3G和4G时代的多媒体通信

3G和4G时代的多媒体通信

摘要：随着多媒体通信的普及，第四代移动通信（4G）将会掀起移动通信新的篇章。本文首先分析了3G面临的问题及其技术局限性，比较了3G与4G的特征，介绍了4G的优势和发展趋势，探讨了我国4G的现状和发展，最后提出了4G所面临的问题。

引言

移动通信已成为当代通信领域内的发展潜力最大、市场前景最广的热点技术。尽管第三代移动通信（3G）标准比现有无线技术更强大，但也将面临竞争和标准不兼容等问题。现代通信技术的发展事实上就是围绕5W（whoever、wherever、whenever、whomever、whatever，即任何人可在任何时候、任何地方与任何人进行任何形式的通信）这一目标逐步向前推进的过程。无线和数据的融合，就是个人化的通信模式和宽带的通信能力以及丰富的通信内容的融合，是通信迈向5W发展的必然途径，也是当前通信发展朝着宽带化、智能化和个人化的发展的主要潮流和必然趋势。

第三代移动通信的目标是面向高速数据和多媒体应用。使用时，终端在室内可达2Mb/s，步行时速率为384kb/s，高速车辆行走时为144kb/s。第三代移动通信在国际电信联盟IMT-2000的技术标准要求下，目前已通过了几项主要的3G标准。在发展3G的同时，全球已开始研究开发第四代移动通信（4G）和第五代移动通信（5G）。4G的传输速率可达10Mb/s，可以把蓝牙、无线局域网和3G技术等结合在一起组成无缝的通信解决方案及相应的产品。5G的手机除了通话，接收丰富的多媒体信息外，还可以演示三维立体游戏，参与三维立体电视会议。

1. 3G移动通信系统

1.1 第三代移动通信概况

尽管发达国家的经济发展处于衰退的边沿，导致移动通信产业在全世界范围内的发展速度放缓，用户平均收入（ARPU）也日趋下降，但用户总量仍保持两位数以上的增长。发达国家的移动通信用户覆盖率大多已达到70％-80％，已接近饱和，为了维持移动通信产业的进一步发展，急需推出能够吸引用户的高附加

值数据业务。

第三代移动通信系统采用智能信号处理技术，除了能够支持更高速率的移动多媒业务外，还能提供更高的频谱效率和服务质量，实现基于话音业务为主的多媒体数据通信，并将具有更强的多媒体业务服务能力和极大通信容量，对于新兴的移动运营商具有较大的吸引力；另一方面，欧洲的各大运营商已经耗费了巨额资金获得了第三代移动通信运营执照，为了应对来自资本市场的压力，纷纷采取合作与重组的方式，逐步推进3G网络的建设。

据有关专家预测：进入21世纪移动通信的发展，将以第三代移动通信的应用和运营为起点，走向多媒体通信。随着移动通信与信息家电、消费性电子产品的结合成为未来的发展趋势，第三代移动通信系统将实现宽带和综合多种业务需求，不仅能提供高质量的语音业务，而且能提供高速率的数据传输业务。第三代移动通信系统正在成为世界各国全力投入开发的系统。

第三代移动通信系统最早1985年由国际电信联盟（ITU）提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS），1996年更名为IMT-2000（国际移动通信-2000），意即该系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kb/s，预期在2000年左右得到商用。从1997年开始，由于第二代移动通信系统的巨大成功，用户的高速增长与有限的系统容量和有限的业务之间的矛盾渐趋明显，第三代移动通信的标准化工作开始逐渐进入实质阶段。目前，第三代移动通信系统的框架已确定，将以卫星移动通信网与地面移动通信网结合，形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络，满足城市和偏远地区不同密度用户的通信需求，支持话音、数据和多媒体业务，实现人类个人通信的理想。

目前，第三代移动通信标准有四种：美国的CDMA2000，欧洲的WCDMA，我国的TD-SCDMA与LAS-CDMA。

ITU对第三代陆地移动通信系统的基本要求是：在室内、手持机及移动三种环境下，支持话音和各种多媒体数据业务（速率达2Mb/s），实现高质量、高频谱利用率、低成本的无线传输技术以及全球兼容的核心网络。

一般来说，3G的主要特性有三个：其一就是可以使用同一部手机实现全球漫游，使任意时间、任意地点、任何人之间的交流成为可能；其二是具有高速传输速率，在静止或步行情况下，数据传输速率能达到2Mbit/s，在车速情况下，数据传输速率达到384kbit/s；另外一点就是能提供各项标准的通信业务。

1.2 3G发展面临的问题

根据国内外多数预测，在21世纪前十余年，第三代移动通信的市场发展可

能至少分为如下三个阶段：

•初期，2001-2005年。其特点为：第二代移动通信继续发展和扩大，在第二代移动通信网络的基础上，在局部地区（城市等用户集中地区）提供第三代移动通信业务，数据业务速率限制在384kbps及以下，地区或国际漫游依赖于第二代移动通信系统：

•中期，2004～2010年。它是第三代移动通信系统的高速成长期，其特点为：第二代移动通信网络和系统停止发展，建设成功全国或全球覆盖的第三代移动通信网络，全面达到IMT2000的各项要求。

•后期，2010年以后，全球25％以上人口使用第三代移动通信系统，第四代移动通信设备开始进入市场，提供更高速率的多媒体业务。

目前3G的发展已经进入后期阶段，3G的两个主要标准WCDMA（由3GPP 制定）和CDMA2000（由3GPP2制定）都有3个版本，每个版本内容都有一定差别，还有TD-SCDMA。

标准的不稳定势必带来产品不成熟的后果。目前已经推向市场的3G系统都是低版本的，要不了多久就需要更新。3G手机产品的滞后现已成为困扰3G发展的重要问题之一。

3G走向商用需要大量资金。仅在欧洲，移动运营商要为3G频率支付近2000亿美元的许可证费，这使一些主要电信运营商普遍陷入了财务危机，很难在短时间内再花费数千亿美元去建设3G网络。

3G是定位于移动数据和移动多媒体业务的。迄今我们都不能很好回答：人们真正的宽带需求是什么？移动宽带多媒体业务中最具吸引力的是什么？不同国家的不同切入点又是什么？什么能使人们愿意为宽带付钱，使运营商获利？回答这些问题是3G目前遇到的最大困难。

据芬兰研究机构VTT公司预计，十年内3G移动电话网络就将被一个新的第五代（5G）网络所取代。

VTT研究教授Pertti Raatikainen说：“在未来5-10年里，人们可以通过多网络终端、GPRS、3G和无线局域网实现连接，而这种在不同网络之间的漫游就被成为4G/但是，2010年以后，一种被称为5G的网络将会使3G变得过时。

1.3 3G技术的局限性

尽管3G要比2G优越得多，但3G仍然遗留了一些尚未解决或仅解决了一部分的问题，在支持爆炸式增长的多媒体方面，3G系统还存在着一定的局限性。3G的局限性和困难主要体现在如下几个方面：