4G4G技术及应用技术及应用背景 随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，因此有理由期待这种第四代移动通信技术给人们带来更加美好的未来。另一方面，4G也因为其拥有的超高数据传输速度，被中国物联网校企联盟誉为机器之间当之无愧的“高速对话”。目录4G的特点二二系统网络结构三三相关技术及性能四四4G概念一一4G概念一一应用及发展五五 指的是第四代移动通信技术，外语缩写4G。4G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不相上下。4G理论网速已经达到100Mbps，比拨号上网快200倍，上传的速度也能达到30Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在数字用户线路（DSL）和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。一、一、4G4G概念概念二二、4 G 4 G 4 G 4 G 特点特点特点特点 1. 具有很高的传输速率和传输质量具有很高的传输速率和传输质量 2. 灵活多样的业务功能灵活多样的业务功能 3. 开放的平台开放的平台 4. 高度智能化的网络高度智能化的网络1.具有很高的传输速率和传输质量未来的移动通信系统应该能够承载大量的多媒体信息，有最大传输速率、非对称的上下行链路速率、地区的连续覆盖、很低的比特开销等功能；2.灵活多样的业务功能。 未来的移动通信网络应能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝”连接，使得用户能够自由的在各种网络环境间无缝漫游，并觉察不到业务质量上的变化，因此新的通信系统要具备媒体转换、网间移动管理及鉴权、代理等功能；3.开放的平台。 未的移动通信系统应在移动终端、业务节点及移动网络机制上具有“开放性”，使得用户能够自由的选择协议、应用和网络；4.高度智能化的网络。 未来的移动通信网将是一个高度自治、自适应的网络，具有很好的重构性、可变性、自组织性等，以便于满足不同用户在不同环境下的通信需求。01物理物理网络层02中中间环境境层03应用用网络层三、系统网络结构三、系统网络结构1.物理网络层物理网络层 物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。2.中间环境层中间环境层 中间环境层的功能有服务质量(QoS)映射、地址变换和完全性管理等。3.应用网络层应用网络层 物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。 包括：信道传输；抗干扰性强的高速接入技术、调制和信息传输技术；高性能、小型化和低成本的自适应阵列智能天线；大容量、低成本的无线接口和光接口；系统管理资源；软件无线电、网络结构协议等。第四代移动通信系统主要是以正交频分复用（OFDM）为技术核心。四、四、4G4G的的相关相关技术技术1.定位技术 主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位或者混合定位三种方式。在4G移动通信系统中，移动终端可能在不同系统(平台)间进行移动通信。因此，对移动终端的定位和跟踪，是实现移动终端在不同系统(平台)间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。2.智能天线技术 智能天线具有抑制噪声、自动跟踪信号、智能化时空处理算法形成数字波束等功能3.软件无线电技术。 软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线，即将 A/D和D/A转换器尽可能地靠近RF前端，利用DSP进行信道分离、调制解调和信道编译码等工作。4.调制和信号传输技术 在高频段进行高速移动通信，将面临严重的选频衰落(frequency-selective fading)。为提高信号性能，研究和发展智能调制和解调技术，来有效抑制这种衰落。例如正交频分复用技术(OFDM)、自适应均衡器等。5.网络协议 采用以软件连接和控制为主的方法进行网络互连。因此，无线接口协议成为4G移动通信网络的关键技术之一。 第四代移动通信系统可称为广带 (Broadband) 接入和分布网络，具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力，数据率超过3G的通用移动通信系统(UMTS)，是支持高速数据率（220Mb/s）连接的理想模式，上网速度从2Mb/s提高到100Mb/s具有不同速率间的自动切换能力。 第四代移动通信系统是多功能集成的宽带移动通信系统，在业务上、功能上、频带上都与第三代系统不同，会在不同的固定和无线平台及跨越不同频带的网络运行中提供无线服务，比第三代移动通信更接近于个人通信。第四代移动通信技术可把上网速度提高到超过第三代移动技术50倍，可实现三维图像高质量传输。四、四、4G4G的的相关性能相关性能4G主要性能4G性能通信速度快一二网络频谱宽三通信灵活费用便宜六频率效率高五四智能性能高1.通信速度快 第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高可达32Kbps，第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；而第四代移动通信系统传输速率可达到20Mbps，甚至最高可以达到高达100Mbps。2.网络频谱宽 要想使4G通信达到100Mbps的传输，通信营运商必须在3G通信网络的基础上，进行大幅度的改造和研究，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。每个4G信道会占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G网络的20倍。3.通信灵活 4G手机的功能，已不能简单划归“电话机”的范畴，毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一而已，因此4G手机更应该算得上是一台小型电脑了。到时将可以使用网络通讯手段，即使用流量接打网络电话。4.智能性能高 第四代移动通信的智能性更高，不仅表现于4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化；4G手机可以被看作是一台手提电视，用来看体育比赛之类的各种现场直播。5.频率效率高 相比第三代移动通信技术来说，第四代移动通信技术在开发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术，如光纤通信产品公司为了进一步提高无线因特网的主干带宽宽度，引入了交换层级技术，这种技术能同时涵盖不同类型的通信接口，也就是说第四代主要是运用路由技术(Routing)为主的网络架构。6.费用便宜 尽管与3G时代的套餐价格相比，4G的“流量单价”大约降低了20%左右，但是，4G“飞一般”的网速也带来了流量的迅速消耗。近日有用户“吐槽”称，如果按照4G公布的理论网速计算，套餐中最低的600M流量，也就只够用6秒钟的。顾虑 “中国移动推出4G套餐，40元包300M流量，按照每秒百兆的速率，这个套餐3秒就用完了，3秒40元，一个小时就是48000元。如果晚上忘了关闭4G连接，一觉醒来，你的房子都快成移动公司的了。” 当当网CEO李国庆1、手持设备硬件的发展 未来的手机具有更高像素的摄像头，可以随时将身边的事拍成视频上传网上与朋友分享。用手机照相机功能对着一栋建筑物照相，手机可以自动检测并计算出该建筑物的高度宽度等。对着水果照相，可分辨出是哪种水果。这样，用户就可以过手机将虚拟与现实相结合。比如一个场景，当一个人与朋友在一个陌生的地点约会时，通过视频电话与GPS结合可以模拟出对方的位置，并且结合移动互联网或者某款应用的云端技术计算出两者的距离，并且罗列出多种交通方案。这种思路可使用户有更好的体验效果。五、五、4G4G的的应用及发展应用及发展2、云技术的发展 4G网络将使得基于云计算的应用程序比现在更有吸引力。如果4G网络将网络传输速度提高10倍的话，云服务对于移动用户来说，将变得相对的更加可靠、更加实用和安全。而云与4G网络的同时发展又会促进移动/便携游戏的发展，导航应用软件的发展，和包括应急反应和远程医疗在内的一系列发展。五、五、4G4G的的应用及发展应用及发展3、安防领域的普遍应用 从安防行业大环境来看，网络监控已是行业发展的大趋势。4网络监控的分支移动监控领域，网络传输的压力更加突出。而4G网络的到来将其移动无线传输的优势应用于移动监控领域，同时正好为视频监控会议的发展带来了更好的网络环境。如果4G网络能够在国内全面普及，其“给力”的无线信息传输速度将极有可能带的移动监控产业的大跨步发展。4G网络技术将为安防行业注入新的活力，给安防行业带来新的变革，新的市场。五、五、4G4G的的应用及发展应用及发展 2013年12月18日，中国移动在广州宣布，将建成全球最大4G网络。据悉，2013年年底前，北京、上海、广州、深圳等16个城市可享受4G服务；预计到2014年年底，4G网络将覆盖超过340个城市。 2014年1月，京津城际高铁作为全国首条实现移动4G网络全覆盖的铁路，实现了300公里时速高铁场景下的数据业务高速下载，一部2G大小的电影只需要几分钟。原有的3G信号也得到增强。 2014年1月20日，中国联通已在珠江三角洲及深圳等十余个城市和地区开通42M，实现全网升级，升级后的3G网络均可以达到42M标准，同时将在今年年内完成全国360多个城市和大部分地区3G网络的42M升级。五、五、4G4G的的应用及发展应用及发展 2013年，谷歌光纤概念开始在全球发酵，在美国国内成功推行的同时，谷歌光纤开始向非洲、东南亚等地推广，这给如火如荼的全球4G网络建设再次添柴加火。截至2012年三季度，全球4G用户数已由2010年的380万发展至4370万，有机构预计至2016年全球4G用户可能超过10亿。到2013年为止，美日韩在4G 网络建设上已先行一步，欧洲及发展中国家也在积极部署，海外4G建网高潮已经拉开帷幕。五、五、4G4G的的应用及发展应用及发展顾虑 谢谢