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发信人: superfighter (沙漠风暴), 信区: Communication
标  题: 走近4G
发信站: 哈工大紫丁香 (Fri Nov  7 23:20:39 2003), 站内信件


                             走近4G 

                                   重庆移动通信公司 陈雁 叶凌伟 

　　3G还有多远？说法很难统一，就算我们已经能够看到了3G在某些地区的应用。现在说
4G是不是太早？疑惑当然存在。但对于最终用户，最关键的还是服务和应用，而不是技术
与概念。所以还是让我们一起走近4G，看看它能给人们带来什么？ 

4G 发展背景 

　　信息科技高速发展的今天，很难预见10年或者更远时间以后，我们的通信世界将会变
成什么样子，但可以肯定的是，10年后的固定电信服务将大部分转移到移动通信和Intern
et网上，像当前固定电话之类的简单通信方式将逐渐被实时的、宽带的以及无缝覆盖的多
媒体通信所取代。虽然目前人们正在翘首企盼3G，以NTT DoCoMo的FOMA服务为代表的第三
代移动通信（3G）服务也刚刚起步不久，现阶段提出快速演进到4G似乎为时过早，但目前
3G的标准之争以及3G不能完全满足人们的多媒体通信的需求，已经迫使人们加强了对4G的
关注和研究。 

　　虽然4G对大多数人来说还很新鲜，但是4G并非近期才提出的概念，它已经酝酿了接近
10年的时间。早在20世纪90年代初期，欧洲就开始对4G进行研究，并打算研究出能满足20
20年移动通信需求的超高速率移动通信技术。研究的结果是起草了一个称之为移动宽带系
统MBS的粗略标准。虽然关于该标准还有许多问题需要解决，但可以肯定的是，该网络将是
一个采用高频段小蜂窝结构、速率可以达到100Mbps的网络，只是由于各方面条件的限制，
当时未能进一步解释如何在移动电话上实现100Mbps的速率。 

　　2000年10月6日，在加拿大蒙特利尔市成立了IMT 2000 and Beyond工作组, 这是由国
际电信联盟(ITU)发起的，旨在统一全球移动通信标准的工作组。2001年8月，以欧美5大通
信设备制造商（法国阿尔卡特、瑞典爱立信、美国摩托罗拉、芬兰诺基亚、德国西门子）
为中心成立了无线世界研究论坛（WWRF），该论坛作为全球范围内探讨、研究4G标准的一
个非营利组织，正在积极地推进4G标准的制订以及相关技术的发展。根据4G移动论坛提供
的资料，截止到2002年底，全球各大公司在4G上的投资将超过300亿。并且，与以前的各代
通信系统不同，4G将不再仅仅提供蜂窝通信相关的产品。 

　　4G不同于1G、2G以及3G的网络，4G网络将是一个把话音抛在一边的纯数据网络，话音
将完全被未来的多媒体服务或是虚拟现实的服务所取代，其在整个通道中所占用的带宽将
显得微不足道。因此，相对3G而言，4G网络至少应该提升50倍的吞吐量，使得以数据为中
心的网络往前迈进一步。 

　　在不久的将来，4G在业务上、功能上、频宽上均有别于3G，应该是将所有无线服务联
合在一起，能在任何地方接入互联网，还具有卫星通信、定位定时、数据收集、远程控制
等综合功能。由于3G在室内静止的通信环境下传输速度上限为2Mbps，这种带宽对多媒体通
信来说很可能会迅速达到饱和，所以4G将会是多功能集成的宽带移动通信系统，是宽带接
入IP的系统。到时候4G将能提供更高的带宽、更快的传输速率以及在此基础上大量的多媒
体与互联网应用，并诞生出全新的未来移动商务概念。 

4G 研究内容 

4G的研究主要包括以下六个方面： 

（1）与其他网络的互联技术及相关理论；

（2）无线接口的各种方案研究与实现 ； 

（3）无线资源的充分利用及相关研究； 

（4）移动管理的策略、方法及实现； 

（5）用户群、相关法规、安全和保密问题的研究和实现技术； 

（6）移动设备、终端等的制造工艺，系统功能的自动升级。 

　　在4G的研究中，可能要涉及的技术包括：调制技术与信号传输、软件无线电技术、智
能天线技术、光纤无线电技术、网络结构与协议以及EMC（电磁兼容性）和防止对人体的危
害的技术等。 

通向4G 的技术 

1． MBS系统 

　　MBS（移动宽带系统）系统是欧洲在对4G研究的诸多技术中最为先进、最为引人注目的
项目，其设计初衷是研究一种具有低等待延时、有保证的QoS ，数据速率可达到155Mbps的
蜂窝通信系统，该系统在研究之初就提出，其日后的传输速率需要比现有的各种技术都要
快1000倍左右。 

　　MBS最初建于1995年，虽然可以通过几个链路的捆绑达到更高的速率，但其最初的数据
速率只有E3（34Mbps）。该项目在室内、室外均进行了测试（包括以每小时30英里的车速
在城区进行测试）。MBS系统的物理层是基于在2G中广泛采用的多种TDMA技术，其高层则基
于ATM，主要是因为当时ATM协议被认为是将来会使用的网络协议。 

　　最初人们预计将于2010年部署MBS网络，到2020年后该网络将有着广泛的业务应用。但
是在该系统的研究过程中也对相关规范做了修改，其物理层不再使用TDMA技术，而是将基
于OFDM（正交频分复用），以抵抗由无线多径问题产生的干扰；其高层则放弃了ATM，转而
采用IPv6。 

　　该系统最初打算使用60GHz 的频带，但是其覆盖局限于100米，因此，一个全国性的网
络将需要数以百万的基站，每个基站系统都位于很小的蜂窝区中。欧洲的无线相关组织也
曾考虑采用40GHz的频带，该频带下的蜂窝小区半径将比采用60GHz的蜂窝小区要大，而且
成本也要低一些。 

　　根据物理学定理，速率越高，其所需的频谱也就越大：在每个方向，窄带CDMA使用1.
25MHz的频谱，W-CDMA占用5MHz，而MBS原型需要160 MHz，这也是为什么MBS需要寻找以前
未使用过的40GHz或者60GHz的频段的主要原因。 

2．HSDPA系统 

　　正如现有的将包交换技术融入到数字蜂窝通信系统的升级被称为2.5G一样，改进的3G
版本被称为3.5G。高速下行包接入（HSDPA）技术采用更优的调制技术达到10Mbps的速率。
蜂窝中的所有用户共享系统的容量，但是是采用一种被称之为“极度不公平”的有效的方
式。该方式不是像通常一样分配同样的带宽，而是为那些处于非干扰区的用户提供更多的
带宽。 

　　HSDPA的缺陷是只与W-CDMA协同工作，而W-CDMA作为3G的三大技术标准之一，在欧洲和
日本采用比较广泛，而在美国，许多运营商正在采用的却是窄带CDMA系统。 

3．MMDS系统 

　　4G的另一个可能的候选方案是多点多信道分配系统（MMDS），该系统采用类似蜂窝网
络的点到多点的结构。它采用的频率与3G的频率几乎相同，而且其覆盖距离也近似—大约
35英里。其最大的数据速率不足10Mbps——更精确的数据速率依赖于服务提供商。 

　　但是固定无线接入有其固有的缺陷：需要在链路端到端之间能视距传输，而且必须安
装专业的无线技术设备。虽然终端设备大多数是用户私有的，但是这些用户不能将终端设
备与某个运营商的设备对接，也不能漫游到其他运营商的蜂窝网络中。不过，可喜的是所
有这些问题最终都将会得到解决。IEEE正在致力于MMDS标准802.16a的研究，该标准将进一
步增加系统的互操作性。 

　　但是MMDS并非宽带无线接入的惟一方案，频谱的短缺还可能会将MMDS最终排挤出局。
 

4．WLAN 

　　当前接入互联网最快的方式是通过基于IEEE 802.11b（Wi-Fi）标准。虽然其销售商们
宣称其系统容量可达到6Mbps或者接近11Mbps，但是该技术充其量也只能算做3.5G的技术。
 

　　两种新技术可以将ＷLAN的数据速率提升到更高。802.11a标准的实际速率可达到31Mb
ps，而且其现有产品已经能支持该速率并将力争支持72Mbps。 

　　欧洲目前还存在一个可选的系统，HiperLAN2，该系统与802.11a在物理层上几乎是相
同的：两者通过在5GHz频带内的OFDM技术都提供相同的数据速率，它们的区别在于HiperL
AN2适用于WAN和LAN，包括更先进的服务质量和漫游特性。这也促进IEEE在802.11a中增添
相同的特性。不管最终大多数用户将采用哪个系统，都将导致与4G的某些相似性。目前已
经有一些服务提供商通过现有的802.11b技术提供接入服务。与蜂窝移动通信系统不同，8
02.11b是一个真正的全球性标准。 

　　有些蜂窝移动通信运营商正试图开展WLAN业务，采用现有的计费体系和客户关系系统
为WLAN用户提供捆绑的蜂窝电话服务和802.11b服务。如Telia和Sonera公司，它们已经配
置了几百个接入点。 

　　困扰基于LAN的无线接入技术的问题与60GHz频段的MBS系统一样—每个接入点或者基站
的覆盖范围非常小，意味着这些技术只能受限于那些热点地区，像机场的休息室、会议中
心和宾馆等。 

　　使用WLAN，网络管理者可能会担心在与其他网络互联时带来的安全问题，但是这可以
通过诸如VPN方式对所有专网流量进行加密等方式来保证无线接入的安全性。 

5．其他 

　　IEEE正在研究称之为高速未授权的城域网（HUMAN）。欧洲的一些运营商，特别是英国
电信将此称为4G应用。该技术是在端到端的链路上采用802.11a的无线本地环路。建筑物中
的膝上型电脑用户和蜂窝通信用户能够通过802.11a局域网进行通信，然后通过屋顶的转发
器将信息转发到外界的网络中去。 

　　802.11a 和HUMAN 仍然需要有线链路将无线LAN接入点连接到屋顶的转发器。ETSI正在
研究可以不需要这些有线连接的系统，从而使得分布式网络完全无线。该项技术称之为宽
带无线接入网络（BRAN），该系统定义了HiperLAN的点对点版本，称之为HiperAccess，和
另一项全新的称之为HiperLink的技术。HiperLink目的是想替代建筑物内的有线系统，采
用17GHz频段的固定链路连接接入点。当WLAN处于移动状态下，这一情况会变得有些复杂。
诸如此类的网络中，还需要依赖一些新的体系结构，该体系结构正处在由IEEE和欧洲的一
个称为移动IP网络开发组的团体共同开发的过程中。 

展望4G 

　　目前，许多发达国家已经着手研制第四代移动通信的标准和产品。美国AT&T公司已经
在实验室中研究4G技术，其目的是提高蜂窝电话和其他移动设备访问互联网的速率，预计
大约五年以后，这项技术即可面世。日本的MT DoCoMo公司在大力推进3G的同时，也在积极
进行4G研究，并计划在2006年使4G得以实现。因此，虽然3G还未大面积铺开，但4G的曙光
已经出现，相信在4G通信世界里，人们的生活会变得更加精彩。 (计算机世界报 第21期)


摘自《China通信网》  

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※ 来源:．哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn [FROM: 218.9.122.59]