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摘要 本文首先提出了3G系統(tǒng)目前存在的局限性，由此概括介紹了4G的引入及概念，并分別對其可能采用的新技術及網絡構架的變動進行了簡要介紹。最后列我國即將進行的3G通信系統(tǒng)建設與4G通信系統(tǒng)的關系進行闡述，并對4G的未來做出展望。
關鍵詞 IMT-2000 Beyond OFDM 軟件無線電 智能天線 IPv6
1 引言
隨著近年來3GPP各版本標準的逐一制定完成，特別是R99版本已相對成熟，3G網絡的建設呈現出一觸即發(fā)的勢頭，而3G牌照的發(fā)放將極有可能成為我國3G建設的觸發(fā)點。然而，由于3G系統(tǒng)本身所具有的局限性已經引起人們的注意，因此世界通信業(yè)界的專家們已將目光更遠的放向了“后3G技術”(IMT-2OOO Beyond)，也可以稱為4G甚至是5G技術。
3G的局限性主要體現在以下的幾個方面。
(1)難以達到較高的通信速率。3G采用的是CDMA技術，CDMA本身是一個自擾系統(tǒng)，所有的移動用戶都占用相同的帶寬和頻率，因此在系統(tǒng)容量有限的情況下，用戶數越多，越難達到較高的通信速率，不能夠滿足用戶對高速多媒體業(yè)務的要求；
(2)難以提供動態(tài)范圍多速率業(yè)務。由于3G空中接口標準對核心網有所限制，因此3G將難以提供具有多種QoS及性能的各種速率的業(yè)務；
(3)難以實現不同頻段的不同業(yè)務環(huán)境間的無縫漫游。由于采用不同頻段的不同業(yè)務環(huán)境，需要移動終端配置有相應不同的軟、硬件模塊，而3G移動終端目前尚不能夠實現多業(yè)務環(huán)境的不同配置。
基于以上3G系統(tǒng)的一些局限性，人們希望能夠通過“后3G技術”來解決它們，并在未來能夠真正實現“任何人在任何地點以任何形式接入網絡”的夢想。
本文主要對4G的相關技術進行介紹，并對3G與4G的關系，以及因4G技術的發(fā)展而可能對我國3G網絡建設帶來的影響闡述個人的觀點。
2 4G的產生及概念
自移動通信誕生之日起，其主流業(yè)務一直是人與人之間的語音業(yè)務。隨著Internet及多媒體技術的快速發(fā)展，用戶越來越不滿足僅僅通過語音進行溝通的單一通信方式，以及人與人的單一通信對象。人們希望移動通信系統(tǒng)能夠提供更廣泛的業(yè)務種類，例如因特網接入、圖像傳送、視頻點播、數據互傳、甚至實時的觀看電視節(jié)目等數據或多媒體業(yè)務。同時也希望能夠從目前的人與人之間的通信發(fā)展到人與機器、甚至機器與機器之間的通信。此外，對于運營商來說，則更希望下一代的通信系統(tǒng)能夠更易于加載各類新業(yè)務及融合新技術，而無需頻繁的進行系統(tǒng)變動。這些需求將會使得移動通信模式發(fā)生較大的變化。
移動通信系統(tǒng)從2G到3G的發(fā)展實現了從單純的語音通信向數據通信的跨越，但因為前面所述的種種原因，3G對無線多媒體業(yè)務的提供能力及質量將注定不夠理想，并且網絡的智能化仍有待提高，再加之信息時代的迅猛發(fā)展，這一切無疑推動了業(yè)界對下一代通信系統(tǒng)的研發(fā)工作。2000年10月6日國際電信聯(lián)盟(ITU)在加拿大蒙特利爾市成立了“IMT 2000 and Beyond”工作組，歐洲、日本、韓國對4G的研究也陸續(xù)展開，我國在2002年3月也正式宣布啟動對4G通信系統(tǒng)的研究工作。在2002年5月ITU召開的“IMT 2000 and Systems Beyond”研討會上，mITF系統(tǒng)子委員會主席Watanabe先生將未來的通信系統(tǒng)描述為具備以下特征的系統(tǒng)。
(1)用戶可以在任何地點、任何時間以任何方式不受限的接入網絡中來；
(2)移動終端可以是任何類型的；
(3)用戶可以自由的選擇業(yè)務、應用和網絡；
(4)可以實現非常先進的移動電子商務；
(5)新的技術可以非常容易的被引入到系統(tǒng)和業(yè)務中來。
根據他的描述，未來的4G系統(tǒng)則至少具備以下5個基本條件。
(1)具有很高的傳輸速率和傳輸質量。未來的移動通信系統(tǒng)應該能夠承載大量的多媒體信息，因此要具備50-100Mbit/s的最大傳輸速率、非對稱的上下行鏈路速率、地區(qū)的連續(xù)覆蓋、QoS機制、很低的比特開銷等功能；
(2)靈活多樣的業(yè)務功能。未來的移動通信網絡應能使各類媒體、通信主機及網絡之間進行“無縫”連接，使得用戶能夠自由的在各種網絡環(huán)境間無縫漫游，并覺察不到業(yè)務質量上的變化，因此新的通信系統(tǒng)要具備媒體轉換、網間移動管理及鑒權、Ad hoc網絡(自組網)、代理等功能；
(3)開放的平臺。未來的移動通信系統(tǒng)應在移動終端、業(yè)務節(jié)點及移動網絡機制上具有“開放性”，使得用戶能夠自由的選擇協(xié)議、應用和網絡。讓應用業(yè)務提供商(ASP)及內容提供商能夠提供獨立于操作的業(yè)務及內容。使定位信息和計費信息能夠在各個網絡和各類應用之間共享。改良的安全機制能夠作用于廣泛的功能范圍；
(4)高度智能化的網絡。未來的移動通信網將是一個高度自治、自適應的網絡，具有很好的重構性、可變性、自組織性等，以便于滿足不同用戶在不同環(huán)境下的通信需求；
(5)高度可靠的鑒權及安全機制。未來的移動通信網將是一個基于分組數據網絡，如何保證數據的安全可靠性將直接影響到整個網絡的生存力，也會影響到用戶對整個網絡的信任程度。
目前業(yè)界對4G的定義從不同的角度給出了很多種提法，以下是普遍認可的一種解釋，4G的概念可稱為廣帶接入和分布網絡，具有非對稱的和超過2Mbit/s的數據傳輸能力。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網、移動廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網絡(基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng))。此外，4G將是多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng)，也是寬帶接入IP系統(tǒng)。其主要技術指標如下。
(1)數據速率達到上行速率30Mbit/s、下行速率100Mbit/s。終端移動速率從步行提高到車速甚至更高；
(2)頻譜寬度：帶寬達到1.2-1.7GHz；
(3)頻帶：5GHz。
為了達到上述的技術指標及實現各項功能，在4G系統(tǒng)中勢必將引入新的技術手段，下面本文將對4G系統(tǒng)中可能將采用的主要新技術進行簡單介紹。
