你了解4G嗎?全方位解讀第四代移動通信技術(shù)
隨著智能設(shè)備的興起,人們的下載內(nèi)容數(shù)量空前巨大,這給網(wǎng)絡(luò)帶來了很大的壓力。全球無線運(yùn)營商因此在高速移動寬帶服務(wù)方面面臨日益增長的需求。越來越多的用戶傾向于極耗帶寬的應(yīng)用,例如視頻應(yīng)用,運(yùn)營商不得不尋找新的技術(shù)來領(lǐng)先這些不斷增長的需求。
正當(dāng)運(yùn)營商為卸載數(shù)據(jù)流量想盡辦法時(shí),4G技術(shù)開始大放異彩……
一、什么是4G?
什么是4G?如果用簡單一句話來介紹就是:這其實(shí)是相對于3G而言,最通俗的講則是第四代移動通訊技術(shù),可提供高速移動網(wǎng)絡(luò)寬帶服務(wù)。 高速,確是4G 的最大特征。以LTE標(biāo)準(zhǔn)為例,它的理論下載速度約為100MB/秒,約等于撥號上網(wǎng)的2000倍。按照這個(gè)速度,下載一個(gè)600MB的文件,只需6秒。不過在實(shí)際應(yīng)用中,所有帶寬都受到傳輸距離和同時(shí)在線用戶數(shù)的影響。目前國際電聯(lián)對4G基本的技術(shù)要求是,在移動狀態(tài)下達(dá)到速率100兆比特/秒,靜態(tài)和慢移動狀態(tài)下達(dá)到速率1G比特/秒。與現(xiàn)有的移動通信技術(shù)相比,4G的傳輸速度可提高1000倍。 俗話說,得標(biāo)準(zhǔn),,得天下!因此,當(dāng)4G技術(shù)出現(xiàn)之后,標(biāo)準(zhǔn)之爭就成為了各大技術(shù)廠商的焦點(diǎn)。
二、郁郁寡歡的WIMAX標(biāo)準(zhǔn)
之前的這種主流的移動通訊標(biāo)準(zhǔn)都是由通信界來提出的,主要是電信運(yùn)營商,像一些電信設(shè)備商,華為、中興,愛立信,這是我們熟知的。但是計(jì)算機(jī)廠商在3G時(shí)代由于數(shù)據(jù)通信,計(jì)算機(jī)廠商在3G時(shí)代的時(shí)候也開始試圖就提出一些自己的移動通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),WIMAX就是在這種情況下創(chuàng)造出來的,在這個(gè)方面 WIMAX最主要的支持者就是包括英特爾,是傳統(tǒng)做計(jì)算機(jī)芯片的廠商,又因?yàn)樗菑臒o線局域網(wǎng)發(fā)展而來,高速率傳輸率是它的最大特征。
WiMAX,是IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)定義的一種無線寬帶技術(shù)。最早的IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布于2001年12月,此后連續(xù)有多個(gè)修訂版和新版本出爐,然而真正使得WiMAX成為一項(xiàng)世界矚目技術(shù)的是最后一個(gè)版本,這就是IEEE 802.16-2005(802.16e)。 802.16-2005基于 IEEE802.16e,能夠提供切換和漫游,使得WiMAX能提供移動應(yīng)用,因此也被業(yè)界認(rèn)為是個(gè)人移動寬帶發(fā)展的加速器。三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)SOFDMA、 MIMO和AAS,使WiMAX實(shí)現(xiàn)了速度、吞吐量和容量等主要性能的進(jìn)一步提高,這些關(guān)鍵性能使得運(yùn)營商可以提供對帶寬需求和QoS要求很高的業(yè)務(wù)給終端用戶,比如流媒體、VoIP、視頻會議和互動游戲等。
在開始,WiMAX的發(fā)展還算不錯(cuò),在市場中也占據(jù)了一席之地。然而關(guān)于該技術(shù)的發(fā)展前途自推出之后就一直爭論不斷。它的弱點(diǎn)是計(jì)算機(jī)廠商提出來,所以在網(wǎng)絡(luò)布設(shè)方面缺乏現(xiàn)成的例子,而運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)布設(shè)是一個(gè)非常復(fù)雜的事情,像LTE網(wǎng)絡(luò)就是從原來的3G網(wǎng)絡(luò)比較順利的演化而來,因此它的網(wǎng)絡(luò)的假設(shè)是有相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn),有相當(dāng)多成熟的例子。而運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)這么復(fù)雜需要有相當(dāng)多的現(xiàn)成的例子在當(dāng)中不斷的發(fā)展和完善。因此隨著WIMAX主要的支持廠商英特爾在 2010年解散WIMAX辦公室后, WIMAX基本上失去了成為主流國際標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)會。這樣LTE就成為4G時(shí)代唯一的主流標(biāo)準(zhǔn)。
三、風(fēng)頭正盛的LTE標(biāo)準(zhǔn)
LTE是英文“Long Term EvoluTIon”的縮寫,其實(shí)從英文名字上不難理解,LTE與目前主流的3G技術(shù)有著較大的區(qū)別,可以理解是國際電信聯(lián)盟對未來移動通信系統(tǒng)的一種探索和嘗試。既然是嘗試,那么就要有對應(yīng)的模板。最早提出LTE演進(jìn)策略的是3GPP,將LTE定義為由 GSM/UMTS無線通信技術(shù)衍生而來。因?yàn)槲覀兂Uf的CDMA2000,WCDMA,LTE等等都是空口標(biāo)準(zhǔn)(air interface),所以 LTE的演進(jìn)路線應(yīng)該是GSM-WCDMA-HSD/UPA-LTE。
LTE根據(jù)工作模式,又可以分為FDD-LTE,這是WCDMA的一個(gè)自然的演化;另外就是中國的TDSCDM演進(jìn)為TD-LTE,這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之所以歸在一個(gè)LTE標(biāo)準(zhǔn)里。兩者的主要區(qū)別,TD-LTE是時(shí)分復(fù)用,而FDD-LTE是頻分復(fù)用。打個(gè)比方來說,TD-LTE就像早期的單線鐵路,兩個(gè)方向的列車共用一段鐵軌,同一時(shí)間只會有一個(gè)方向的列車通行。TD-LTE中,移動基站與終端之間也是類似這樣,某一個(gè)時(shí)間段基站向終端發(fā)送數(shù)據(jù),另一個(gè)時(shí)間段終端向基站發(fā)送數(shù)據(jù),收發(fā)采用相同的頻段。而FDD-LTE則不同,收發(fā)采用不同頻段,可以同時(shí)進(jìn)行,就類似我們現(xiàn)在看到的復(fù)線鐵路,雙向的列車各走各的鐵軌,互不影響。
這樣看上去似乎FDD方式更好一些,目前的GSM和WCDMA都采用了這種方式。但在LTE時(shí)代,TDD確實(shí)有兩個(gè)優(yōu)勢。首先FDD需要分配雙向的頻段,分別用于上下行業(yè)務(wù),而且兩個(gè)頻段間需要一定間隔來避免干擾?,F(xiàn)在由于2G,3G已經(jīng)占用了一些頻段,再去為LTE分配雙向頻段的難度就會增加很多。而 TD-LTE沒有這個(gè)限制,完全可以使用一些頻段分配剩下的“邊角料”。另一個(gè)優(yōu)勢則是:在話音業(yè)務(wù)為主的時(shí)代,上行和下行的語音流量是對稱的,F(xiàn)DD方式為上下行分配相同的帶寬,比較合適。但是移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展會改變這個(gè)流量模型,下行流量會比上行流量多,時(shí)分復(fù)用的方式可以通過給上下行分配不同的時(shí)長來適應(yīng)這種變化,而FDD不行。因此TD-LTE在頻段稀缺的移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代被國際產(chǎn)業(yè)鏈廣泛看好。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之所以歸在一個(gè)LTE標(biāo)準(zhǔn)里,是因?yàn)檫@兩個(gè)技術(shù)具有高度的共通性,公用技術(shù)達(dá)到90%以上,可以極容易實(shí)現(xiàn)兼容,兩者之間可以實(shí)現(xiàn)無縫的互操作。
延伸閱讀:移動通信技術(shù)發(fā)展歷程
移動通訊從1G 到4G發(fā)展過程中歷經(jīng)了GPRS、EDGE 、HSDPA等數(shù)據(jù)服務(wù)的強(qiáng)化、提升的階段,這過程中一樣要經(jīng)過多次的改善、演進(jìn),其市場應(yīng)用的前景也不是立竿見影就能表現(xiàn)出來的。相信在隨著4G技術(shù)的啟動,移動互聯(lián)的應(yīng)用必定能逐步地走向成熟和豐富。
四、4G已經(jīng)走進(jìn)我們的世界
也許你還認(rèn)為4G時(shí)代離我們還遠(yuǎn)著呢!那你就錯(cuò)了。中國的3G技術(shù)起步較晚,不過在4G方面卻幾乎保持了和國外一樣的熱情和進(jìn)度,其中尤其以中國移動的 TD-LTE最為積極。早在去年,中國移動就開始在杭州,上海、廣州、深圳等城市開展4G的試商用。中國移動方面表示,據(jù)廣深兩地實(shí)測,目前TD-LTE 最高下載速度超過80Mbps,達(dá)到3G網(wǎng)絡(luò)的10倍左右。比如央視在動車是進(jìn)行春運(yùn)情況的現(xiàn)場報(bào)道所采用的傳輸網(wǎng)絡(luò)就有4G網(wǎng)絡(luò)。中國移動表示,希望 2013年在全國建設(shè)35萬到40萬個(gè)TD-LTE基站。
當(dāng)然,決定4G商用的是產(chǎn)業(yè)鏈的完善與成熟,其中一個(gè)標(biāo)志就是4G終端的成熟。目前,所有LTE芯片廠家都已經(jīng)或?qū)⒅С諸D-LTE與FDD LTE共基帶芯片,只不過不同廠家的市場定位不同,同時(shí)針對標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的芯片實(shí)現(xiàn)架構(gòu)存在差異,所以實(shí)現(xiàn)LTE多模融合的過程和進(jìn)度有所區(qū)別。目前,基帶芯片廠商支持多模的主要挑戰(zhàn)在于對TD-SCDMA模式的支持。與TD-SCDMA芯片產(chǎn)業(yè)支持力度相比,TD-LTE芯片產(chǎn)業(yè)鏈更加壯大,包括傳統(tǒng)的TD- SCDMA芯片廠商、傳統(tǒng)的FDD LTE芯片廠商、傳統(tǒng)的WiMAX廠商以及國內(nèi)新興的芯片廠商,但是具備TD-SCDMA研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的廠商在整個(gè)TD- LTE芯片產(chǎn)業(yè)鏈中占比有限。另外對于這個(gè)快速到來的4G時(shí)代,手機(jī)設(shè)備廠商也早有準(zhǔn)。在今年的MWC2013上,中國移動展臺就展示了數(shù)款TD-LTE 手機(jī),供應(yīng)商涵蓋了三星電子、LG電子、中興和華為等,而TD聯(lián)盟展臺則展示了由華為、夏普、HTC、美滿電子等十余家企業(yè)提供的TD-LTE手機(jī)。更加振奮人心的,中國移動已在今年2月啟動3款TD-LTE手機(jī)的供貨,TD-LTE今年的總體終端采購量將超過100萬部。
不過從4G標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)情況來看,我們要全面享用到4G網(wǎng)絡(luò)還需要耐心等待一下----我國4G的牌照雖然還沒有正式發(fā)放。在兩會期間代表團(tuán)駐地討論時(shí),工業(yè)和信息化部部長苗圩透露,4G牌照估計(jì)今年年內(nèi)可以發(fā)放。這是工信部官方首次明確4G牌照的發(fā)放時(shí)間。至于運(yùn)營商能取得哪種制式的牌照?目前尚未有明確的結(jié)論。中國移動已經(jīng)開始做TD-LTE的規(guī)模試驗(yàn),取得TD-LTE牌照幾乎是鐵板釘釘。中國聯(lián)通3G牌照為WCDMA牌照,可以向FDD-LTE平滑演進(jìn),取得FDD-LTE牌照是最好的安排。唯一不確定是中國電信。值得一提的是,在我國公布的新頻譜規(guī)劃方案中,已經(jīng)將2.6GHz頻段190MHz頻率資源全部給了TD-LTE,這意味著未來TD-LTE的頻譜竟高達(dá)190MHz,如此之多的頻譜資源顯然非中國移動一家運(yùn)營商所能獨(dú)享。因此中國電信極大可能會取得TD-LTE牌照。但不可否認(rèn)的是,決策層當(dāng)初選定移動在發(fā)展4G時(shí),更重要的一個(gè)考慮是:利用4G啟動進(jìn)一步優(yōu)化電信市場的競爭格局。從這個(gè)意義上說,4G啟動就不應(yīng)僅僅是三大運(yùn)營商的事了,而要牽涉到廣電部門、民營資本進(jìn)入電信業(yè)等諸多因素。而2013將是4G牌照決策關(guān)鍵的一年。
寫在最后:
這個(gè)星球上的絕大多數(shù)人還沒弄明白3G是怎么回事,4G就已經(jīng)到了眼前。不知你是否已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接好新4G版“口袋互聯(lián)網(wǎng)“時(shí)代呢?