無線通信技術最終會走向4G網絡時代

?通信技術的日新月異，的確為我們帶來了不少享受。隨著數據通信與多媒體業務需求的發展，適應移動數據、移動計算及移動多媒體運作需要的第四代移動通信開始興起，用戶也因此有理由期待這種第四代移動通信技術將會給我們帶來更加美好的未來。說到第四代移動通信技術，不少人肯定不是很清楚，本文將從五個方面向大家詳細介紹這種技術。

??? 第四代通信技術的發展背景

??? 大家知道，所有技術的發展都不可能在一夜之間實現，從GSM、GPRS到4代，需要不斷演進，而且這些技術可以同時存在。我們都知道最早的移動通信電話是采用的模擬蜂窩通信技術，這種技術只能提供區域性話音業務，而且通話效果差、保密性能也不好，用戶的接聽范圍也是很有限。隨著移動電話迅猛發展，用戶增長迅速，傳統的通信模式已經不能滿足人們通信的需求，在這種情況下就出現了GSM通信技術，該技術用的是窄帶TDMA，允許在一個射頻(即‘蜂窩’)同時進行8組通話。它是根據歐洲標準而確定的頻率范圍在900～1800MHz之間的數字移動電話系統，頻率為1800MHz的系統也被美國采納。GSM是1991年開始投入使用的。到1997年底，已經在100多個國家運營，成為歐洲和亞洲實際上的標準。GSM數字網也具有較強的保密性和抗干擾性，音質清晰，通話穩定，并具備容量大，頻率資源利用率高，接口開放，功能強大等優點。不過它能提供的數據傳輸率僅為9.6kbit/s，和五、六年前用固定電話撥號上網的速度相當，而當時的internet幾乎只提供純文本的信息。而時下正流行的數字移動通信手機是第二代（2G），一般采用GSM或CDMA技術。第二代手機除了可提供所謂“全球通”話音業務外，已經可以提供低速的數據業務了，也就是收發短消息之類。雖然從理論上講，2G手機用戶在全球范圍都可以進行移動通信，但是由于沒有統一的國際標準，各種移動通信系統彼此互不兼容，給手機用戶帶來諸多不便。

??? 針對GSM通信出現的缺陷，人們在2000年又推出了一種新的通信技術GPRS，該技術是在GSM的基礎上的一種過渡技術。GPRS的推出標志著人們在GSM的發展史上邁出了意義最重大的一步，GPRS在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP和X.25分組數據接入股務。

??? 在這之后，通信運營商們又將推出EDGE技術，這種通信技術是一種介于現有的第二代移動網絡與第三代移動網絡之間的過渡技術，因此也有人稱它為“二代半”技術，它有效提高了GPRS信道編碼效率的高速移動數據標準，它允許高達384KbPs的數據傳輸速率，可以充分滿足未來無線多媒體應用的帶寬需求。EDGE提供了一個從GPRS到第三代移動通信的過渡性方案，從而使現有的網絡運營商可以最大限度地利用現有的無線網絡設備，在第三代移動網絡商業化之前提前為用戶提供個人多媒體通信業務。

??? 在新興通信技術的不斷推動之下，象征著3G通信的標志技術WCDMA也將成為未來通信技術的主流。該技術能為用戶帶來了最高2Mbit/s的數據傳輸速率，在這樣的條件下，現在計算機中應用的任何媒體都能通過無線網絡輕松的傳遞。WCDMA通過有效的利用寬頻帶，不僅能順暢的處理聲音、圖象數據、與互聯網快速連接；此外WCDMA和MPEG-4技術結合起來還可以處理真實的動態圖象。人們之間溝通的瓶頸將由現在的網絡傳輸速率轉變為各種新型應用的提供：如何讓無線網絡更好的為人們服務而不是給人們帶來騷擾，如何讓每個人都能從信息的海洋中快速的得到自己需要的信息，如何能夠方便的攜帶、使用各種終端設備，各種終端設備之間如何更好的自動協同工作等等。在上述通信技術的基礎之上，無線通信技術最終將邁向4G通信技術時代。

??? 從無線通信系統的發展歷程來看，第一代移動通信系統的任務已經達成，而現階段是第二代移動通信系統的時代，今后十年將會是3G移動通信系統正興的時期，或許到了十年以后將會是第四代移動通信的天下。但我們不難發現每一個不同的移動通信系統均會有重復性的時間點，大約每十年就有一項技術更新，不過隨著通信科技的日新月異，或許轉變會更快、時間也會更短。對于移動通信服務業者、系統設備供貨商或其他相關產業來說，必須隨時注意移動通信技術的變化，以因應市場需求。

??? 第四代通信技術的概念介紹

??? 就在3G通信技術正處于醞釀之中時，更高的技術應用已經在實驗室進行研發。因此在我們期待第三代移動通信系統所帶來的優質服務的同時，第四代移動通信系統的最新技術也在實驗室悄然進行當中。那么到底什么是4G通信呢？

??? 到目前為止人們還無法對4G通信進行精確地定義，有人說4G通信的概念來自其他無線服務的技術，從無線應用協定、全球袖珍型無線服務到3G；有人說4G通信是一個超越2010年以外的研究主題，4G通信是系統中的系統，可利用各種不同的無線技術；但不管人們對4G通信怎樣進行定義，有一點我們能夠肯定的是4G通信將是一個比3G通信更完美的新無線世界，它將可創造出許多消費者難以想象的應用。4G最大的數據傳輸速率超過100Mbit/s，這個速率是目前移動電話數據傳輸速率的1萬倍，也是3G移動電話速率的50倍。4G手機將可以提供高性能的匯流媒體內容，并通過ID應用程序成為個人身份鑒定設備。它也可以接受高分辨率的電影和電視節目，從而成為合并廣播和通信的新基礎設施中的一個紐帶。此外，4G的無線即時連接等某些服務費用將比3G便宜。還有，4G有望集成不同模式的無線通信——從無線局域網和藍牙等室內網絡、蜂窩信號、廣播電視到衛星通信，移動用戶可以自由地從一個標準漫游到另一個標準。

??? 4G通信技術并沒有脫離以前的通信技術，而是以傳統通信技術為基礎，并利用了一些新的通信技術，來不斷提高無線通信的網絡效率和功能的。如果說現在的3G能為我們提供一個高速傳輸的無線通信環境的話，那么4G通信將是一種超高速無線網絡，一種不需要電纜的信息超級高速公路，這種新網絡可使電話用戶以無線及三維空間虛擬實境連線。

與傳統的通信技術相比，4G通信技術最明顯的優勢在于通話質量及數據通信速度。然而，在通話品質方面，目前的移動電話消費者還是能接受的。隨著技術的發展與應用，現有移動電話網中手機的通話質量還在進一步提高。數據通信速度的高速化的確是一個很大優點，它的最大數據傳輸速率達到100Mbit/s，簡直是不可思議的事情。另外由于技術的先進性確保了成本投資的大大減少，未來的4G通信費用也要比目前的通信費用低。

??? 4G通信技術將是繼第三代以后的又一次無線通信技術演進，其開發更加具有明確的目標性：提高移動裝置無線訪問互聯網的速度--據3G市場分三個階段走的的發展計劃，3G的多媒體服務在10年后將進入第三個發展階段，此時覆蓋全球的3G網絡已經基本建成，全球25%以上人口使用第三代移動通信系統。在發達國家，3G服務的普及率更將超過60%，那么這時就需要有更新一代的系統來進一步提升服務質量。

??? 為了充分利用4G通信給我們帶來的先進服務，我們還必須借助各種各樣的4G終端才能實現，而不少通信營運商正是看到了未來通信的巨大市場潛力，他們現在已經開始把眼光瞄準到生產4G通信終端產品上，例如生產具有高速分組通信功能的小型終端、生產對應配備攝像機的可視電話以及電影電視的影像發送服務的終端，或者是生產與計算機相匹配的卡式數據通信專用終端。有了這些通信終端后，我們手機用戶就可以隨心所欲的漫游了，隨時隨地的享受高質量的通信了。

??? 第四代通信技術的主要優勢

??? 如果說2G、3G通信對于人類信息化的發展是微不足道的話，那么未來的4G通信卻給了我們真正的溝通自由，并將徹底改變我們的生活方式甚至社會形態。目前正在構思中的4G通信具有下面的特征：

??? 1、通信速度更快

??? 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。從移動通信系統數據傳輸速率作比較，第一代模擬式僅提供語音服務；第二代數位式移動通信系統傳輸速率也只有9.6Kbps，最高可達32Kbps，如PHS；而第三代移動通信系統數據傳輸速率可達到2Mbps；專家則預估，第四代移動通信系統可以達到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以達到每秒高達100Mbps速度傳輸無線信息，這種速度將相當于目前手機的傳輸速度的1萬倍左右。

??? 2、網絡頻譜更寬

??? 要想使4G通信達到100Mbps的傳輸，通信營運商必須在3G通信網絡的基礎上，進行大幅度的改造和研究，以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的蜂窩系統的帶寬高出許多。據研究4G通信的AT&T的執行官們說，估計每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA3G網路的20倍。

??? 3、通信更加靈活

??? 從嚴格意義上說，4G手機的功能，已不能簡單劃歸“電話機”的范疇，畢竟語音資料的傳輸只是4G移動電話的功能之一而已，因此未來4G手機更應該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機從外觀和式樣上，將有更驚人的突破，我們可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋，以方便和個性為前提，任何一件你能看到的物品都有可能成為4G終端，只是目前我們還不知應該怎么稱呼它。未來的4G通信將使我們不僅可以隨時隨地通信，更可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像，當然更可以和從未謀面的陌生人網上聯線對打游戲。也許你將有被網上定位系統永遠鎖定無處遁形的苦惱，但是與它據此提供的地圖帶來的便利和安全相比，這簡直可以忽略不計。

??? 4、智能性能更高

??? 第四代移動通信的智能性更高，不僅表現在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，例如對菜單和滾動操作的依賴程度將大大降低，更重要的4G手機可以實現許多難以想象的功能。例如4G手機將能根據環境、時間以及其他設定的因素來適時地提醒手機的主人此時該做什么事，或者不該做什么事，4G手機可以將電影院票房資料，直接下載到PDA之上，這些資料能夠把目前的售票情況、座位情況顯示得清清楚楚，大家可以根據這些信息來進行在線購買自己滿意的電影票；4G手機可以被看作是一臺手提電視，用來看體育比賽之類的各種現場直播。

??? 5、兼容性能更平滑

??? 要使4G通信盡快地被人們接受，不但考慮的它的功能強大外，還應該考慮到現有通信的基礎，以便讓更多的現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，從這個角度來看，未來的第四代移動通信系統應當具備全球漫游，接口開放，能跟多種網絡互聯，終端多樣化以及能從第二代平穩過渡等特點。

??? 6、提供各種增殖服務

??? 4G通信并不是從3G通信的基礎上經過簡單的升級而演變過來的，它們的核心建設技術根本就是不同的，3G移動通信系統主要是以CDMA為核心技術，而4G移動通信系統技術則以正交多任務分頻技術(OFDM)最受矚目，利用這種技術人們可以實現例如無線區域環路(WLL)、數字音訊廣播(DAB)等方面的無線通信增殖服務；不過考慮到與3G通信的過渡性，第四代移動通信系統不會在未來僅僅只采用OFDM一種技術，CDMA技術將會在第四代移動通信系統中，與OFDM技術相互配合以便發揮出更大的作用，甚至未來的第四代移動通信系統也會有新的整合技術如OFDM/CDMA產生，前文所提到的數字音訊廣播，其實它真正運用的技術是OFDM/FDMA的整合技術，同樣是利用兩種技術的結合。因此未來以OFDM為核心技術的第四代移動通信系統，也將會結合兩項技術的優點，一部份將是以CDMA的延伸技術。

??? 7、實現更高質量的多媒體通信

??? 盡管第三代移動通信系統也能實現各種多媒體通信，但未來的4G通信能滿足第三代移動通信尚不能達到的在覆蓋范圍、通信質量、造價上支持的高速數據和高分辨率多媒體服務的需要，第四代移動通信系統提供的無線多媒體通信服務將包括語音、數據、影像等大量信息透過寬頻的信道傳送出去，為此未來的第四代移動通信系統也稱為“多媒體移動通信”。第四代移動通信不僅僅是為了因應用戶數的增加，更重要的是，必須要因應多媒體的傳輸需求，當然還包括通信品質的要求。總結來說，首先必須可以容納市場龐大的用戶數、改善現有通信品質不良，以及達到高速數據傳輸的要求。

??? 8、頻率使用效率更高

??? 相比第三代移動通信技術來說，第四代移動通信技術在開發研制過程中使用和引入許多功能強大的突破性技術，例如一些光纖通信產品公司為了進一步提高無線因特網的主干帶寬寬度，引入了交換層級技術，這種技術能同時涵蓋不同類型的通信接口，也就是說第四代主要是運用路由技術(Routing)為主的網絡架構。由于利用了幾項不同的技術，所以無線頻率的使用比第二代和第三代系統有效得多。按照最樂觀的情況估計，這種有效性可以讓更多的人使用與以前相同數量的無線頻譜做更多的事情，而且做這些事情的時候速度相當快。研究人員說，下載速率有可能達到5Mbps到10Mbps。

??? 9、通信費用更加便宜

??? 由于4G通信不僅解決了與3G通信的兼容性問題，讓更多的現有通信用戶能輕易地升級到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端的通信技術，這些技術保證了4G通信能提供一種靈活性非常高的系統操作方式，因此相對其他技術來說，4G通信部署起來就容易迅速得多；同時在建設4G通信網絡系統時，通信營運商們將考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上，采用逐步引入的方法，這樣就能夠有效地降低運行者和用戶的費用。據研究人員宣稱，4G通信的無線即時連接等某些服務費用將比3G通信更加便宜。

??? 第四代通信技術存在的缺陷

??? 對于現在的人來說，未來的4G通信的確顯得很神秘，不少人都認為第四代無線通信網絡系統是人類有史以來發明的最復雜的技術系統，的確第四代無線通信網絡在具體實施的過程中出現大量令人頭痛的技術問題，大概一點也不會使人們感到意外和奇怪，第四代無線通信網絡存在的技術問題多和互聯網有關，并且需要花費好幾年的時間才能解決。總的來說，要順利、全面地實施4G通信，將可能遇到下面的一些困難：

1、標準難以統一

??? 雖然從理論上講，3G手機用戶在全球范圍都可以進行移動通信，但是由于沒有統一的國際標準，各種移動通信系統彼此互不兼容，給手機用戶帶來諸多不便。因此，開發第四代移動通信系統必須首先解決通信制式等需要全球統一的標準化問題，而世界各大通信廠商將會對此一直在爭論不休。

??? 2、技術難以實現

??? 盡管未來的4G通信能夠給人帶來美好的明天，但是別指望立刻就能用上這種技術，大約還需要5年左右的時間這項技術才能發布。據研究這項技術的開發人員而言，要實現4G通信的下載速度還面臨著一系列技術問題。例如，如何保證樓區、山區，及其它有障礙物等易受影響地區的信號強度等問題。日本DoCoMo公司表示，為了解決這一問題，公司將對不同編碼技術和傳輸技術進行測試。另外在移交方面存在的技術問題，使手機很容易在從一個基站的覆蓋區域進入另一個基站的覆蓋區域時和網絡失去聯系。由于第四代無線通信網絡的架構相當復雜，這一問題顯得格外突出。不過，行業專家們表示，他們相信這一問題可以得到解決，但需要一定的時間。

??? 3、容量受到限制

??? 人們對未來的4G通信的印象最深的莫過于它的通信傳輸速度將會得到極大提升，從理論上說其所謂的每秒100MB的寬帶速度，比目前手機信息傳輸速度每秒10KB要快1萬多倍，但手機的速度將受到通信系統容量的限制，如系統容量有限，手機用戶越多，速度就越慢。據有關行家分析，4G手機將很難達到其理論速度。如果速度上不去，4G手機就要大打折扣。

??? 4、市場難以消化

??? 有專家預測在10年以后，第三代移動通信的多媒體服務將進入第三個發展階段，此時覆蓋全球的3G網絡已經基本建成，全球25%以上人口使用第三代移動通信系統，第三代技術仍然在緩慢地進入市場，到那時整個行業正在消化吸收第三代技術，對于第四代移動通信系統的接受還需要一個逐步過渡的過程。另外，在過渡過程中，如果4G通信因為系統或終端的短缺而導致延遲的話，那么號稱5G的技術隨時都有可能威脅到4G的贏利計劃，此時4G漫長的投資回收和贏利計劃將變得異常的脆弱。

??? 5、設施難以更新

??? 在部署4G通信網絡系統之前，覆蓋全球的大部分無線基礎設施都是基于第三代移動通信系統建立的，如果要向第四代通信技術轉移的話，那么全球的許多無線基礎設施都需要經歷著大量的變化和更新，這種變化和更新勢必減緩4G通信技術全面進入市場、占領市場的速度。而且到那時，還必須要求3G通信終端升級到能進行更高速數據傳輸及支持4G通信各項數據業務的4G終端，也就是說4G通信終端要能在4G通信網絡建成后及時提供，不能讓通信終端的生產滯后于網絡建設。但根據目前的事實來看，在4G通信技術全面進入商用之日算起的二三年后，消費者才有望用上性能穩定的4G通信手機。

??? 6、其他相關困難

??? 因為手機的功能越來越強大，而無線通信網絡也變得越來越復雜，同樣4G通信在功能日益增多的同時，它的建設和開發也將會遇到比以前系統建設更多的困難和麻煩。例如每一種新的設備和技術推出時，其后的軟件設計和開發必須及時能跟上步伐，才能使新的設備和技術得到很快推廣和應用，但遺憾的是4G通信目前還只處于研究和開發階段，具體的設備和用到的技術還沒有完全成型，因此對應的軟件開發也將會遇到困難；另外費率和計費方式對于4G通信的移動數據市場的發展尤為重要，例如WAP手機推出后，用戶花了很多的連接時間才能獲得信息，而按時間及信息內容的收費方式使用戶難以承受，因此必須及早慎重研究基于4G通信的收費系統，以利于市場發展。還有4G通信不僅需要區分語音流量和互聯網數據，還需要具備能到數據傳輸速度很慢的第三代無線通信網絡上平穩使用的性能，這就需要通信營運商們必須能找到一個很好的解決這些問題的方法，而要解決辦法就必須首先在大量不同的設備上精確執行4G規范，要做到這一點，也需要花費好幾年的時間。況且到了4G通信真正開始推行時，熟悉4G通信業務的經驗和專門技術人才還不多，這樣同樣也會延緩4G通信在市場上迅速推廣的速度，因此到時對于設計、安裝、運營、維護4G通信的專門技術人員還須早日進行培訓。

??? 第四代通信技術的發展展望

??? 在新一代技術剛推出市場之后，更高的技術應用已經在實驗室進行研發。目前日本的NTTDoCoMo公司已經表示，4G通信的試驗網絡已經部署在公司的橫須賀研發園內，該網絡集結了試驗基站和移動終端，同時NTTDoCoMo公司還表示，4G通信服務將于2010年推出，網絡的下載速度可以達到100Mbps，上載速度為20Mbps。美國AT&T公司推出的4G通信網絡的試驗，據說可以配合目前的EDGE進行無線上傳，并通過OFDM技術達到快速下載的目的。美國AT&T公司聲稱大約還需要五年，這項技術才能發布；再有十年左右的時間，4G才能真正投入到商用階段。在去年二月份，歐洲的四家移動設備生產商——阿爾卡特、愛立信、諾基亞和西門子組成了世界無線研究論壇(WWRF)，以研究3G以后的發展方向。WWRF預計4G技術將在2010年開始投入應用。這一代通信技術可以將不同的無線局域網絡和通信標準，手機信號，無線電通信和電視廣播以及衛星通信結合起來，這樣手機用戶就可以隨心所欲的漫游了。目前在歐洲地區，無線區域回路與數字音訊廣播已針對其室內(Indoor)應用而進行相關的研發，測試項目包括10Mbps與MPEG影像傳輸應用，而第四代移動通信技術則將會是現有兩項研發技術的延伸，先從室內技術開始，再逐漸擴展到室外的移動通信網路。愛立信公司的一位高級官員表示，該公司在經濟不景氣的情況下不會減少研發第四代無線通訊技術的預算的，該公司的負責人同時表示，該公司的研發工作具有3-10年的前瞻性，暫時的需求不振不會使該公司放慢研究的速度。

??? 國際電信聯盟無線電通信部也已經達成共識，將把移動通信系統同其他系統結合起來，在2010年之前是數據傳輸數率達到100Mbps。對于更高級的3G系統，ITU決定同時發展IMT-2000的兩個標準——提高數據包和聲音文件的傳輸速率——被日本NTTDoCoMo和J-Phone兩家公司采用的WCDMA將能最大達到8Mbps的下在速率，而CDMA2000系統也將達到2.4Mbps的速率。同時ITU對外發表聲明說目前第四代移動通信的頻段尚未被討論與制訂，不過原則上將會是以高頻段頻譜為主，另外也將會使用到微波相關的技術與頻段。

??? 我們有理由相信，第四代無線通信網絡技術將會給我們未來的生活帶來無限美好的期待！