提供纯文本的信息。而时下正流行的数字移动通信手机是第二代(2G),一般采用GSM或CDMA技术。第二代手机除了可提供所谓“全球通”话音业务外,已经可以提供低速的数据业务了,也就是收发短消息之类。虽然从理论上讲,2G手机用户在全球范围都可以进行移动通信,但是由于没有统一的国际标准,各种移动通信系统彼此互不兼容,给手机用户带来诸多不便。

针对GSM通信出现的缺陷,人们在2000年又推出了一种新的通信技术GPRS,该技术是在GSM的基础上的一种过渡技术。GPRS的推出标志着人们在GSM的发展史上迈出了意义最重大的一步,GPRS在移动用户和数据网络之间提供一种连接,给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。

在这之后,通信运营商们又要推出EDGE技术,这种通信技术是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术,因此也有人称它为“二代半”技术,它有效提高了GPRS信道编码效率的高速移动数据标准,它允许高达384KbPs的数据传输速率,可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。EDGE提供了一个从GPRS到第三代移动通信的过渡性方案,从而使现有的网络运营商可以最大限度地利用现有的无线网络设备,在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。

在新兴通信技术的不断推动之下,象征着3G通信的标志技术WCDMA也可能成为未来通信技术的主流。该技术能为用户带来了最高2Mbit/s的数据传输速率,在这样的条件下,计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松的传递。WCDMA通过有效的利用宽频带,不仅能顺畅的处理声音、图像数据、与互联网快速连接;此外WCDMA和MPEG-4技术结合起来还可以处理真实的动态图像。人们之间沟通的瓶颈会由网络传输速率转变为各种新型应用的提供:如何让无线网络更好的为人们服务而不是给人们带来骚扰,如何让每个人都能从信息的海洋中快速的得到自己需要的信息,如何能够方便的携带、使用各种终端设备,各种终端设备之间如何更好的自动协同工作等等。在上述通信技术的基础之上,无线通信技术最终可能迈向4G通信技术时代。

从无线通信系统的发展历程来看,第一代移动通信系统的任务已经达成,而现阶段是第二代移动通信系统的时代,今后十年会是3G移动通信系统正兴的时期,或许到了十年以后会是第四代移动通信的天下。但人们不难发现每一个不同的移动通信系统均会有重复性的时间点,大约每十年就有一项技术更新,不过随着通信科技的日新月异,或许转变会更快、时间也会更短。对于移动通信服务业者、系统设备供货商或其他相关产业来说,必须随时注意移动通信技术的变化,以适应市场需求。

4G的概念介绍

就在3G通信技术正处于酝酿之中时,更高的技术应用已经在实验室进行研发。因此在人们期待第三代移动通信系统所带来的优质服务的同时,第四代移动通信系统的最新技术也在实验室悄然进行当中。那么到底什么是4G通信呢?

到2009年为止人们还无法对4G通信进行精确地定义,有人说4G通信的概念来自其他无线服务的技术,从无线应用协定、全球袖珍型无线服务到3G;有人说4G通信是一个超越2010年以外的研究主题,4G通信是系统中的系统,可利用各种不同的无线技术;但不管人们对4G通信怎样进行定义,有一点人们能够肯定的是4G通信可能是一个比3G通信更完美的新无线世界,它可创造出许多消费者难以想象的应用。4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s,这个速率是移动电话数据传输速率的1万倍,也是3G移动电话速率的50倍。4G手机可以提供高性能的汇流媒体内容,并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目,从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。此外,4G的无线即时连接等某些服务费用会比3G便宜。还有,4G有望集成不同模式的无线通信——从无线局域网蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。

4G通信技术并没有脱离以前的通信技术,而是以传统通信技术为基础,并利用了一些新的通信技术,来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话,那么4G通信会是一种超高速无线网络,一种不需要电缆的信息超级高速公路,这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。

与传统的通信技术相比,4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。然而,在通话品质方面,移动电话消费者还是能接受的。随着技术的发展与应用,现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。数据通信速度的高速化的确是一个很大优点,它的最大数据传输速率达到100Mbit/s,简直是不可思议的事情。另外由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少,未来的4G通信费用也要比2009年通信费用低。

4G通信技术是继第三代以后的又一次无线通信技术演进,其开发更加具有明确的目标性:提高移动装置无线访问互联网的速度--据3G市场分三个阶段走的的发展计划,3G的多媒体服务在10年后进入第三个发展阶段,此时覆盖全球的3G网络已经基本建成,全球25%以上人口使用第三代移动通信系统。在发达国家,3G服务的普及率更超过60%,那么这时就需要有更新一代的系统来进一步提升服务质量。

为了充分利用4G通信给人们带来的先进服务,人们还必须借助各种各样的4G终端才能实现,而不少通信营运商正是看到了未来通信的巨大市场潜力,他们已经开始把眼光瞄准到生产4G通信终端产品上,例如生产具有高速分组通信功能的小型终端、生产对应配备摄像机的可视电话以及电影电视的影像发送服务的终端,或者是生产与计算机相匹配的卡式数据通信专用终端。有了这些通信终端后,人们手机用户就可以随心所欲的漫游了,随时随地的享受高质量的通信了。

4G系统网络结构及其关键技术

4G移动系统网络结构可分为三层:物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能,它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的,它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易,提供无缝高数据率的无线服务,并运行于多个频带。这一服务能自适应多个无线标准及多模终端能力,跨越多个运营者和服务,提供大范围服务。第四代移动通信系统的关键技术包括信道传输;抗干扰性强的高速接入技术、调制和信息传输技术;高性能、小型化和低成本的自适应阵列智能天线;大容量、低成本的无线接口和光接口;系统管理资源;软件无线电、网络结构协议等。第四代移动通信系统主要是以正交频分复用(OFDM)为技术核心。OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展,具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力,可以提供无线数据技术质量更高(速率高、时延小)的服务和更好的性能价格比,能为4G无线网提供更好的方案。例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等,预计都采用OFDM技术。4G移动通信对加速增长的广带无线连接的要求提供技术上的回应,对跨越公众的和专用的、室内和室外的多种无线系统和网络保证提供无缝的服务。通过对最适合的可用网络提供用户所需求的最佳服务,能应付基于因特网通信所期望的增长,增添新的频段,使频谱资源大扩展,提供不同类型的通信接口,运用路由技术为主的网络架构,以傅利叶变换来发展硬件架构实现第四代网络架构。移动通信会向数据化,高速化、宽带化、频段更高化方向发展,移动数据、移动IP预计会成为未来移动网的主流业务。

4G的主要优势

如果说2G、3G通信对于人类信息化的发展是微不足道的话,那么未来的4G通信却给了人们真正的沟通自由,并彻底改变人们的生活方式甚至社会形态。2009年在构思中的4G通信具有下面的特征:

1、通信速度更快

由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率,因此4G通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。从移动通信系统数据传输速率作比较,第一代模拟式仅提供语音服务;第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps,最高可达32Kbps,如PHS;而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps;专家则预估,第四代移动通信系统可以达到10Mbps至20Mbps,甚至最高可以达到每秒高达100Mbps速度传输无线信息,这种速度会相当于2009年最新手机的传输速度的1万倍左右。

2、网络频谱更宽

要想使4G通信达到100Mbps的传输,通信营运商必须在3G通信网络的基础上,进行大幅度的改造和研究,以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。据研究4G通信的AT&T的执行官们说,估计每个4G信道会占有100MHz的频谱,相当于W-CDMA 3G网路的20倍。

3、通信更加灵活

从严格意义上说,4G手机的功能,已不能简单划归“电话机”的范畴,毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一而已,因此未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了,而且4G手机从外观和式样上,会有更惊人的突破,人们可以想象的是,眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋,以方便和个性为前提,任何一件能看到的物品都有可能成为4G终端,只是人们还不知应该怎么称呼它。未来的4G通信使人们不仅可以随时随地通信,更可以双向下载传递资料、图画、影像,当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。也许有被网上定位系统永远锁定无处遁形的苦恼,但是与它据此提供的地图带来的便利和安全相比,这简直可以忽略不计。

4、智能性能更高

第四代移动通信的智能性更高,不仅表现于4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化,例如对菜单和滚动操作的依赖程度会大大降低,更重要的4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如4G手机能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事,或者不该做什么事,4G手机可以把电影院票房资料,直接下载到PDA之上,这些资料能够把售票情况、座位情况显示得清清楚楚,大家可以根据这些信息来进行在线购买自己满意的电影票;4G手机可以被看作是一台手提电视,用来看体育比赛之类的各种现场直播。
 

5、兼容性能更平滑

要使4G通信尽快地被人们接受,不但考虑的它的功能强大外,还应该考虑到现有通信的基础,以便让更多的现有通信用户在投资最少的情况下就能很轻易地过渡到4G通信。因此,从这个角度来看,未来的第四代移动通信系统应当具备全球漫游,接口开放,能跟多种网络互联,终端多样化以及能从第二代平稳过渡等特点。

6、提供各种增值服务

4G通信并不是从3G通信的基础上经过简单的升级而演变过来的,它们的核心建设技术根本就是不同的,3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术,而4G移动通信系统技术则以正交多任务分频技术(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殖服务;不过考虑到与3G通信的过渡性,第四代移动通信系统不会在未来仅仅只采用OFDM一种技术,CDMA技术会在第四代移动通信系统中,与OFDM技术相互配合以便发挥出更大的作用,甚至未来的第四代移动通信系统也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生,前文所提到的数字音讯广播,其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术,同样是利用两种技术的结合。因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统,也会结合两项技术的优点,一部分会是以CDMA的延伸技术。

7、实现更高质量的多媒体通信

尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信,但未来的4G通信能满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要,第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去,为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。第四代移动通信不仅仅是为了因应用户数的增加,更重要的是,必须要因应多媒体的传输需求,当然还包括通信品质的要求。总结来说,首先必须可以容纳市场庞大的用户数、改善现有通信品质不良,以及达到高速数据传输的要求。

8、频率使用效率更高

相比第三代移动通信技术来说,第四代移动通信技术在开发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术,例如一些光纤通信产品公司为了进一步提高无线因特网的主干带宽宽度,引入了交换层级技术,这种技术能同时涵盖不同类型的通信接口,也就是说第四代主要是运用路由技术(Routing)为主的网络架构。由于利用了几项不同的技术,所以无线频率的使用比第二代和第三代系统有效得多。按照最乐观的情况估计,这种有效性可以让更多的人使用与以前相同数量的无线频谱做更多的事情,而且做这些事情的时候速度相当快。研究人员说,下载速率有可能达到5Mbps到10Mbps。

9、通信费用更加便宜

由于4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题,让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信,而且4G通信引入了许多尖端的通信技术,这些技术保证了4G通信能提供一种灵活性非常高的系统操作方式,因此相对其他技术来说,4G通信部署起来就容易迅速得多;同时在建设4G通信网络系统时,通信营运商们会考虑直接在3G通信网络的基础设施之上,采用逐步引入的方法,这样就能够有效地降低运行者和用户的费用。据研究人员宣称,4G通信的无线即时连接等某些服务费用会比3G通信更加便宜。

4G存在的缺陷

对于人们来说,未来的4G通信的确显得很神秘,不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来发明的最复杂的技术系统,的确第四代无线通信网络在具体实施的过程中出现大量令人头痛的技术问题,大概一点也不会使人们感到意外和奇怪,第四代无线通信网络存在的技术问题多和互联网有关,并且需要花费好几年的时间才能解决。总的来说,要顺利、全面地实施4G通信,可能遇到下面的一些困难:

1、标准难以统一

虽然从理论上讲,3G手机用户在全球范围都可以进行移动通信,但是由于没有统一的国际标准,各种移动通信系统彼此互不兼容,给手机用户带来诸多不便。因此,开发第四代移动通信系统必须首先解决通信制式等需要全球统一的标准化问题,而世界各大通信厂商会对此一直在争论不休。

2、技术难以实现

尽管未来的4G通信能够给人带来美好的明天,但是别指望立刻就能用上这种技术,大约还需要5年左右的时间这项技术才能发布。据研究这项技术的开发人员而言,要实现4G通信的下载速度还面临着一系列技术问题。例如,如何保证楼区、山区,及其它有障碍物等易受影响地区的信号强度等问题。日本DoCoMo公司表示,为了解决这一问题,公司会对不同编码技术和传输技术进行测试。另外在移交方面存在的技术问题,使手机很容易在从一个基站的覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域时和网络失去联系。由于第四代无线通信网络的架构相当复杂,这一问题显得格外突出。不过,行业专家们表示,他们相信这一问题可以得到解决,但需要一定的时间。

3、容量受到限制

人们对未来的4G通信的印象最深的莫过于它的通信传输速度会得到极大提升,从理论上说其所谓的每秒100MB的宽带速度,比2009年最新手机信息传输速度每秒10KB要快1万多倍,但手机的速度会受到通信系统容量的限制,如系统容量有限,手机用户越多,速度就越慢。据有关行家分析,4G手机会很难达到其理论速度。如果速度上不去,4G手机就要大打折扣。

4、市场难以消化

有专家预测在10年以后,第三代移动通信的多媒体服务会进入第三个发展阶段,此时覆盖全球的3G网络已经基本建成,全球25%以上人口使用第三代移动通信系统,第三代技术仍然在缓慢地进入市场,到那时整个行业正在消化吸收第三代技术,对于第四代移动通信系统的接受还需要一个逐步过渡的过程。另外,在过渡过程中,如果4G通信因为系统或终端的短缺而导致延迟的话,那么号称5G的技术随时都有可能威胁到4G的赢利计划,此时4G漫长的投资回收和赢利计划会变得异常的脆弱。

5、设施难以更新

在部署4G通信网络系统之前,覆盖全球的大部分无线基础设施都是基于第三代移动通信系统建立的,如果要向第四代通信技术转移的话,那么全球的许多无线基础设施都需要经历着大量的变化和更新,这种变化和更新势必减缓4G通信技术全面进入市场、占领市场的速度。而且到那时,还必须要求3G通信终端升级到能进行更高速数据传输及支持4G通信各项数据业务的4G终端,也就是说4G通信终端要能在4G通信网络建成后及时提供,不能让通信终端的生产滞后于网络建设。但根据某些事实来看,在4G通信技术全面进入商用之日算起的二三年后,消费者才有望用上性能稳定的4G通信手机。

6、其他相关困难

因为手机的功能越来越强大,而无线通信网络也变得越来越复杂,同样4G通信在功能日益增多的同时,它的建设和开发也会遇到比以前系统建设更多的困难和麻烦。例如每一种新的设备和技术推出时,其后的软件设计和开发必须及时能跟上步伐,才能使新的设备和技术得到很快推广和应用,但遗憾的是4G通信还只处于研究和开发阶段,具体的设备和用到的技术还没有完全成型,因此对应的软件开发也会遇到困难;另外费率和计费方式对于4G通信的移动数据市场的发展尤为重要,例如WAP手机推出后,用户花了很多的连接时间才能获得信息,而按时间及信息内容的收费方式使用户难以承受,因此必须及早慎重研究基于4G通信的收费系统,以利于市场发展。还有4G通信不仅需要区分语音流量和互联网数据,还需要具备能到数据传输速度很慢的第三代无线通信网络上平稳使用的性能,这就需要通信营运商们必须能找到一个很好的解决这些问题的方法,而要解决办法就必须首先在大量不同的设备上精确执行4G规范,要做到这一点,也需要花费好几年的时间。况且到了4G通信真正开始推行时,熟悉4G通信业务的经验和专门技术人才还不多,这样同样也会延缓4G通信在市场上迅速推广的速度,因此到时对于设计、安装、运营、维护4G通信的专门技术人员还须早日进行培训。

4G的发展展望

Clearwire公司09年1月表示,会把波特兰改造为美国西部无线网络速度最快的城市,以及全球四大 4G WiMAX 无线宽带服务之一——Clear的使用基地。借助 Clear,波特兰的消费者和企业会以真正的宽带速度实现对互联网的无线访问,在家庭、办公场所和地铁等地畅游网络。

Clearwire 首席执行官 Benjamin G. Wolff 表示:“Clearwire 把互联网的速度和移动性完美融合,令无线网的面貌焕然一新。人们以提高客户工作效率和生活品质为导向,致力于为服务区内的每一位客户提供优质服务。”

英特尔公司执行副总裁兼销售与市场营销事业部总经理马宏升表示:“作为新一代无线技术,WiMAX 为消费者带来了真正的平民化移动互联网体验。英特尔会携手 Clearwire 及其合作伙伴,让消费者以前所未有的方式,随时在更多地点与互联网进行交互。”
 

1.显著的差异

Clear 的服务价格低廉、部署简便,可满足用户在家庭、办公场所或旅途中的上网需求。无论是那些既要赶时间,又要接孩子放学的上班族家长,还是在办公室内外都希望保持高效的小企业主,抑或是经济拮据、却需要使用宽带网络的大学生们,Clear都是以最少投资获得最大收效的理想之选。

Clear 采用简单新颖的定价策略,能够灵活满足不同客户的不同需要。Clear 提供的移动、住宅和商务计划既可以按日付费,也可以包月订购,且无需签订冗长的服务合同。家庭互联网服务计划和移动互联网计划的每月最低收费分别为 20 美元和 30 美元。此外,客户也可以购买 10 美元的日卡。如果客户同时订购家庭和移动互联网服务,或者一次签订两年的服务协议,还能享受其它优惠。

区别于其它无线服务,Clear 还提供一项名为“真正的宽带”的特色体验,为住宅用户和移动互联网用户分别提供高达 6 Mbps 和 4 Mbps 的下载速度。

2.无线宽带,一插即行

为了方便客户,Clear 专门提供了几种简单的宽带连接方式。移动用户只需把 Clear 提供的支持移动 WiMAX 的小型 USB 调制解调器插入笔记本电脑,即可立即接入无线网络。

当住宅用户需要上网时,只需把Clear 提供的无线高速调制解调器(小开本书大小)连接到普通电源和电脑主机。该款无线高速调制解调器同样由摩托罗拉公司出品,客户和企业无需提前预约,也不必穿墙布线,完全可以在不中断日常工作的情况下轻松获取高速互联网服务。

宏基、华硕、戴尔、富士通、联想、松下、三星和东芝等电脑厂商纷纷宣布计划在2009年上半年推出基于英特尔® 迅驰®2 处理器技术并嵌入 WiMAX 技术的笔记本电脑,以兼容 Clear 网络。此外,还有数家 OEM 厂商计划推出采用英特尔® 凌动™ 处理器并支持嵌入式 WiMAX 的上网本模型,同样也是为了迎接 Clear 网络的到来。

3.其它市场

作为 Clearwire 长期网络建设计划的一部分,4G 网络会陆续在美国各主要城市开通。截至2009年,提供此项服务的城市为马里兰州的巴尔地摩和俄勒冈州的波特兰。尽管巴尔地摩市仍在使用 XOHM™ 宽带网络,但再过几个月全市都会换用 Clear。Clearwire 当前提供的 pre-WiMAX 互联网服务已经覆盖了美国 46 个地区市场。同时,该公司还会在2010年初公布未来的市场推广计划,以及面向现有 pre-WiMAX 市场的升级计划。

在新一代技术刚推出市场之后,更高的技术应用已经在实验室进行研发。日本的NTT DoCoMo公司已经表示,4G通信的试验网络已经部署在公司的横须贺研发园内,该网络集结了试验基站和移动终端,同时NTT DoCoMo公司还表示,4G通信服务预计于2010年推出,网络的下载速度可以达到100Mbps,上载速度为20Mbps。美国AT&T公司推出的4G通信网络的试验,据说可以配合EDGE进行无线上传,并通过OFDM技术达到快速下载的目的。美国AT&T公司声称大约还需要五年,这项技术才能发布;再有十年左右的时间,4G才能真正投入到商用阶段。在去年二月份,欧洲的四家移动设备生产商——阿尔卡特、爱立信、诺基亚和西门子组成了世界无线研究论坛(WWRF),以研究3G以后的发展方向。WWRF预计4G技术会在2010年开始投入应用。这一代通信技术可以把不同的无线局域网络和通信标准,手机信号,无线电通信和电视广播以及卫星通信结合起来,这样手机用户就可以随心所欲的漫游了。在欧洲地区,无线区域回路与数字音讯广播已针对其室内(Indoor)应用而进行相关的研发,测试项目包括10Mbps与MPEG影像传输应用,而第四代移动通信技术则会是现有两项研发技术的延伸,先从室内技术开始,再逐渐扩展到室外的移动通信网路。爱立信公司的一位高级官员表示,该公司在经济不景气的情况下不会减少研发第四代无线通讯技术的预算的,该公司的负责人同时表示,该公司的研发工作具有3-10年的前瞻性,暂时的需求不振不会使该公司放慢研究的速度。

国际电信联盟无线电通信部也已经达成共识,会把移动通信系统同其他系统结合起来,在2010年之前是数据传输数率达到100Mbps。对于更高级的3G系统,ITU决定同时发展IMT-2000的两个标准——提高数据包和声音文件的传输速率——被日本NTT DoCoMo和J-Phone两家公司采用的WCDMA能最大达到8Mbps的下载速率,而CDMA2000系统也会达到2.4Mbps的速率。同时ITU对外发表声明说第四代移动通信的频段尚未被讨论与制订,不过原则上会是以高频段频谱为主,另外也会使用到微波相关的技术与频段。

能够支持4G移动网络LTE的第三代苹果iPhone手机:

世界第一个4G商用国

Telia是全球少数几个建设LTE网络的公司(最大的是Verizon),Telia与Verizon的4G基站、IP网络和测试网络设备均来自瑞典电信设备厂商爱立信,预计Verizon的LTE网络在美国商用时间预计不会早于2010年,全面覆盖时间要到2015年,而Telia明显走在了前面.

Telia表示,新的4G网络可以带来比3G快10倍的速度,这意味着他们已经实现了60-100Mbps的速度,并且由于瑞典的国土面积相对较小,Telia会很容易把4G信号覆盖99%以上的瑞典人口.

但和瑞典运营商的比拼中,Verizon拥有自己的优势,那就是700MHz部分的无线频谱,可以带来比3.6GHz频谱每个基站多5倍以上的覆盖面积.

人们有理由相信,第四代无线通信网络技术会给人们未来的生活带来无限美好的期待!

4G手机真机

截至2009年,已经有摩托罗拉公司生产出来了4G手机。这款外形奇特的概念手机是由三名设计者共同设计出来的。如果是一位社交名流,而又无法规划一天的工作与应酬,那么这款手机会是独一无二的工具。它就好比人们的个人数字管家,不仅能与个人的朋友及时保持联络,还能管理人的生活和工作中的任何事情,从机票预定到吃午饭。

这款概念手机可以在4G网络下工作,内置GPS模块,采用圆形的触摸界面,而社交网络只是这款手机的一个预置功能。令人感到意外的是,摩托罗拉的这款概念手机居然还内置了高分辨率的LED投影仪。

世界首款4G手机

Sprint Nextel Corp.2010年3月23日,周二正式发布美国首款超高速手机,Sprint希望利用其在下一代无线通讯技术领域的领先优势占得先机

Sprint力争吸引用户使用其网络,希望利用其在4G技术方面相对于其他运营商的微弱优势。Sprint及其网络合作商Clearwire Corp.扩充了4G技术的覆盖城市数量。

第四代移动通信系统可称为广带(Broadband)接入和分布网络,具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力,数据率超过UMTS,是支持高速数据率(2~20Mb/s)连接的理想模式,上网速度从2Mb/s提高到100Mb/s,具有不同速率间的自动切换能力。第四代移动通信系统是多功能集成的宽带移动通信系统,在业务上、功能上、频带上都与第三代系统不同,会在不同的固定和无线平台及跨越不同频带的网络运行中提供无线服务,比第三代移动通信更接近于个人通信。第四代移动通信技术可把上网速度提高到超过第三代移动技术50倍,可实现三维图像高质量传输。4G移动通信技术的信息传输级数要比3G移动通信技术的信息传输级数高一个等级。对无线频率的使用效率比第二代和第三代系统都高得多,且抗信号衰落性能更好,其最大的传输速度会是 “i-mode”服务的10000倍。除了高速信息传输技术外,它还包括高速移动无线信息存取系统、移动平台的拉技术、安全密码技术以及终端间通信技术等,具有极高的安全性,4G终端还可用作诸如定位、告警等。4G手机系统下行链路速度为100mbps,上行链路速度为30mbps。其基站天线可以发送更窄的无线电波波束,在用户行动时也可进行跟踪,可处理数量更多的通话。第四代移动电话不仅音质清晰,而且能进行高清晰度的图像传输,用途会十分广泛。在容量方面,可在FDMA、TDMA、CDMA的基础上引入空分多址(SDMA),容量达到3G的5~10倍。另外,可以在任何地址宽带接入互联网,包含卫星通信,能提供信息通信之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统)。其广带无线局域网(WLAN)能与B-ISDN和ATM兼容,实现广带多媒体通信,形成综合广带通信网(IBCN),通过IP进行通话。能全速移动用户能提供150Mb/s的高质量的影像服务,实现三维图像的高质量传输,无线用户之间可以进行三维虚拟现实通信。能自适应资源分配,处理变化的业务流、信道条件不同的环境,有很强的自组织性和灵活性。能根据网络的动态和自动变化的信道条件,使低码率与高码率的用户能够共存,综合固定移动广播网络或其他的一些规则,实现对这些功能体积分布的控制。支持交互式多媒体业务,如视频会议、无线因特网等,提供更广泛的服务和应用。4G系统可以自动管理、动态改变自己的结构以满足系统变化和发展的要求。用户可能使用各种各样的移动设备接入到4G系统中,各种不同的接入系统结合成一个公共的平台,它们互相补充、互相协作以满足不同的业务的要求,移动网络服务趋于多样化,最终会演变为社会上多行业、多部门、多系统与人们沟通的桥梁。

诺西打通世界第一个准m4G

北京时间2009年5月18日消息,据路透社报道,电信设备商诺基亚-西门子周四表示,自己通过下一代移动通讯技术打了世界上第一个LTE电话。这次呼叫是该公司在德国乌尔姆的研发机构,使用一个商业基站和完全标准化软件进行的。诺西无线电网络部门主管马克•娄阿耐(Marc Rouanne)表示,这是公司发展方向的一个证明,人们的战略是关注部署并成为首家针对大众市场的公司。由于价格竞争激烈和运营投资下降,设备市场在整体萎缩,因此所有的电信设备商都在积极向运营商推销LET网络。

诺西表示,首个LTE服务会在2009年年晚些时候推出,2010年开始大规模部署。全球电信运营商都在与基础设施销售商合作,准备发布LTE网络,该技术可使移动设备以更快的速度下载和上传电影、音乐和其他数据。

虽然诺西失去了一些首批高规格的LTE协议,但娄阿耐表示公司已经占据一个有利位置,准备向全球约80家运营商销售只需升级软件就可使用的LTE基站。他称,公司在任何地点部署LTE基站,都给了人们快速发展和部署LTE网络的优势。

全球首个正式商用4G网络(华为参建 )

在全球各大网络运营商都在筹划下一代网络的时候,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,这也是全球正式商用的第一个4G网络。

4G是市场上最快的移动通信技术,采用LTE技术的移动通信网络最快下载速度可以达到100Mbps,相当于当前3G网络的十倍 。

TeliaSonera移动业务部门负责人Kenneth Karlberg表示:“能够成为全球第一家为客户提供4G业务的运营商人们非常自豪,通过与爱立信、华为的精诚合作,人们比原计划提前实现了为斯德哥尔摩、奥斯陆提供4G服务的承诺。

在这两地的4G/LTE网络建设中,爱立信负责瑞典首都斯德哥尔摩当地4G网络,我国华为负责挪威首都奥斯陆,均采用三星商用LTE移动调制解调器。

4G最新进展

华为公司获得挪威移动电话运营商Telenor公司的一笔大单,使其在挪威的整个无线网络基础设施升级至第四代(4G)服务,这一交易突显出华为在电信设备市场越来越强大的实力。

Telenor公司表示,它已选择华为和一家美国合作伙伴,来更新公司在挪威的整个无线网络基础设施,使其升级至第四代(4G)服务。

金融时报称,爱立信和诺基亚西门子在其北欧大本营丢失一份大合同,显示出它们正面临极大的挑战:来自中国的竞争不断加剧,而移动运营商的资本支出依然疲软。

芬兰诺基亚与德国西门子的合资公司NSN本周表示,作为一项5亿欧元(7.43亿美元)成本削减行动的内容之一,它计划裁减员工,最大裁员人数可能达到5,800人。

华为已经超越法国和美国合资公司阿尔卡特朗讯(Alcatel-Lucent),成为电信设备市场的第三大供应商,仅次于爱立信和诺基亚西门子。据业界估计,在过去一年,它的市场份额已经翻番至17%。

其新增市场份额大部分来自中国和其它新兴市场,但在挪威建设第四代网络的合同表明,即便是在最发达的市场,华为也正在成为一支生力军。

“这是人们对挪威移动网络进行的最大规模升级改造,”挪威的Telenor公司负责人拉格纳•卡胡斯(Ragnar Kaarhus)说。他表示,选择华为是出于“技术质量、可靠性……和商业方面的综合考虑”。

Telenor公司现有的基础设施是由爱立信和诺基亚西门子建造的。分析师表示,爱立信公司股价5日下跌3%,部分原因就在于丢掉了这笔合同,虽然对这家瑞典公司来说,该笔合同的象征意义超过了实际意义。

通讯巨头,为4G发展角力
 

1. 华为爱立信斗艳全球首个LTE商用

时近2009年末,北欧运营商TeliaSonera宣布,在瑞典斯德哥尔摩和挪威奥斯陆同时启用4G/LTE网络的正式商用。值得注意的是,为这两个城市的4G网络提供LTE端到端解决方案的,分别是爱立信和华为。

华为和爱立信各建一个网络,同时商用,在全球首个LTE商用中,双方分别搭起了演示的舞台,最终谁会更胜一筹,还待时间考验。不过爱立信已经感受到了来自华为的威胁,而华为在被认为是全球通信设备双雄之一的同时,担忧其是下一个北电者也不乏人在(参见《华为的前景?下一个北电还是双雄之一》)
 

2. 中国移动在世博会的TD-LTE试验网

中国移动计划在2010年的上海世博会上推出全球第一个TD-LTE试验网,华为高调宣布中标上海TD-LTE试验网,记者了解,除华为外,摩托罗拉、中兴、大唐、阿尔卡特朗讯均有中标,也就是说将成为众多设备商的一个共同展示、对比的平台,这种对比更直接,但还属于实验室实验性质,离商用还有不小的距离。不过积极推动的LTE发展的爱立信和诺西不在其中,似乎缺少了点什么。尤其值得注意的是,如果爱立信不参与到中国移动的TD-LTE试验网中,而爱立信支持TDD LTE和FDD LTE的路演车出现在上海世博会,不知道推动TD-LTE的人是什么感觉?大唐、中兴的人除外。
 

3. 4G标准争夺仍异常激烈

10月,六个提案围绕LTE和802.16m两大技术入围4G标准备选提案,TD-LTE Advanced也位列其中。高通停止UMB研发后,全球的3G技术演进并没有得以统一。不仅有802.16m(WIMAX)参与竞争,而且LTE也衍生出多个门派,看来2010年的4G标准之争仍将异常激烈。
 

4. LTE定位为3G补充,而不是替代

众多厂商纷纷推出3G和LTE,3G和2G的融合解决方案,至少到目前为止,4G仍定位为解决用户密集的“热点”地区高速上网需求的技术,不会做规模性的全覆盖,而非热点地区仍将依靠2G或其他技术,尤其是在LTE无法获得较低的频段时,这样的网络结构可能更合理。例如,LTE - TD-SCDMA - SCDMA400,这样的网络,可能性价比更好,可以给用户提供更好的服务。因此,3G至少还有十年以上的寿命(参见《4G标准竞争产业链应吸引3G教训 》)。
 

展望2010年的4G

1. 标准争夺是主战场,最终很可能归结为3个3G标准:802.16m,以中国为中心的LTE标准,以其他地区代表为中心的LTE。LTE标准争夺中,虽然会有很多的妥协,但中国标准很可能与一些其他利益集团代表的标准越来越远,而不是越来越近。

2. LTE商用、试商用和无线城市建设此起彼伏。

3. 更多的IT公司参与到通信标准的制定、通信网络的建设中。

4. LTE和3G融合技术快速得到推进,但2010年3G和WIFI的融合将更吸引眼球。

5. 大唐在4G标准的争夺中发言权将越来越弱,华为、中兴、中国移动将发挥更积极的作用。
 

早在上世纪90年代初国际上提出兴建信息高速公路时,一些专家就预测“空中信息公路”迟早会登上历史舞台。随着互联网的迅猛发展,信息高速公路已由梦想变成现实,然而受传输速度所限,“空中信息公路”仍悬在半空。但是,不久前在西班牙巴塞罗那举行的2010年全球移动通信大会透露出的信息表明,随着4G时代的到来,“空中信息公路”很快将美梦成真。而这一领域也将成为信息产业革命新的制高点。

4G新技术已投入应用

世界移动通信大会是一年一度的行业盛会,由全球移动通信系统协会主办,最早于1995年在西班牙马德里举行。2010年世界移动通信大会主题为“美梦成真”,来自世界180多个国家和地区的1300家企业约5万人出席了这次大会,其中54%是企业高管,包括2800多名首席执行官。

在这次大会上,4G时代的核心技术——长期演进技术(LTE)成为关注的焦点。在大会召开之前,业内推出的这种功能强大的下一代无线通信技术速度已经超过当前一些有线网络,其下载峰值速率可达每秒100兆比特,上传峰值速率也可达每秒50兆比特。而在本次大会上,爱立信成功演示了一种LTE/4G新系统,其下载速率最高达到了每秒1GB(1000兆比特),创世界纪录,远超出了目前普通互联网的网速。

与会专家认为,LTE将成为全世界大部分移动通信营运商采用的移动宽带技术,在近几年有关移动宽带技术的角逐中,LTE基本上已成为胜利者。据全球移动通信系统协会公布的数据,全世界已有74家运营商参与或承诺参与LTE的测试或应用。

去年12月,LTE技术在世界上首次投入公共应用。这一天TeliaSonera公司在瑞典首都斯德哥尔摩和挪威首都奥斯陆正式推出了LTE服务项目。今年美国、日本也将开始LTE技术的商业应用。据预测,到2013年,全球LTE网络的用户将达7200万。

无所不联的时代即将到来

目前全世界手机用户已达45亿,移动通信已经基本实现了人与人的互联,并正在实现人与互联网的互联。3G技术的普及正使越来越多的人通过手机上网,4G技术的推广将使手机上网用户数量产生飞跃。据预计,到2013年,全世界手机上网用户数量将超过使用电脑上网的用户数量,达到17.8亿,同时智能手机和其他能上网的手机数量将更加可观。

在实现人与互联网的互联之后,人类将迎来人与物、物与物之间互联的物联网时代。据大会主办方全球移动通信系统协会预测,15年后将有500亿件物品被移动互联。届时,手机的用途将大大增加,“随时、随地、无所不在”将成为移动通信的基本特征。关于移动宽带的大会主论坛达成一致意见认为,手机的应用将取代手机的技术成为移动通信领域的主角,开发手机新用途将是未来竞争的焦点。宽带化、智能化、个性化、媒体化、多功能化、环保化是世界移动通信发展的新趋势。

提到手机的用途,很多人马上会想到打电话、发短信,先进一些的手机还可以用来上网。但未来手机的用途可远不止这些,它可以是“指尖上”的教室、银行、影院,可以为你提供定位服务,甚至可以远程指挥家中的洗衣机和微波炉,因为汽车、冰箱、微波炉等等都可以嵌入SIM卡,成为移动通信网的一个终端。

关于手机的定位功能,一些专家提出,它不能仅限于普通卫星导航仪的功能,还应发送用户的地理位置,记录用户的行踪,当用户抵达目的地后,还应为用户提供更多的服务。例如,用户使用普通的导航功能抵达购物中心后,手机还可以提供购物中心各楼层、各柜台的实时信息,用户可以直接到适合的柜台购物。

随着物联网时代的到来,医疗设备将被大量嵌入SIM卡,手机将能广泛地用于医疗保健领域。在这次大会上,全球移动通信系统协会宣布将进军医疗保健领域,在该领域应用嵌入式移动通信技术,进行远程疾病诊断、健康监测和报警。据该协会预测,这一功能普及后,仅在经合组织和金砖四国范围内的慢性病防治领域就会每年节省1750亿至2000亿美元。

“手机电子货币”将会越来越普及,它不仅可以使支付系统实现无纸化,而且还可以代替银行卡,迎来“无卡化”时代,不仅方便了用户,而且减少了交易系统的成本。据预测,到2012年底,全世界将有3.6亿人使用手机支付功能,到2014年约有30亿成年人将通过移动通信和互联网进行电子货币交易,因此手机支付系统也将意味着巨大商机。

此外,手机用途还将涉及教育、新闻、娱乐、广告等领域。很多专家都认为手机已经不仅仅是一个通信工具,它已经深入到日常工作和生活中,并改变着人们的工作和生活方式。

竞争信息产业革命制高点

以信息技术为基础的知识经济和以新能源技术为基础的绿色经济是当今世界最重要的两大经济领域。而以4G为龙头的移动通信技术正在带来信息产业新的革命,并成为国际竞争制高点之一。

目前移动通信在各国的经济中都发挥着支柱作用。据参加大会的中国联通总经理陆益民介绍,目前通信业占中国国内生产总值的比重已达7%左右,而移动通信产业又占据了通信业的大半,在国民经济中发挥着重要作用。据大会提供的材料,由于受到金融危机的严重影响,经合组织(OECD)成员国2009年GDP下降4.1%,但移动通信营业额同期仅下降0.7%,即从4110亿欧元下降到4080亿欧元。这说明移动信息产业具有很大的潜力。另据大会提供的资料,如果广告市场都达到饱和的话,移动通信的广告市场规模将是互联网的10倍。

据美国思科公司预计,去年的移动通信信息量比前年增加160%,预计到2014年,将增加39倍,年增长率为108%。中国华为技术有限公司首席策略官郭平在主旨报告中预测,到2020年,全世界移动通信的数据量将比现在增加1000倍。

为了迎接移动宽带时代的到来,一些国家政府和企业已经开始采取行动。美国把发展移动宽带作为振兴经济的一项措施。去年8月,欧盟宣布投资1800万欧元用于LTE技术的研究与开发。法国在“数字法国2012”计划中,准备将新频谱分配给移动宽带服务。日本和韩国也在加强移动宽带技术的研究和开发,并在大会上进行了展示。谷歌公司首席执行官埃里克•施密特在大会上发表题为“移动优先”的主旨报告说,在印度尼西亚和南非通过手机使用谷歌搜索的人已经超过了使用台式电脑用谷歌搜索的人数,谷歌已把移动通信定为主要研发对象。

参加大会的英国贸易、投资及小企业部长默文•戴维斯在接受新华社记者专访时说,移动通信产业将帮助英国经济走出低谷。他还说,移动通信对人们交流方式的改变和意义,可以和互联网媲美。20年前谁也不会想到互联网会发展到今天这个程度,移动通信也将成为下一个潜力巨大的产业。
 

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