- 可乐
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2012.1.20 ITU正式审议通过的的4G(IMT-Advanced )标准:LTE-Advanced:LTE(Long Term Evolution,长期演进)的后续研究标准;WirelessMAN-Advanced(802.16m):WiMAX的后续研究标准.而TD-LTE作为LTE-Advanced标准分支之一入选;这是由我国主要提出的。
WRC-07为4G分配频谱频段如下:
3.4~3.6GHz,200MHz;
2.3~2.4GHz,100MHz;
698~806MHz,108MHz;
450~470MHz,20MHz; LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进,它改进并增强了3G的空中接入技术,采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。主要特点是 在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率,相对于3G网络大大的提高了小区的容量,同时将网络延迟大大降低:内部单向传输时延低于5ms,控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms,从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms。并且这一标准也是3GPP长期演进(LTE)项目,是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目,其演进的历史如下:
3GPP GSM→WCDMA&TD-SCDMA→HSPA→LTE→IMT-Advanced(4G)
3GPP LTE主要特性指标如下:
(1)带宽1.25~20MHz,提供上行50Mbit/s,下行100Mbit/s的峰值数据速率。
(2)用户平面延迟(单向)小于5ms,控制平面延迟小于100ms。
(3)支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作。
(4)支持增强型广播组播(MBMS)业务。
(5)支持增强的IMS和核心网。
(6)取消CS域,CS域业务在PS域实现,如采用VoIP。
(7)以尽可能相似技术同时支持成对和非成对频段。
(8)提升小区边缘比特率。
在LTE层1方案征集过程中,有6个选项在3GPP RAN1工作组中被评估。它们是:
(1)FDD,上行采用单载波FDMA(SC-FDMA),下行采用OFDMA。
(2)FDD,上行下行都采用OFDMA。
(3)FDD,上行下行都采用多载波WCDMA(MC-WCDMA)。
(4)TDD,上行下行都采用多载波时分同步CDMA(MC-TD-SCDMA)。
(5)TDD,上行下行都采用OFDMA。
(6)TDD,上行采用单载波FDMA,下行采用OFDMA。(同FDD)
由于LTE系统缺乏和3G系统的后向兼容性,因此更适合在较早阶段(如2000年左右)部署了3G系统,在2010年左右希望大规模更新网络的运营商。对于那些近几年刚部署了3G系统,在2015年左右之前不希望进行“革命性”换代的运营商,LTE显然不是最佳选择。因此3GPP启动了HSPA(HSDPA/HSUPA)的演进项目HSPA+,旨在保持和R6版本的后向兼容性,同时在5MHz带宽下达到和LTE相仿的性能。
演进型3G技术在我国被称为E3G(Evolved 3G),也有国家成为Super 3G。3GPP的TD-SCDMA和WCDMA的演进型技术LTE标准于2007年年底完成。2012年1月20日,根据国际电信联盟网站公布的消息,国际电信联盟在2012年无线电通信全会全体会议上,正式审议通过将LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced(802.16m)技术规范确立为IMT-Advanced(即4G)国际标准,我国主导制定的TD-LTE-Advanced同时成为IMT-Advanced国际标准。
LTE终端设备当前有耗电太大和价格昂贵的缺点,按照摩尔定律测算,估计至少还要6年后,才能达到当前3G终端的量产成本。 LTE-Advanced:从字面上看,LTE-Advanced就是LTE技术的升级版。LTE-Advanced的正式名称为 Further Advancements for E-UTRA,它满足 ITU-R的IMT-Advanced技术征集的需求,是3GPP形成欧洲IMT-Advanced技术提案的一个重要来源。LTE-Advanced是一个后向兼容的技术,完全兼容LTE,是演进而不是革命,相当于HSPA和WCDMA这样的关系。LTE-Advanced的相关特性如下:
带宽:100MHz
峰值速率:上行500Mbps,高移动性下100Mbit/s,低移动性下1Gbit/s
峰值频谱效率:下行30bps/Hz,上行15bps/Hz
针对室内环境进行优化
有效支持新频段和大带宽应用
峰值速率大幅提高,频谱效率有限的改进
如果严格的讲,LTE作为3.9G移动互联网技术,那么LTE-Advanced作为4G标准更加确切一些。LTE-Advanced的入围,包含 TDD和FDD两种制式,其中TD-SCDMA将能够最终演进到TDD制式,而WCDMA网络能够最终演进到FDD制式。移动主导的TD-SCDMA网络期望能够直接绕过HSPA+网络进入到LTE。 UMB是CDMA2000系列标准的演进升级版本,即3GPP2 C.S0084-0v2.0,可升级至20MHz的带宽,可在现有或新分配的频段中部署。UMB能够带来更大的带宽、频段和波段选择范围,以及网络的可升级性和灵活性。UMB系统是以OFDMA(正交频分复用接入)技术为基础、专门针对无线移动环境和实时应用优化的移动无线宽带系统,它继承了DO系统的自适应编码调制、HARQ(物理层混合重传)以及QoS控制机制,结合了CDMA、TDM、QOFDMA(准OFDMA)、LDPC(低密度奇偶校验码)等其它先进技术,同时引入了基于MIMO(多路输入输出)、SDMA(空分复用接入)和Beamforming(波束赋性)等多天线技术,使系统可以在达到更高传输效率的同时经济有效地支持各类具有QoS要求的应用。
UMB是领先的OFDMA解决方案,它引入了复杂的控制与信令机制、有效的无线资源管理(RRM)、自适应反向链路(RL)干扰控制,以及包括多输入多输出(MIMO)、空分多址(SDMA)和波束赋形等先进的多天线技术。UMB解决方案全方位地提供了先进的移动宽带服务,它可以在经济地提供低速、低时延的语音业务的同时有效地提供超高速、非时延敏感的宽带数据通信业务。为支持无缝接入,UMB还支持与现有cdma 2000 1x和1xEV-DO系统间进行跨系统间的无缝切换。
演进历史如下:
3GPP2 CDMA→CDMA2000→CDMA20001xEV-DO/DV→UMB→IMT-Advanced(4G) WiMax:WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access),即全球微波互联接入,WiMAX的另一个名字是IEEE 802.16。WiMAX的技术起点较高,WiMax所能提供的最高接入速度是70M,这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍。对无线网络来说,这的确是一个惊人的进步。WiMAX逐步实现宽带业务的移动化,而3G则实现移动业务的宽带化,两种网络的融合程度会越来越高,这也是未来移动世界和固定网络的融合趋势。
802.16工作的频段采用的是无需授权频段,范围在2GHz至66GHz之间,而802.16a则是一种采用2G至11GHz无需授权频段的宽带无线接入系统,其频道带宽可根据需求在1.5M至20MHz范围进行调整,目前具有更好高速移动下无缝切换的IEEE 802.16m的技术正在研发。因此,802.16所使用的频谱可能比其它任何无线技术更丰富,WiMax具有以下优点:
(1)对于已知的干扰,窄的信道带宽有利于避开干扰,而且有利于节省频谱资源。
(2)灵活的带宽调整能力,有利于运营商或用户协调频谱资源。
(3)WiMax所能实现的50公里的无线信号传输距离是无线局域网所不能比拟的,网络覆盖面积是3G发射塔的10倍,只要少数基站建设就能实现全城覆盖,能够使无线网络的覆盖面积大大提升。
不过WiMax网络在网络覆盖面积和网络的带宽上优势巨大,但是其移动性却有着先天的缺陷,无法满足高速(≧50km/h)下的网络的无缝链接,从这个意义上讲,WiMax还无法达到3G网络的水平,严格地说并不能算作移动通信技术,而仅仅是无线局域网的技术。但是WiMax的希望在于IEEE 802.16m技术上,将能够有效的解决这些问题,也正是因为有中国移动、因特尔、Sprint各大厂商的积极参与,WiMax成为呼声仅次于LTE的4G网络手机。关于IEEE 802.16m这一技术,我们将留在最后作详细的阐述。
Wimax当前全球使用用户大约800万,其中60%在美国。Wimax其实是最早的4G通信标准,大约出现于2000年。 WirelessMAN-Advanced:WirelessMAN- Advanced事实上就是WiMax的升级版,即IEEE 802.16m标准,802.16系列标准在IEEE正式称为WirelessMAN ,而WirelessMAN-Advanced极为IEEE 802.16m。其中,802.16m最高可以提供1Gbps无线传输速率,还将兼容未来的4G无线网络。802.16m可在“漫游”模式或高效率/强信号模式下提供1Gbps的下行速率。该标准还支持“高移动”模式,能够提供1Gbps速率。其优势如下:
1.提高网络覆盖,改建链路预算;
2.提高频谱效率;
3.提高数据和VOIP容量;
4.低时延&QoS增强;
5.功耗节省;
目前的WirelessMAN-Advanced有5种网络数据规格,其中极低速率为16kbps,低数率数据及低速多媒体为144kbps,中速多媒 体为2Mbps,高速多媒体为30Mbps超高速多媒体则达到了30Mbps--1Gbps。但是该标准可能会被率先被军方所采用,IEEE方面表示军方 的介入将能够促使WirelessMAN-Advanced更快的成熟和完善,而且军方的今天就是民用的明天。不论怎样,WirelessMAN- Advanced得到ITU的认可并成为4G标准的可能性极大。