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了解通信认识4G
了解通信,认识4G
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频率资源,标志着中国移动通信4G时代正式来临。
认识4G
4G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The4Generationmobilecommunicationtechnology,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JTAGS,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,从此将人类带入了无线通信、移动互联的魔幻世界!
种速度略逊于普通家装的ADSL宽带网速,但足以让人们在户外移动的状态下,进行顺畅的网页浏览、普通质量的视频电话、下载观看音视频资源、基于app的高速互联网冲浪以及电子商务活动等大多数互联网功能操作。
3G带来的产业融合推动了互联网向移动设备渗透,同时又反作用于互联网(出现了移动互联网),带动了相关产业的巨大进步。
流媒体服务、网络社交、云存储计算、大数据等新兴的基于互联网的应用在移动互联的舞台上大显神通。
当人们手持移动设备时,屏幕后面越来越多的APP生产出不断膨胀的海量信息,这些信息从数量到质量都在不断提升。
这促使人们慢慢形成了对信息获取的更高级的需求——需要更高质量、更快速的信息。
尽管3G比2G优越很多,基本上符合了ITU对IMT-2000的预期——建立以数据业务为主的宽带市场,但在支持爆炸式增长的多媒体数据和用户数量等诸多方面,3G技术的局限性和困难渐渐显现,主要表现在如下几个方面:
1.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。
2.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。
3.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。
4.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(QoS技术),而3G系统无法满足。
5.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IMT-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,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。
有了可遵循的技术指标,世界各个国家和组织纷纷开展了4G技术方案的研制工作。
到2009年10月7日,ITU共收到6项关于4G标准的提案。
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)国际标准。
大唐电信集团董事长兼总裁真才基在接受记者采访时表示:
“基于TD的中国主导、大唐提出的TD-LTE-A入选4G国际标准标志着我国从电信大国向电信强国又迈出了一大步,确保我国在全球新一代移动通信产业中保持技术领先,实现技术演进的‘自主可控’。
”从此,中国通信企业将依托自主通信技术开拓国际市场获得广泛契机,我国制造企业将实现由传统的产品输出向技术、标准等全产业链输出和资本输出转型。
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