2013年12月4日工信部正式向国内三大运营商发布4G牌照,中国移动、中国电信和中国联通均获得TD-LTE牌照,至此中国移动互联网的4G时代正式拉开了序幕。目前,很多企业及政府纷纷把新建信息化项目的矛头指向4G,那么我们有必要深入了解一下4G技术在我国发展的现状。
一、”4G”的概念与特点
4G指的是第四代移动通信技术,是集3G与WLAN于一体,并能够传输高质量视频图像,它的图像传输质量与高清晰度电视相差无几,能够满足几乎所有用户对于无线业务的要求,其特点是:
(1)通信速度快: 4G理论上能够以100Mbps的速度下载,上传的速度也能达到20Mbps。
(2)网络频谱宽:每个4G信道占有100MHz的频谱,相当于W-CDMA 3G网络的20倍。
(3)兼容性平滑:4G通信系统具备全球漫游、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从2G平稳过渡等特点。
(4)能实现高质量多媒体通信:可将语音、数据、影像等通过无线传输,也被称为多媒体移动通信。
(5)网络升级成本低:4G不仅解决了与3G的兼容性问题 ,同时还引入了许多尖端通信技术,实现起来更加容易;在建设4G通信网络系统时,通信运营商们可在3G通信网络的基础上实施,从而有效地降低运营成本。
二、4G与3G技术的对比
要了解4G与3G技术的区别,首先需了解3G的概念。3G(3rd Generation)指第三代移动通信技术,与前两代系统相比,第三代移动通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务,目前国际电联接受的3G标准主要有:WCDMA、CDMA2000与 TD-SCDMA三种。其与4G技术的区别重点在于以下几方面:
(一)核心技术不同
3G系统主要以CDMA为核心技术。CDMA是将相互正交的不同的码分配给不同用户调制信号, 实现多用户同时使用同一频率接入系统。4G系统的核心技术OFDM属于多载波调制(MCM),它将指配的信道分成许多正交子信道,在每个子信道上进行窄带调制和传输,同时每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,使得每个子信道上的能够平坦性衰落,从而可消除符号间干扰,信道均衡也变得更加容易。
(二)结构层次变化
3G的网络是严格的分层结构,一般包括核心网、接入网和用户设备三部分。核心网负责中央交换、数据传输及提供业务,接入网负责移动用户接入到核心网中,用户即终端设备通过标准无线接口与接入网相连从而获取业务应用服务。4G采用单一的全球范围的蜂窝核心网来取代3G多点的蜂窝网络,其采用全数字全IP技术,核心网可支持IEEE802.11a 、WCDMA、 Bluetooth等不同接入方式 ,每个用户设备拥有唯一识别码,通过分层结构实现异构系统间的相互操作。
(三)新技术的应用
与3G系统相比,4G系统使用了超链接、分组无线网络、智能频谱动态分配、软件无线电及多输入输出等众多新技术,可以实现频谱的高效使用、带宽实现动态分配、无线应用更加安全。
超链接技术可以使来自不同网络的信号与动态自适应网络进行无缝连接。
分组无线网络,分组无线网络与传统蜂窝网络相比没有基站,所有节点分布式运行,并有路由器的路由功能,可向邻居节点发射或转发分组数据。
智能频谱动态分配技术,它包括高效的自适应调制与编码、混合多址接入、兼顾频谱和数据的链路层以及多层资源管理,可提供更大带宽,并有效使用。
软件无线电技术就是将硬件作为其通用基本平台,把尽量多的无线及个人通信功能通过软件来实现,是一种用软件来实现物理层连接的无线通信方式。
多输入输出技术,该技术在发射和接收端采用多个天线,和现有的2G、3G移动通信基站的天线一发两收的结构相比,其优点是降低了码间干扰、提高了空间分集增益、提高了无线信道容量和频谱利用率。
三、应用4G技术项目应注意的问题
应用4G无线网络已成为当今的热门话题,尽管我国目前已进入4G的高速发展时代,但要真正想将应用4G的技术项目在近期内投入运行,还需注意以下几点:
(一)了解开发软件最终用户所处实际环境
(1)了解4G基站建设情况。虽然目前4G的建设速度很快,以北京为例每天大约会新建30个左右基站,能够覆盖2-3平方公里区域,但国内其他地区4G网络建设速度未必如此迅速,如果新开发的项目所承载的业务需在非市区甚至偏远地区办理,期盼4G网络完全覆盖,短期内还很难实现。
(2)了解4G的信号覆盖范围。因为4G的特点是低功率、高密度,信号至多能穿透2-3堵墙,如地铁或室内就可能没有信号,如果想要运营商是单独架设室内分系统,则应考虑的施工布线及各类审批问题,工期难以保证。
(3)清楚周边用户数量。4G对于具体的用户来说,能够享受到的网速,是由相同基站覆盖下同一时间上网人数来决定的,上网人数越多速度越慢,虽然不同的基站带宽可能不同,一般来说周边上网人数较为密集的地区,通讯运营商会分配较大的带宽,但在上网高峰时段,可能还是会显得杯水车薪,所以对网络带宽有严格要求的用户需要注意。
(二)了解4G应用资费
一般情况下,运营商在向社会各类组织机构提供相同数据服务价格会比为普通百姓用户高出很多。而目前的情况以中国移动为例,提供给百姓的4G手机上网套餐费用惊人,并且是以流量计算一种方式,按常理推论如果机构使用4G上网,费用则会更高,如果忘记关闭系统,流量达到上限后,系统可能会被运营商被动关闭,这样会导致无法办理业务而造成更严重的后果,所以网络资费问题也应在软件系统运营分析上重点考虑。
(三)了解终端设备的配置要求
(1)终端设备必须含有支持4G技术芯片
目前以手机为主的各类通信设备,其终端芯片仅支持2G、3G网络,由于芯片固化在主电路板上,要使用4G就意味着必须要更换整个终端设备,如果使目前在用的终端设备提前退休,这样会造成很大的浪费,而且目前支持4G芯片生产资格的厂家其制造的都是28nm制程芯片,价格较为昂贵,系统建设成本较高。
(2)需要更换SIM卡
SIM卡重要的作用是身份识别,在4G时代系统对加密要求更高,原有SIM卡加密功能已经不能满足需要,更换原SIM卡为USIM卡就成为必然了。
四、结论
4G网络的应用前景是乐观的,可以想象它会给我们的生活带来更多的便利和实惠,但目前我国所处4G商用初期,很多配套及准备工作都未成熟,对于资金不是特别宽松的机构部门,还是应以审慎的态度来开发4G的具体应用。