4G技術

4G技術

4G技術又稱IMT-Advanced技術。 準4G標準,是業內對TD技術向4G的最新進展的TD-LTE-Advanced稱謂。

  • 中文名稱
    4G技術
  • 外文名稱
    暫無
  • 別稱
    IMT-Advanced技術
  • 最新進展
    TD-LTE-Advanced
  • 運營商看法
    ITU
  • 命名時間
    2005年10月

簡介

世界很多組織給4G下了不同的定義,而ITU代表了傳統移動蜂窩運營商對4G的看法,認為4G是基于IP協定的高速蜂窩移動網,現有的各種無線通信技術從現有3G演進,並在3GLTE階段完成標準統一。ITU4G要求傳輸速率比現有網路高1000倍,達到100Mbit/s。

在2005年10月的ITU-RWP8F第17次會議上,ITU給了4G技術一個正式的名稱IMT-Advanced。按照ITU的定義,當前的WCDMA、HSDPA等技術統稱為IMT-2000技術;未來新的空中接口技術,叫做IMT-Advanced技術。IMT-Advanced標準繼續依賴3G標準組織已發展的多項新定標準加以延伸,如IP核心網、開放業務架構及IPv6。同時,其規劃又必須滿足整體系統架構能夠由3G系統演進到未來4G架構的需求。

發展進程

2012年1月18日,國際電信聯盟在2012年無線電通信全會全體會議上,正式審議通過將LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced(802.16m)技術規範確立為IMT-Advanced(俗稱"4G")國際標準,我國主導製定的TD-LTE-Advanced同時成為IMT-Advanced國際標準。

從2009年初開始,ITU在全世界範圍內征集IMT-Advanced候選技術。2009年10月,ITU總計征集到了六個候選技術。這六個技術基本上可以分為兩大類,一是基于3GPP的LTE的技術,我國提交的TD-LTE-Advanced是其中的TDD部分。另外一類是基于IEEE 802.16m的技術。

ITU在收到候選技術以後,組織世界各國和國際組織進行了技術評估。在2010年10月份,在我國重慶,ITU-R下屬的WP5D工作組最終確定了IMT-Advanced的兩大關鍵技術,即LTE-Advanced和802.16m。我國提交的候選技術作為LTE-Advanced的一個組成部分,也包含在其中。在確定了關鍵技術以後,WP5D工作組繼續完成了電聯建議的編寫工作,以及各個標準化組織的確認工作。此後WP5D將檔案提交上一級機構審核,SG5審核通過以後,再提交給全會討論通過。

在此次會議上,TD-LTE正式被確定為4G國際標準,也標志著我國在移動通信標準製定領域再次走到了世界前列,為TD-LTE產業的後續發展及國際化提供了重要基礎。

TD-LTE-Advanced是我國自主智慧產權3G標準TD-SCDMA的發展和演進技術。TD-SCDMA技術于2000年正式成為3G標準之一,但在過去發展的十二年中,TD-SCDMA並沒有成為真正意義上得"國際"標準,無論是在產業鏈發展,國際發展等方面都非常滯後,而TD-LTE的發展明顯要好得多。

據了解,2010年9月,為適應TD-SCDMA演進技術TD-LTE發展及產業發展的需要,我國加快了TD-LTE產業研發進程,工業和信息化部率先規劃2570MHz~2620MHz(共50MHz)頻段用于TDD方式的IMT系統,在良好實施TD-LTE技術試驗的基礎上,于2011年初在廣州、上海、杭州、南京、深圳、廈門六城市進行了TD-LTE規模技術試驗;2011年底在北京啓動了TD-LTE規模技術試驗演示網建設。與此同時,隨著國內規模技術試驗的順利進展,國際電信運營企業和製造企業紛紛看好TD-LTE發展前景。

日本軟銀、沙烏地阿拉伯STC、mobily、巴西sky Brazil、波蘭Aero2等眾多國際運營商已經開始商用或者預商用TD-LTE網路。印度Augere預計2012年2月開始預商用。審議通過後,將有利于TD-LTE技術進一步在全球推廣。同時,國際主流的電信設備製造商基本全部支持TD-LTE,而在晶片領域,TD-LTE已吸引17家廠商加入,其中不乏高通等國際晶片市場的領導者。

4G核心技術

4G通信系統的這些特點,決定了它將採用一些不同于3G的技術。對于4G中將使用的核心技術,業界並沒有太大的分歧。總結起來,有以下幾種。

1.正交頻分復用(OFDM)技術

OFDM是一種無線環境下的高速傳輸技術,其主要思想就是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道,在每個子信道上使用一個子載波進行調製,各子載波並行傳輸。盡管總的信道是非平坦的,即具有頻率選擇性,但是每個子信道是相對平坦的,在每個子信道上進行的是窄帶傳輸,信號頻寬小于信道的相應頻寬。OFDM技術的優點是可以消除或減小信號波形間的幹擾,對多徑衰落和多普勒頻移不敏感,提高了頻譜利用率,可實現低成本的單波段接收機。

2.軟體無線電

軟體無線電的基本思想是把盡可能多的無線及個人通信功能通過可程式軟體來實現,使其成為一種多工作頻段、多工作模式、多信號傳輸與處理的無線電系統。也可以說,是一種用軟體來實現物理層連線的無線通信方式。

3.智慧型天線技術

智慧型天線具有抑製信號幹擾、自動跟蹤以及數位波束調節等智慧型功能,是未來移動通信的關鍵技術。智慧型天線套用數位信號處理技術,產生空間定向波束,使天線主波束對準使用者信號到達方向,旁瓣或零陷對準幹擾信號到達方向,達到充分利用移動使用者信號並消除或抑製幹擾信號的目的。這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。

4.多輸入多輸出(MIMO)技術

MIMO技術是指利用多發射、多接收天線進行空間分集的技術,它採用的是分立式多天線,能夠有效地將通信鏈路分解成為許多並行的子信道,從而大大提高容量。資訊理論已經證明,當不同的接收天線和不同的發射天線之間互不相關時,MIMO系統能夠很好地提高系統的抗衰落和噪聲性能,從而獲得巨大的容量。在功率頻寬受限的無線信道中,MIMO技術是實現高資料速率、提高系統容量、提高傳輸質量的空間分集技術。

5.基于IP的核心網

4G移動通信系統的核心網是一個基于全IP的網路,可以實現不同網路間的無縫互聯。核心網獨立于各種具體的無線接入方案,能提供端到端的IP業務,能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構,能允許各種空中接口接入核心網;同時核心網能把業務、控製和傳輸等分開。採用IP後,所採用的無線接入方式和協定與核心網路(CN)協定、鏈路層是分離獨立的。IP與多種無線接入協定相兼容,因此在設計核心網路時具有很大的彈性,不需要考慮無線接入究竟採用何種方式和協定。

研發及其套用

2007年,中國政府面向國內組織開展了4G技術方案征集遴選。經過2年多的攻關研究,最終中國產業界達成共識,在TD-LTE基礎上形成了TD-LTE-Advanced技術方案。

目前,國際上主流的4G技術主要是LTE-Advanced和802.16m兩種技術,TD-LTE技術方案屬于LTE-Advanced技術。LTE-Advanced得到國際主要通信運營企業和製造企業的廣泛支持。法國電信、德國電信、美國AT&T、日本NTT、韓國KT、中國移動、愛立信、諾基亞、華為、中興等明確表態支持LTE-Advanced。802.16m也獲得部分晶片、網路產品製造企業如英特爾、思科等的聯合推薦。

國際電信聯盟確定LTE-Advanced和802.16m為4G國際標準候選技術。工信部表示,這必將對未來4G國際標準和產業發展產生重大影響。

根據工作計畫,國際電信聯盟下一步將對兩種候選技術進行分析評估和試驗驗證,並于2010年10月最終決定4G國際標準。

前景

10年內4G不會取代3G

電信分析師付亮2009年10月26日對記者表示,現在看LTE-Advanced支持的廠商多一些,但預計最後4G國際標準製定還需要多方妥協,包括不同技術方案之間的兼容問題,但目前還很難說最終哪一種技術會成為國際標準。

與TD-SCDMA 3G標準相比,TD-LTE更為開放,吸引了多家企業參與研發和技術跟蹤,TD-LTE與其他國際上同類技術的差距在縮小。"TD由于前期無論是企業還是政府投入的資源都很少,導致商用步伐比其他國家標準CDMA2000和WCDMA要晚好幾年,但是國家已經意識到這一問題,對TD-LTE非常重視,未來比較樂觀。"

付亮也認為,如果TD-LTE最終成為國際標準,參與各方會集中更多資源來推動TD-LTE產業化,將加速產業鏈的商用化進程。付亮表示,TD技術當時主要集中在大唐和國家的科研院所手裏,而TD-LTE參與方則非常廣泛,包括華為、中興、中移動、愛立信等多方都參與TD-LTE的技術研發,企業越多對這項技術產業化越有好處。"如果產業鏈成熟、建網成本低,其他國家可能也會採用這一技術建網,有助于TD-LTE的國際化。"

中國剛剛開展3G商用,國際上已經在緊鑼密鼓確定4G國際標準。付亮表示,技術標準確立到最終商用化還需要很長時間,3G標準確立到最終商用也經歷了差不多10年。"未來10年都無法看到3G退出市場,4G建網不可能完全替代3G,4G也不可能全球大範圍建網,至多在一些對資料信息需求量大的特大城市布網,比如上海、北京等城市,其他人口少的城市3G已經夠用了。"

TD-LTE-Advanced簡介

TD-LTE-Advanced(LTE-Advanced TDD製式)是中國繼TD-SCDMA之後,提出的具有自主智慧產權的新一代移動通信技術。它吸納了TD-SCDMA的主要技術元素,體現了我國通信產業界在寬頻無線移動通信領域的最新自主創新成果。2004年,中國在標準化組織3GPP提出了第三代移動通信TD-SCDMA的後續演進技術TD-LTE,主導完成了相關技術標準。

目前,TD-LTE-Advanced已獲得歐洲標準化組織3GPP和亞太地區通信企業的廣泛認可和支持。在4G國際標準製定過程中,TD-LTE-Advanced將面臨其他候選技術的挑戰。中國將全力推動TD-LTE-Advanced成為4G國際標準,積極推進相關產業發展。

回顧第三代移動通信標準(3G),國際電信聯盟曾確定了10種候選技術,並批準其中的5項為國際標準。經過市場選擇,最後TD-SCDMA、WCDMA和cdma2000三種主流技術成功實現商用。在4G國際標準製定中,國際電信聯盟在候選技術階段確定兩種候選技術,成功實現了技術聚焦,進一步明確了4G國際標準的技術路線,這必將對未來4G國際標準和產業發展產生重大影響。

4G技術發展特征及趨勢分析

業界關于下一代移動通信網路技術的叫法很多,4G隻是一個通用的名稱,除此之外,還有B3G、BeyondIMT-2000、IMT-Advanced技術等名稱。不同組織在對4G技術的構想上存在著很大的差異。

ITU統一4G概念

2013年2月25日到28日,世界移動通信大會在西班牙召開,這是通信行業最大的盛會。在今年的大會上,4G或者說3G的長期演進技術--LTE,一直是各大公司關註的焦點。不管是世界各大運營商展示他們的新技術和新設備,還是各大電子廠商發布新產品,他們都不可避免地談到"4G"和"LTE",因為這是當今網路技術的一個主要潮流。

會上,擁有全球最多移動使用者數量的中國移動亮相展會並演示了TD―LTE成果,成為展會的一個亮點。中國移動董事長奚國華正式發布了有關TD-LTE的"雙百"計畫:2013年,中國移動在國內的4G網路覆蓋將超過100個城市,4G終端採購將超過100萬部。他表示,2013年,TD-LTE網路建設計畫覆蓋全國地市級以上的100個城市,基站數量超過20萬個,覆蓋人口超過5億,網路建成後將成為目前為止全球最大的4G網路。

中國移動總裁李躍也信心滿滿地表示,4G和3G的唯一不同就是網速,是3G的50倍,最起碼100M,成本也比3G還低,這是為何全球爭相發展4G的原因。

分析人士稱,中移動加碼投資4G網路建設,將使一批設備廠商或終端手機製造商走出業績低谷,並帶動包括製造商、運營商及產品線在內的全產業鏈的升級。據業界測算,4G投資將直接拉動通信全產業鏈投資逾5000億元人民幣。

產業鏈的"大佬"對TD-LTE也顯出了極大的期望?愛立信總裁兼CEO衛翰思說,2013年LTE全球使用者量將突破1億;截至去年第四季度,愛立信為全球超過60%的商用LTE網路提供支持,承載了LTE網路上大約50%的智慧型手機流量。愛立信亞太區執行董事長兼愛立信中國董事長馬志鴻在論壇中強調,全球有25%的頻譜是分配給TD-LTE的,它是一個真正的全球標準。

華為無線網路業務部總裁汪濤表示:全球移動通信大會期間,華為與中國移動在TD-LTE網路環境下聯合展示的HEVC、eMBMS系列業務體驗是全球範圍內的首次正式亮相,華為期待與更多優秀合作伙伴攜手,一起推動TD-LTE以及移動高清影片業務在全球範圍內實現規模商用。

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