4G
名詞解釋
4G是第四代移動通信及其技術的簡稱，是集3G與WLAN於一體並能夠傳輸高質量視頻圖像以及圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下的技術產品。 4G系統能夠以100Mbps的速度下載，比撥號上網快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，並能夠滿足幾乎所有用戶對於無線服務的要求。而在用戶最為關注的價格方面，4G與固定寬帶網絡在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活機動，用戶完全可以根據自身的需求確定所需的服務。此外，4G可以在DSL和有線電視調製解調器沒有覆蓋的地方部署，然後再擴展到整個地區。 很明顯，4G有着不可比擬的優越性。
4G的發展背景
通信技術日新月異，給人們帶來不少享受。隨着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，因此有理由期待這種第四代移動通信技術給人們帶來更加美好的未來。
所有技術的發展都不可能在一夜之間實現，從GSM、GPRS到第4代，需要不斷演進，而且這些技術可以同時存在。人們都知道最早的移動通信電話用的模擬蜂窩通信技術，這種技術只能提供區域性語音業務，而且通話效果差、保密性能也不好，用戶的接聽範圍也是很有限。隨着移動電話迅猛發展，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範圍在900～1800MHz之間的數字移動電話系統，頻率為1800MHz的系統也被美國採納。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，並具備容量大，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），一般採用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手機用戶在全球範圍都可以進行移動通信，但是由於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的推出標誌着人們在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分組數據接入服務。
在這之後，通信運營商們又要推出EDGE技術，這種通信技術是一種介於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，象徵着3G通信的標誌技術WCDMA也可能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，計算機中應用的任何媒體都能通過無線網絡輕鬆的傳遞。WCDMA通過有效的利用寬頻帶，不僅能順暢的處理聲音、圖像數據、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像。人們之間溝通的瓶頸會由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，無線通信技術最終可能邁向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，今後十年會是3G移動通信系統正興的時期，或許到了十年以後會是第四代移動通信的天下。但人們不難發現每一個不同的移動通信系統均會有重複性的時間點，大約每十年就有一項技術更新，不過隨着通信科技的日新月異，或許轉變會更快、時間也會更短。對於移動通信服務業者、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，以適應市場需求。
4G TD-LTE將風卷中國無線寬帶市場
正當長期演進技術Long-Term Evolution (LTE)和WiMax在全球電信業大力推進時，前者（LTE）也是最強大的4G 移動通訊主導技術，正異軍突起，迅速占領中國市場。雖然Qualcomm 和Yota兩家公司的TD-LTE尚未成熟，但很多國內外的無線運營公司都相繼轉向TD-LTE。
IBM數據顯示，67%運營商正考慮使用LTE，因為這是他們未來市場的主要來源。上述消息也證實了IBM的這一說法。而只有8%的運營商考慮使用WiMAX。儘管WiMax 可以給其客戶提供市場上傳輸速度最快的網絡，但仍然不是LTE技術的競爭對手。
TD-LTE是第一個4G無線移動寬帶網絡數據標準，由中國最大的電信運營商--中國移動修訂與發布。在進行一系列的現場試驗後，預計在未來2年內步入商用期。愛立信副總裁Ulf Ewaldsson說：「中國工信部和中國移動將在今年第四季度進行大規模現場試驗，屆時，愛立信將助之一臂之力。」
4G的概念介紹
就在3G通信技術正處於醞釀之中時，更高的技術應用已經在實驗室進行研發。因此在人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。那麼到底什麼是4G通信呢？
到2009年為止人們還無法對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，有一點人們能夠肯定的是4G通信可能是一個比3G通信更完美的新無線世界，它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手機可以提供高性能的匯流媒體內容，並通過ID應用程序成為個人身份鑑定設備。它也可以接受高分辨率的電影和電視節目，從而成為合併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會比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遊到另一個標準。
4G通信技術並沒有脫離以前的通信技術，而是以傳統通信技術為基礎，並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3G能為人們提供一個高速傳輸的無線通信環境的話，那麼4G通信會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於通話質量及數據通信速度。然而，在通話品質方面，移動電話消費者還是能接受的。隨着技術的發展與應用，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。另外由於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2009年通信費用低。
4G通信技術是繼第三代以後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年後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服務的普及率更超過60%，那麼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通信給人們帶來的先進服務，人們還必須藉助各種各樣的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。有了這些通信終端後，人們手機用戶就可以隨心所欲的漫遊了，隨時隨地的享受高質量的通信了。
4G系統網絡結構及其關鍵技術
4G移動系統網絡結構可分為三層：物理網絡層、中間環境層、應用網絡層。物理網絡層提供接入和路由選擇功能，它們由無線和核心網的結合格式完成。中間環境層的功能有QoS映射、地址變換和完全性管理等。物理網絡層與中間環境層及其應用環境之間的接口是開放的，它使發展和提供新的應用及服務變得更為容易，提供無縫高數據率的無線服務，並運行於多個頻帶。這一服務能自適應多個無線標準及多模終端能力，跨越多個運營者和服務，提供大範圍服務。第四代移動通信系統的關鍵技術包括信道傳輸；抗干擾性強的高速接入技術、調製和信息傳輸技術；高性能、小型化和低成本的自適應陣列智能天線；大容量、低成本的無線接口和光接口；系統管理資源；軟件無線電、網絡結構協議等。第四代移動通信系統主要是以正交頻分復用（OFDM）為技術核心。OFDM技術的特點是網絡結構高度可擴展，具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以提供無線數據技術質量更高（速率高、時延小）的服務和更好的性能價格比，能為4G無線網提供更好的方案。例如無線區域環路（WLL）、數字音訊廣播（DAB）等，預計都採用OFDM技術。4G移動通信對加速增長的廣帶無線連接的要求提供技術上的回應，對跨越公眾的和專用的、室內和室外的多種無線系統和網絡保證提供無縫的服務。通過對最適合的可用網絡提供用戶所需求的最佳服務，能應付基於因特網通信所期望的增長，增添新的頻段，使頻譜資源大擴展，提供不同類型的通信接口，運用路由技術為主的網絡架構，以傅利葉變換來發展硬件架構實現第四代網絡架構。移動通信會向數據化，高速化、寬帶化、頻段更高化方向發展，移動數據、移動IP預計會成為未來移動網的主流業務。
4G的主要優勢
如果說2G、3G通信對於人類信息化的發展是微不足道的話，那麼未來的4G通信卻給了人們真正的溝通自由，並徹底改變人們的生活方式甚至社會形態。2009年在構思中的4G通信具有下面的特徵：
1、通信速度更快
由於人們研究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徵莫過於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，這種速度會相當於2009年最新手機的傳輸速度的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信道會占有100MHz的頻譜，相當於W-CDMA 3G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」的範疇，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隻小型電腦了，而且4G手機從外觀和式樣上，會有更驚人的突破，人們可以想象的是，眼鏡、手錶、化妝盒、旅遊鞋，以方便和個性為前提，任何一件能看到的物品都有可能成為4G終端，只是人們還不知應該怎麼稱呼它。未來的4G通信使人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遊戲。也許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，不僅表現於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會大大降低，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麼事，或者不該做什麼事，4G手機可以把電影院票房資料，直接下載到PDA之上，這些資料能夠把售票情況、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台手提電視，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通信儘快地被人們接受，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遊，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、提供各種增值服務
4G通信並不是從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採用OFDM一種技術，CDMA技術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，也會結合兩項技術的優點，一部分會是以CDMA的延伸技術。
7、實現更高質量的多媒體通信
儘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範圍、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製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幹帶寬寬度，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。由於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
由於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，通信營運商們會考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上，採用逐步引入的方法，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會比3G通信更加便宜。
參考文獻
- ↑ 漢字——中華文化的獨特符號，搜狐，2017-12-14
- ↑ 漢字——中華文明的基因，搜狐，2020-12-12