导言
跟着对带宽的需求的添加，通讯技能的开展一度呈现2.5G和2.75G的中心过渡代。当3G移动事务刚刚迈出脚步，就呈现了支撑语音、数据和视频三种格局的传输技能高速下行链路分组接入技能。与此一起，真实意义上的宽带数据速率规范4G概念也开端呈现，它包含宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带体系、互操作的播送网络和卫星体系等，将是多功用集成的宽带移动通讯体系，能够供给的数据传输速率高达100 Mbit/s乃至更高，也是宽带接入IP体系。
从通讯技能规范的开展进程来看，可分红四大主线和两大派系。其间四大主线指：3GPP、3GPP2，WiMAX和区域性规范;两大派系指：北美的IEEE 802.xx规范和欧洲的3G的UMTS规范。规范的分解加大了低本钱建造网络的杂乱度。界说可用的频谱资源是另一种分解规范，而且这种分解规范便于引进新的技能。最佳的分配计划便是在全球范围下进行资源的一致分配，可是因为无线规划需求与异构频谱资源的布置相习惯，跟着频谱需求区域规划的扩展，很难抵达一致的无线规划计划。可是咱们能够在相同频带内运用不同的规范，条件是终端用户能自由挑选无线接入方法。
4G的概念和要求
简略而言，4G是一种超高速无线网络，一种不需求电缆的信息超级高速公路。这种新网络可使电话用户以无线方法完结全方位虚拟衔接。4G最杰出的特色之一，便是网路传输速率抵达了史无前例的100Mbit/s，彻底能够满意用户的上网需求。4G体系总的技能方针和特色能够归纳为：体系应具有更高的数据率、更好的事务质量(QoS)、更高的频谱利用率、更高的安全性、更高的智能性、更高的传输质量、更高的灵活性;4G体系应能支撑非对称性事务，并能支撑多种事务;4G体系应表现移动与无线接入网和IP网络不断交融的开展趋势。以下从不同的视点评论4G体系的要求。
·从网络视点
一致的移动性和安全性办理，要求考虑不同网络对等实体的交互。首要处理的问题是周游时会话的不间断性和服务的流动性，现在现已呈现一些处理计划来完结此项功用，如移动IP技能和会话初始协议(SIP)。
端到端的QoS洽谈支撑，涉及到网络层及以上的互联网协议体系。3GPP起草了UMTS网络的归纳QoS架构，现在正致力于通用的QoS架构的研讨。
选用中介服务器进行用户认证、授权和计费。跟着IP网络的开展，运营商需求必需为上千并发用户经由不同技能一起接入网络供给AAA服务，还必须能安全地支撑跨网AAA服务，且应具有杰出的扩展性，这就要求扩展现有AAA协议的功用。鉴此，IETF正着手开发下一代AAA协议，即Diameter 协议。Diameter是一个轻型的对等式的AAA协议，选用了改善的重发机制，进步网络可靠性，一起还供给一种新的端到端的安全机制。图1所示为 Diameter新引进的中介服务器向周游用户供给AAA服务。选用中介服务器能够削减拜访网络代理服务器的装备工作量，网络扩展时只需求更新中介服务器的装备，有利于进步协议的可扩展性。
图1 Diameter中介服务器
·从终端视点
支撑多种通讯形式，具有习惯才能和重装备才能。终端能够经过本身的重装备来改动接入方法，开放式的软件无线电架构和规范化环境为此供给或许。软件无线电使得体系具有灵活性和习惯性，能够习惯不同的网络和空中接口。软件无线电技能能支撑选用不同空中接口的多形式手机和基站，能完结各种运用的可变 QoS。软件无线电技能有助于不同规范和体系的交融。选用软件无线电完结的基站可一起为多个网络服务;当终端移动时，可从头装备，如当移动终端移动到一个选用不同规范的移动体系中时，终端可依照该体系的规范从头主动装备该终端。
ABC衔接。ABC(Always Best Connected)使终端在不同无线接入网中完结无缝切换，经过给每个用户供给最合适的服务来抵达整个网络的最优功用和资源利用率。完结ABC事务的关键技能在于接入网络的挑选，影响接入网挑选的QoS因子有：可达性、吞吐量、时刻集、可靠性、安全性和本钱。咱们用X代表越小越好的因子集，如功率，误码率等，用Y代表越大越好的因子集，如安全性，可靠性，吞吐量等。Sb代表大于门限值Ts才符合要求的元素调集，如带宽、覆盖面积，Ss代表小于门限值Tb才符合要求的元素调集，如颤动、时延。这样网络挑选就可归结为依据束缚的优化问题：
W1，W2是权重，用户能够经过改动形W1，W2和Ts，Tb的值来挑选满意自己要求的接入网，然后完结个性化服务。
接入网的发现和挑选。在GSM网中，基站经过周期性地播送信号到终端进行事务处理，但在4G异构网络中，如图2所示，因为不同的接入协议和无线技能，需求用到比较杂乱的技能，这儿供给两种参阅计划：一种是运用软件无 线电技能扫描可用网络;另一种是运用无线播送信道播送终端用户所能抵达的接入网。
·从用户视点
用户信息办理。在ABC服务中，需求考虑用户的参数挑选来决议网络的挑选。经过播送自己的装备参数，用户能够接入相同的无线播送信道并发现可达接入网。
单辨认机制。每个用户分配一个独立于终端和接入网的仅有标识码和动态的移动IP地址，而且运用动态的移动IP地址办理架构便利内部用户交互式地实时通讯办理。
·从事务视点
在有限的接入网和终端资源条件下，事务相关于接入网和终端的习惯性以及杂乱环境中的事务布置和施行，需求充分利用终端和根底网络的可装备性，才能够使资源利用率抵达最优。
能够运用相同的无线播送信道，完结接入网的事务播送和检测功用。这样做有利于事务的快速树立，确保事务连续性和ABS(Always Best Service)。依据前面说到的ABC技能，网络总是能给用户供给一个在相对区域范围内的最好服务。
4G中的IP网络结构
·IPv6技能
IPv6技能以其巨大的地址空间将在一段可预见的时期内，它能够为一切网络设备供给一个全球仅有的地址。IPv6的根本特性是支撑无状况和有状况两种地址主动分配方法，在这种方法下，需求装备地址的节点运用一种街坊发现机制取得一个部分衔接地址。一旦得到这个地址之后，它运用另一种即插即用的机制，在没有任何人工干预的情况下，取得一个全球仅有的路由地址。从协议的视点看，IPv6与现在的IPv4供给相同的QoS，可是IPv6的长处表现在能供给不同的服务。移动IPv6(MIPv6)在新功用和新服务方面可供给更大的灵活性。每个移动设备设有一个固定的家园地址，这个地址与设备当时接入互联网的方位无关。当设备在家园以外的当地运用时，经过一个转交地址来供给移动节点当时的方位信息。移动设备每次改动方位，都要将它的转交地址告知给家园地址和它所对应的通讯节点。在家园以外的当地，移动设备传送数据包时，通常在IPv6报头中将转交地址作为源地址。
·IP网络架构
在4G中网络的规划架构将会简化。关于依据IP网络的宽带无线接入，能够有两种规划架构，一种是全IP网络架构，如图3所示。在这种网络规划模型中，基站不只能够具有信号的物理传输功用，还能够对无线资源进行办理，扮演接入路由器的功用，缺陷是会引进较大的开支，尤其是在移动终端进行切换时对移动IP地址进行的装备的进程。另一种是依据子网的IP架构，如图4所示，其间几个相邻基站组成子网接入依据IP接入网的路由器。这时，基站和接入路由器别离担任办理第二层和第三层的协议，当用户在相邻基站间产生切换时，只涉及到第二层的切换协议，不需求改动第三层的移动IP的地址。表1是两种网络的比较。
表1 两种类型的网络参数比较
图3 4G全IP网络
图4 依据子网的4G IP网络
结束语
本文从不同的视点给出了4G概念的界说和要求，一起，咱们给出了两种4G中IP网络的接入技能，而且对各自的特色做了比较。未来几代移动通讯体系最显着的趋势是要求高数据速率、高机动性和无缝隙周游。跟着新技能和新需求的不断呈现，4G必然会替代3G，成为未来移动通讯范畴的主导技能。
