xmx4G网络技术普通理解课件

4G网络技术概述肖明霞副教授北方民族大学电气信息工程学院2021年12月21日4G网络技术概述什么是4G网络14G网络的特点24G网络的主要技术34G网络的安全问题44G网络的现状及未来64G的标准524G网络技术概述什么是4G网络1什么是4G网络？每一代无线通信网络的进步的核心标志是什么？速度更畅快的

速度体验！无线蜂窝技术：CDMA20001x/EVDo;GSMEDGE;TD-SCDMAHSPA;WCDMAHSPA;TD-LTE;FDD-LTE无线蜂窝制式GSM(EDGE)CDMA2000（1x）CDMA2000(EVDORA)TD-SCDMA(HSPA)WCDMA(HSPA)TD-LTEFDD-LTE下行速率384kbps153kbps3.1Mbps2.8Mbps14.4Mbps100Mbps150Mbps上行速率118kbps153kbps1.8Mbps2.2Mbps5.76Mbps50Mbps40Mbps4G网络的定义4G通信即第四代移动通信(The4thGeneration)的简称。到目前为止4G的定义、它的技术参数、国际标准、网络结构、乃至业务内容依然没有完全统一。一种较广泛认同的定义：4G是一种宽带接入和分布式的全ip架构网络，是集成多功能的宽带移动通信系统。4G网络的特点〔1〕多网络融合：多种无线通信技术系统共存；〔2〕全ip化网络：从单纯的电路交换向分组交换过渡，并最终演变为基于分组交换的全网络；〔3〕用户容量更大：预计其容量为3G系统的10倍；〔4〕无缝的全球覆盖：用户可在任何时间、任何地点使用无线网络；4G网络的特点〔5〕带宽更宽：更高的单位信道带宽和频谱传输效率；〔6〕智能灵活性：用户的无线网络可以通过其他网络扩展其应用业务，自适应地变换不同信道，提供更高质量和个性化的效劳；〔7〕兼容性：兼容多种制式的通讯协议和终端应用环境，及各种终端硬件设备。4G网络的特点4G网络必须实现更灵活的兼容性优势和缺陷优势：1：通信速度快2：网络频谱宽3：通信灵活4：智能性能高5：兼容性好6：提供增值效劳7：高质量通信8：频率效率高9：费用廉价缺陷：总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，可能遇到下面的一些困难的：1：标准多2：技术难3：容量受限4：市场难以消化6：其他5：设施更新慢优势和缺陷4G网络技术概述什么是4G网络14G网络的特点24G网络的主要技术34G技术性能4G性能无缝覆盖多网兼容传输速度LTE、WIMAX4G技术的演进过程4G网络是蜂窝移动技术宽带化和无线宽带技术移动化的会聚点LTE〔LongTermEvolution〕LTE〔longtermevolution〕，即长期演进技术。始于2004年3GPP的多伦多会议。它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM〔正交频分复用技术〕和MIMO〔多入多出技术〕作为其无线网络演进的技术方式。实现在20MHz频谱带宽下提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率。LTE并非等同于4G，而是一种B3G技术，其300多兆的速度虽然远超3G，但与ITU提出的1Gbit/s的4G技术要求，还有距离。ITE常被称为3.9G。

LTE体系的进一步开展LTE根据其具体实现细节、采用技术手段和研发组织的差异，形成了许多分支，最主要的两大分支是LTE-TDD〔TD-LTE〕和LTE-FDD〔FD-LTE〕。其中，TD和FD分别代表时分双工和频分双工。TD-LTE是中国采用的LTE的技术方案，目前正由中国移动在局部城市进行商业试运营，已经成为未来中国的4G标准。LTE的两种帧结构19WIMAXWiMax〔WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess〕,即全球微波互联接入。WiMAX也叫802·16无线城域网或802.16。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。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。

4G技术性能4G性能无缝覆盖多网兼容传输速度LTE、WIMAXAll-ip架构4G网络的all-ip网络架构All-ip结构具有良好的可兼容性，便于4G网络的多网融合；all-ip网络抽象模型All-ip结构可以发挥出分组交换中QoS控制等优势，比电路交换网络具有更高的效劳质量，分层特点具有更好的可重用性，降低基站本钱。4G技术性能4G性能无缝覆盖多网兼容传输速度LTE、WIMAXAll-ip架构4G移动终端4G对的要求4G通信终端需要能在数字蜂窝网、无线局域网〔WLAN〕无线城域网〔WIMAX〕、卫星信号之间自由切换。实现4G标准的主要技术手段1、正交频分复用技术〔OFDM〕将信道分成假设干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。2、多入多出技术〔MIMO〕又称空间分集，实现同时收发同一信号的多个多分信号，提高传输效率，用于移动终端与基站之间。实现4G标准的主要技术手段3、智能天线技术〔SA〕采用天线阵列，根据信号的空间特性，能够自适应调整加权值，以调整其方向圆图，形成多个自适应波束，到达抑制干扰、提取信号目的的天线。4、软件无线电技术〔SWR〕软件无线电的根本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。4G网络技术概述什么是4G网络14G网络的特点24G网络的主要技术34G网络的安全问题44G网络面临的平安问题1、无线链路的平安问题；2、各种异构网络的存在，凸显“木板效应〞；3、不同技术平台、不同制式的网络自由切换，给数据库同步带来新挑战；4、移动终端的性能的提升给终端病毒带来了更大的生成空间；5、计费、审计、授权、访问控制、认证都需要突破单一网络框架内的设计。4G网络技术概述什么是4G网络14G网络的特点24G网络的主要技术34G网络的安全问题44G的标准54G的标准2021年1月18日下午5时，国际电信联盟在2021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)技术标准确立为IMT-Advanced(俗称“4G〞)国际标准，TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advance同时并列成为4G国际标准。LTELTE(LongTermEvolution,长期演进)工程是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。LTE-AdvancedLTE-Advanced：从字面上看，LTE-Advanced就是LTE技术的升级版，那么为何两种标准都能够成为4G标准呢？LTE-Advanced的正式名称为FurtherAdvancementsforE-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：下行1Gbps，上行500Mbps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WiMaxWiMax：WiMax(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)，即全球微波互联接入，WiMAX的另一个名字是IEEE802.16。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。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那么是一种采用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，具有更好高速移动下无缝切换的IEEE802.16m的技术正在研发。WirelessMANWirelessMAN-Advanced：WirelessMAN-Advanced事实上就是WiMax的升级版，即IEEE802.16m标准，802.16系列标准在IEEE正式称为WirelessMAN，而WirelessMAN-Advanced即为IEEE802.16m。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。4G网络技术概述什么是4G网络14G网络的特点24G网络的主要技术34G网络的安全问题44G网络的现状及未来64G的标准5364G的开展现状2021年5月25日，爱立信和瑞典运营商TeliaSonera在斯德哥尔摩启动全球首个LTE商用站点。截止到2021年2月，全球在欧洲、南美、中东和日本先后有5家移动通信公司建立了LTE商用效劳；以日本软银公司为例，其今年初推出的“4G宽带业务〞覆盖东京、横滨等几个大城市，其终端设备是肥皂盒大小的小型wifi路由器，允许最多10个用户同时接入，传输下行速率为76Mbit/s,上行10Mbit/s。4G的开展现状北美地区主要采用WIMAX技术标准，事实上，WIMAX技术的商业起步很早，2005年，全球运营商参加WIMAX联盟的已有300多个，但这与4G的概念还相差甚远。主要是WIMAX的用户终端设备很局限，根本以笔记本移动用户为主。在商用WIMAX性能上，以美国SPRINT公司一款基于WIMAX的无线宽带套餐为例，其网络覆盖了全美62个城市，最高速率可达10Mbit/s以上。4G在中国--牌照2021年12月4日下午，工业和信息化部〔以下简称“工信部〞〕向中国联通、中国电信、中国移动正式发放了第四代移动通信业务牌照〔即4G牌照〕，中国移动、中国电信、中国联通三家均获得TD-LTE牌照，此举标志着我国电信产业正式进入了4G时代。有关部门对TD-LTE频谱规划使用做了详细说明：中国移动获得130MHz频谱资源，分别为1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz；中国联通获得40MHz频谱资源，分别为2300-2320MHz、2555-2575MHz；中国电信获得40MHz频谱资源，分别为2370-2390MHz、2635-2655MHz。4G在中国—数据1、2021年截至第三季度，全国用户总数到达15.26亿户，其中移动用户到达12.73亿户;2、固定宽带接入用户到达2亿户，其中8M以上用户占比突破35%;3、移动宽带用户到达5.25亿户，其中4G用户到达4305.7万户;4、江西、湖北、云南面向社会开展号码携带试验;5、仅第三季度，全国智能出货量到达9050.9万部;6、每月每用户平均移动互联网接入流量到达186.5M，同比增长48.8%;7、电子商务交易活泼，前三季度交易规模超过8.7亿，增长23%;11月5日工信部公布电信数据：4G用户超四千万4G在中国—开展趋势

我国目前通信技术标准是TD-LTE。对于3G时代，中国TD-SCDMA并没有走出国门，致使了TD-SCDMA成为一个“孤岛化技术〞。4G是一个集3G和WLAN于一体的技术产品。它能够传输高质量的视频图像。在2021年1月18日无线电通信全会全体会议上，中国主导制定的TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advance也并列成为了4G国际标准。4G在中国—未来工信息部电信研究院通信信息所新技术新业务部副主任李珊表示，目前我国有一个好的4G政策环境，预计到2021年，我国的4G用户接近4亿。李珊称，去年12月我国TD-LTE牌照发放，今年6月份，工信部