4G网络

概念定义

4G网络即第四代移动通信网络，是3G之后发展起来的移动通信技术体系。国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）在2008年提出IMT-Advanced规范，其中峰值数据速率目标为高速移动环境约100 Mbit/s，固定或低速移动环境约1 Gbit/s。首个版本的LTE与IEEE 802.16e WiMAX并未完全达到IMT-Advanced要求，但由于它们是相关标准的先行技术，并在性能和功能上明显改进，后来也被允许使用“4G”名称。

工作原理

4G以全IP封包交换网络为基础，语音、视频和一般互联网数据均可转化为IP数据进行传输。无线接入部分采用OFDMA多载波传输及频域均衡等方案，把可用频谱划分为多个子载波，并按网络情况分配给不同用户，以应对移动通信中的多径传播。MIMO多输入多输出技术则利用多组发射与接收天线传输数据，提高峰值比特率及频谱利用能力。

网络会动态共享无线资源，让同一小区内的多名用户同时接入，并通过服务质量机制为不同业务配置相应的传输等级。用户在基站覆盖区域之间移动时，系统执行切换，以维持数据连接。4G不以传统电路交换作为核心通信方式；语音服务可通过VoLTE在LTE网络上传送，也可利用CSFB机制暂时回退至2G或3G电路交换网络完成通话。

技术构成

IMT-Advanced体系要求支持可扩展信道带宽、跨不同系统的平滑切换、动态资源利用及多媒体业务所需的服务质量。主要标准包括由3GPP制定的LTE-Advanced，以及由IEEE制定的WirelessMAN-Advanced（IEEE 802.16m）。LTE-Advanced从LTE演进，并向后兼容LTE。

LTE网络可采用频分双工或时分双工。LTE FDD以不同频段分别承载上行与下行数据；LTE TDD又称TD-LTE，在同一频段内以不同时隙区分上行与下行。WirelessMAN-Advanced则是WiMAX的升级演进方案。实际部署中，LTE及其后续演进成为常见的4G技术路线。

应用场景

4G可为智能手机、平板电脑和其他联网终端提供网页访问、影音传输、网络游戏、云端服务、视频直播及VoIP通信。相较以语音为主的早期移动网络，4G更侧重无线多媒体及持续数据连接，也可应用于金融、医疗、教育和交通等领域。

在汽车领域，4G通信模块可作为车联网的数据连接基础。配备相关功能的车载系统可通过移动网络获取在线导航数据与实时路况，并支持需要联网的车载服务；部分系统也会同时提供蓝牙电话、百度CarLife手机互联等功能。车辆在行驶过程中会在不同基站之间切换连接，因此网络覆盖、终端兼容性及运营商部署方式会影响实际使用体验。

技术特点与演进

4G提高了移动数据吞吐量，并降低通信时延，同时支持更多服务质量等级、鉴权及安全能力。其实际速率并不等同于标准规定的理论峰值，会受到频谱带宽、基站负载、无线环境、终端能力和移动速度等因素影响。4G的发展也推动移动通信从传统语音网络转向全IP网络，使高清语音、视频通信和持续联网服务成为移动终端及车载设备的重要应用。