4G之途 改变未来的高速无线互联
“如果我们要在无线宽带方面重现过去十年的‘移动奇迹’，我们需要充分利用4G将带来的更快的速率优势，通过创造性的新应用和新业务带来下一波令人振奋的创新浪潮。”
——哈玛德•图雷博士（Dr. Hamadoun Toure）, 国际电信联盟秘书长
从2G到3G，移动通信行业实现了从单纯的语音通讯到数据业务的跨越，3G的商用化也催生了一个全新的移动互联世界，悄然地改变着传统互联网以PC为中心的构成。这种结构的改变，给我们带来直接的影响就是：各类方便的移动应用层出不穷，我们仅需要智能手机就能够随时随地获取到包括天气、票务、出行和微信交流等各种信息，也可以用智能手机来收发邮件、阅读文档及浏览网页等传统商用任务，而不再需要到办公室打开PC后才能查询，整个社会的运行效率悄然提升。当然，假如你是游戏爱好者，3G也让掌上游戏变得无比便利，用户可以方便地通过3G网络、从软件商店中下载喜欢的游戏——手机游戏的品质固然无法同任天堂的专业掌机相比，但任天堂们会郁闷地发现，传统、守旧的掌机越来越不受欢迎，手机游戏市场却高速膨胀。
从某种意义上说，3G重新改造了互联网，移动互联的概念第一次变成真切的现实，而移动互联网表现出的强劲势头也表明，一个新的时代由此降临。此时，更先进的4G技术也开始迈向了商用化，高达100Mb/s的超高速接入将无线互联带入一个崭新的天地，而这也意味着应用模式的巨大转变：云计算取代单机计算成为主流，信息流的获取方式也将从用户搜索寻取到自动推送，基础设施的进化不断孕育出新的商业机会，也预示着一个新时代的开始。
1G到3G：从移动通讯到移动互联
早的移动通讯采用模拟技术，声音信号调制在模拟的载波上传输，它的缺点自然是在传输距离、语音质量方面不尽如人意，加上终端价格和通话费用都极其高昂，民用领域应用较少，模拟制式也被视为“1G”（当时并没有1G这个称呼）。
3G将互联网带入移动时代，也带动了手机业的变革。
“2G”时代是从GSM制式开始的，它是第一代数字化的无线通信技术。GSM是欧洲制定的标准，它的频率范围在900MHz～1800MHz之间，该技术用的是窄带TDMA方式，运行在一个射频内同时进行8组通话，也被称为蜂窝移动电话。GSM于1991年开始进入商用阶段，到1997年底在全球100多个国家运营，成为当时事实性的标准。同模拟通讯相比，GSM具有音质清晰、通话稳定的特点，抗干扰能力、保密性和容量都较强。GSM的生命力非常旺盛，以其广泛的网络覆盖和低廉的资费，直到现在都依然是无线通讯系统的主流。
同属于第二代技术还有美国高通公司的CDMA标准。CDMA其实是一项军用技术，在二战期间，盟军由于战争保密的需要开发了这项技术，在战时被广泛应用于军事抗干扰通信。后来高通公司对这项技术进行改造，使之成为商用的蜂窝移动通信技术。
在上个世纪90年代末，互联网和2G移动通信都已在发达国家获得广泛普及，下一代无线通信标准提上日程。2000年，国际电联正式公布了3G标准的三个候选技术：欧洲-日本派系的WCDMA、美国高通的CDMA 2000以及我国政府牵头提交的TD-SCDMA。
早研究3G标准的当属欧洲电信标准委员会（ETSI），在GSM商用化之后他们就着手3G技术的探讨，当时有几种备选方案都是基于直接序列扩频码分多址（Direct Sequence——Code Division Multiple Access），这项技术是将携带信息的窄带信号与高速地址码信号相乘、然后获得了一个宽带扩频信号进行传输，信号接收方采用相同的算法进行解码还原。在欧洲研究这项技术的同时，日本NTT DoCoMo的3G研究也基于相似的宽带码分多址技术，后来这两者进行融合、发展成第三代移动通信系统的一个预案，国际电联接纳了该方案作为3G标准的一部分，这也就是WCDMA。
与此同时，高通公司所提出的CDMA2000方案也获得国际电联的认可。CDMA2000是高通之前CDMA系统的自然升级，它可以平滑地保持向下兼容，并且在速度方面具有优势。“CDMA2000”这个名称属于美国通讯行业协会(TIA-USA)的注册商标，并不是像CDMA一样只是通用的术语。CDMA2000发展出包括1X、1X-RTT、1X-EV等多个不同的方案，1X只是作为该技术的核心，1X-RTT提供高153.6Kb/s数据速率、也因此仅被视为2.5G规范，真正意义上的3G标准则是1X-EV模式，它能够支持支持高3.1Mb/s的下行数据速率和1.8Mb/s的上行速率。
CDMA2000一直在持续发展中，它也将以平滑升级的方式进入到4G时代。不过，在市场占有率方面CDMA2000就明显比WCDMA逊色，只在北美和亚洲的韩国居于主导地位。除了高通公司以外，参与该标准的还有摩托罗拉、朗讯以及后来的韩国，由于韩国将CDMA 2000提升到战略性国策的地位，现在已经成为该标准的主导方。
TD-SCDMA标准其实源自德国西门子公司所制定的TD-CDMA标准，但欧洲只愿意施行一个标准，西门子的这项方案在WCDMA竞争中失利便被放弃。恰好在这时，我国希望能在3G时代掌握一项技术标准，遂引入西门子的这项技术，并将其更名为TD-SCDMA。大唐电信接手了TD-SCDMA的后续研究，西门子公司依然对这项技术提供技术支持，因此准确地说，TDS CDMA应该是中德联手产生的3G标准。
移动通信技术的发展过程
TD-SCDMA采用时分双工机制，上行和下行信道特征基本一致，可以对两者的比例进行灵活调整，特别适合互联网业务中上行数据少而下行数据多的场合。再者，TD-SCDMA不需要成对的频带。在频率资源的划分上比WCDMA和CDMA2000更加灵活。TD-SCDMA的缺点也很明显，它在终端允许移动速度和小区覆盖范围等方面均落后，并且只能同时在线500人，在容量方面存在劣势。
从2006年开始，罗马尼亚、法国、韩国、日本等地都有一些运营商都相继开通过TD-SCDMA试验网，但大规模的商用仅限于中国——实力强的中国移动获得TD-SCDMA牌照，但由于标准支持者较少、终端设备缺乏等因素的制约，TD-SCDMA在国内的推广情况一直不温不火，TD标准要想获得广泛的应用，恐怕绝非易事。
4G将要实现的目标
3G标准初的设计目标是2Mb/s～4Mb/s级别的无线接入能力，在十几年前这的确是了不起的目标。但互联网信息的高速膨胀超乎当时的想象，用户对于网络速度的要求也几乎无止境。当3G刚刚进入商用化的时候，以提升性能为目的的增强性技术就开始涌现，这主要就是“高速下行链路分组接入技术（High Speed Downlink Packet Access）”，也就是我们常说的HSDPA。
HSDPA仍然基于3G基础技术，但它支持一项名为HS-DSCH的通讯技术，HS-DSCH的全称为“High Speed Downlink Shared Channel”，意思是“高速下行链路共享信道”，该通道专门用于数据传输，而不需要像之前3G系统一样数据信号和语音信号共享相同的通道。同时，不同的用户在时分和码分上动态共享这一数据信道的编码和传送，并可实现系统级的优调度机制。调制技术方面，HSDPA采用了16QAM调制技术，其峰值速率能力是QPSK（WCDMA 3GPP R99在下行传输中采用的调制技术）的两倍，频带利用率比传统的QPSK更高。在HSDPA的帮助下，3G网络可以提供14.4Mb/s的下行速率——虽然用户在实际接入中不可能达到这项标准，但实现2Mb/s左右的速率不成问题，这也能满足时下移动宽带的需求了。
与HSDPA并立的是HSUPA，不过它针对的是数据的上传，可以支持高5.7Mb/s的上传速率，在云计算应用逐渐兴起的今天，上传性能也显得越来越重要，毕竟未来用户的文档、照片、音乐、通讯录等各类文件都可以通过云端同步，更快的上传性能有助于提升用户体验。
HSDPA和HSUPA也被并称为HSPA，这项3G增强技术可适用于WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三项标准，其中TD版的技术就称为TD-HSDPA，业界也有人将HSPA称为3.5G技术，至少在某种程度上，它们表明了通往4G时代的方向。
4G标准的制定，无疑应该着眼今后十年、乃至二十年的需求，这意味着新标准将具备史无前例的前瞻性，同时，从2G到3G过渡的高昂成本让所有电信企业不堪重负，3G到4G的平滑过渡就成为业界的共识。在性能方面，未来十年100Mb/s级别的高速互联网将成为标准，云计算应用从新颖概念变成标准，互联网成为类似于电力、用水一样必不可缺的基础设施，而4G标准必须具备可承载这些应用的足够性能。
国际电联各成员一般都默认4G标准要求具备100Mb/s的下载速度，上传速度也能达到20Mb/s，从而满足所有用户对于各类无线服务的要求。再者，3G时代过多的技术标准给运营商带来不必要的负担，各成员都希望4G时代尽量做到标准和设备层面的统一。
准4G技术：HSPA+实现平滑升级
经过漫长的磋商，国际电联正式确立了4G标准的候选技术，它们包括HSPA+、LTE、LTE-Advanced、WiMAX和WirelessMAN-Advanced等五种，这么多技术显然与4G要求的单一标准背道而驰。不过，其中有前途、也几乎确定会成为4G标准的只有LTE体系。
HSPA+、LTE、LTE-Advanced三项标准可以认为是同一种，它们代表了从3G到4G的不同阶段。这项演进是非常自然的：从现有的HSPA平滑升级到HSPA+，网速提升42Mb/s级别（HSPA+R8版本）和84Mb/s级别（R9版本）；接着再升级至LTE，可达到高300Mb/s的峰值速率；后前进到LTE-Advanced（高级版LTE），它可以带来高达1Gb/s的惊人性能。
HSPA+属于现行HSPA技术的改进版，运营商只需要对HSPA进行软件升级就能够方便地演进到HSPA+，是一种相当经济和高效的方案。HSPA+体系的演进路线也非常清晰：现有的WCDMA和TD-SCDMA都可以升级至HSPA，之后进入到HSPA+体系——HSPA+分别有R7（即Rel-7）、R8（即Rel-8）、R9（即Rel-9）等多个演进版本，其中R7版的下行/上行峰值分别为28Mb/s、11Mb/s，R8版本的下行峰值则提升至42Mb/s，R9版进一步提升到84Mb/s下行和22Mb/s上行，R9之后的版本将能R99在下行传输中采用的调制技术）的两倍，频带利用率比传统的QPSK更高。在HSDPA的帮助下，3G网络可以提供14.4Mb/s的下行速率—虽然用户在实际接入中不可能达到这项标准，但实现2Mb/s左右的速率不成问题，这也能满足时下移动宽带的需求了。
与HSDPA并立的是HSUPA，不过它针对的是数据的上传，可以支持高5.7Mb/s的上传速率，在云计算应用逐渐兴起的今天，上传性能也显得越来越重要，毕竟未来用户的文档、照片、音乐、通讯录等各类文件都可以通过云端同步，更快的上传性能有助于提升用户体验。HSDPA和HSUPA也被并称为HSPA，这项3G增强技术可适用于WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三项标准，其中TD版的技术就称为TD-HSDPA，业界也有人将HSPA称为3.5G技术，至少在某种程度上，它们表明了通往4G时代的方向。
4G标准的制定，无疑应该着眼今后十年、乃至二十年的需求，这意味着新标准将具备史无前例的前瞻性，同时，从2G到3G过渡的高昂成本让所有电信企业不堪重负，3G到4G的平滑过渡就成为业界的共识。在性能方面，未来十年100Mb/s级别的高速互联网将成为标准，云计算应用从新颖概念变成标准，互联网成为类似于电力、用水一样必不可缺的基础设施，而4G标准必须具备可承载这些应用的足够性能。
国际电联各成员一般都默认4G标准要求具备100Mb/s的下载速度，上传速度也能达到20Mb/s，从而满足所有用户对于各类无线服务的要求。再者，3G时代过多的技术标准给运营商带来不必要的负担，各成员都希望4G时代尽量做到标准和设备层面的统一。
