相对于无线城域网而言，无线广域网络（Wireless Wide Area Network，WWAN）是一个更大区域的网络，常常是一个国家或是一个洲，满足更大范围内的无线接入，与无线个域网、无线局域网和无线城域网相比，WWAN更加强调快速移动性。如今，3G移动通信网络、4G移动通信网络和卫星通信网络是典型的无线广域网技术。本节会简要介绍GSM技术、GPRS技术，虽然这两项技术在市场上仍然被广泛使用，但从技术的更迭来看，它们会逐步被3G技术、4G技术所淘汰。所以，本节的重点是介绍3G技术和4G技术，它们也是物联网的智能设备无线接入互联网的首选。

图4.31　2G、3G和4G的区别

IEEE 802.20是WWAN的重要标准，接下来简要介绍一下IEEE 802.20系列协议标准，IEEE 802.20是移动宽带无线接入（MBWA）的协议标准，是在全世界范围内配置宽带无线IP数据接入网络的解决方案。在802.20系列协议标准推出之前，已经存在的蜂窝技术速率都不高，无法提供类似无线个域网、无线局域网和无线城域网的宽带接入技术，无法满足人们宽带无线接入的需要。IEEE 802.16系列协议标准，重点是固定宽带无线接入，利用无线接入方式，解决最后一千米的接入问题，但是不能给终端提供移动性或者是只能提供有限的移动性。

IEEE 802.20协议是兼取固定无线接入网络（IEEE 802.16）的高速和蜂窝网络的移动性这两个优势，解决固定无线接入的低移动性和高速移动业务需求增长之间的矛盾。是实现低成本、高频谱利用率、随时随地接入、永远在线、各种IP业务共存的移动宽带无线接入网在全世界范围内的配置。IEEE 802.20系统性能指标如下表所示:

表4.1　IEEE 802.20系统性能指标表

关于IEEE 802.20协议，这里要重点介绍两项关键技术:OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交频分复用技术）和移动性管理技术。其中OFDM是空中接口物理层调制技术，其本质是一种多载波调制技术，它的原理是无线通信信道划分为多个窄带子信道同时传送，在每个子信道上使用一个子载波进行调制。这样做的好处是提升了信道利用率，增加了信道抗干扰能力，适合在高层建筑、居民密集区域使用。IEEE 802.20协议采用纯IP架构，其移动管理也是以移动IP技术作为基础，移动终端采用固定不变的IP地址，移动终端在网络中不同子网间移动时，保持其IP地址不变，从而保证通信过程的持续进行。802.20协议中漫游和切换技术也是保证其移动性的关键技术。在802.20协议中不仅要事先802.20本系统内不同小区之间移动时的漫游和切换支持，还要实现不同技术之间的切换和漫游。

1.GSM技术

GSM是Global System For Mobile Communications（全球移动通信系统）的缩写，是由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准。GSM曾经是应用最为广泛的移动电话标准，当时全球有超过200个国家和地区十多亿人在使用GSM电话，而如今，它已经是明日黄花，被3G、4G所取代。GSM的一大特点是，其用户在同意了“漫游协定”之后，在移动电话运营商之间可以自由漫游。GSM较之它以前的标准最大的不同是，它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代移动电话系统（2G）。

GSM系统主要由移动台（MS）、网络子系统（NSS）、基站子系统（BSS）和操作支持系统（OSS）四部分组成，各部分的具体细节不需要掌握。

· 移动台（MS，Moble Station）:移动台是GSM移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备。移动台的类型不仅包括手持台，还包括车载台和便携式台，不过还是以手持台为主。

· 基站子系统（BSS，Base Station System）:基站子系统是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分。它通过无线接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统中的移动业务交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。当然，要对基站子系统部分进行操作维护管理，还要建立BSS与操作支持系统之间的通信连接。

图4.32　GSM系统结构

· 网络子系统（NSS，Network Sub-System）:网络子系统主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其他通信网用户之间通信起着管理作用。

· 操作支持系统（OSS，Operation Sub-System）:操作支持系统需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网络操作和维护。

2.GPRS技术

GSM全球移动通信系统以其特有的容量大、话音质量好、接口开放、安全性好、与其他网络（例如ISDN、PSTN）互联、全球漫游等特性而得到迅猛的发展，并改变了人们的生活方式。不过，由于个人电脑、平板电脑、智能手机的普及和以互联网为首的网络技术的突飞猛进，人们对移动数据业务需求的增长速度超过了对电话业务需求的增长速度。人们已不满足于移动电话所带来的方便与快捷，更希望随时随地进行各种信息的获取与传递，移动网络接入在当时来说已经是一种必然趋势。各移动通信业务运营商当时也注意到仅提供电话业务将已无法适应市场的需要，将移动电话变成人们日常必备的信息服务终端，基于数据业务的各种增值业务，特别是提供人们生活中所需的各种信息服务以及提供互联网的接入，才是适应市场发展的方向。

GPRS是通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service）的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务，是GSM的延续。GPRS经常被描述成“2.5G”，也就是说这项技术位于第二代（2G）和第三代（3G）移动通信技术之间。

■GSM的局限性

GSM标准本身是为提供话音、数据等综合业务而制定的，具有电路型承载业务以及短消息等数据信息的载体。但是电路型数据业务具有以下局限性:

（1）资源利用率低:电路型的最大特点就是独占信道，即使空闲，也不能为其他用户使用，这对保证实时性业务是一种优势，但对于大量的非实时、具有突发特性的数据业务来说，就会造成传输的低效和资源的浪费。

（2）传输速率低:GSM电路型业务的最高速率是9.6kbps，即使采用了高速电路交换数据，最高速率也只能为57.6kbps，这个速度是远远不能满足广域网无线接入市场的用户需求。

（3）接入速度慢:电路型业务的接入速度比较慢，特别是GSM普遍使用的通过PSTN接入互联网的方式，需要经过电话接通的过程和调制解调器的握手过程，一般需要15-20秒的接入时间。

（4）用户费用高:电路型业务的计费是以使用时间为主的，因此对于许多需要长时间与网络保持连接，但并不连续传送数据的用户（例如发送电子邮件、浏览网页）来说，必然增加了用户使用的成本。

■GPRS的特点

（1）GPRS为用户提供端到端的分组交换数据传输业务，能够高效地利用网络资源，降低通信成本。

分组型数据传输与电路型数据传输的最大区别就是多用户对信道的共享，同时GPRS在无线资源分配上采用了动态信道分配方式，仅在有效数据通信时占用物理信道资源，通信保持时并不占用，因此大大提高了频率资源利用率，降低通信成本。

（2）GPRS具有多种服务质量，可灵活支持多种数据应用。

GPRS对数据传输设置有不同的服务质量参数:优先级、可靠性、时延、数据速率。其中数据速率从9kbps开始，最高可达171kbps。GPRS可根据应用的类型和网络资源的实际情况和网络质量，灵活选择服务质量参数为用户提供服务，从而使GPRS不仅支持频繁的、少量突发型数据业务，而且支持大数据量的业务，应用非常广泛。

（3）GPRS网络接入速度快，提供了与有线网络的无缝连接。

由于GPRS网本身就是一个分组型数据网，支持TCP/IP等协议，因此无须经过PSTN等网络的转接，直接与分组数据网（IP网）互通，接入速度仅几秒钟。

（4）GPRS的计费更加合理，用户使用更加方便。

在GPRS网络中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道也不计费。GPRS可根据通信的数据量和提供的服务质量进行计费，这样用户不必支付传输间隙时的费用。

（5）GPRS可利用GSM的无线覆盖，提高现有无线资源的利用率。

在无线接口方面，GPRS采用与GSM相同的物理信道，重新定义了新的用于分组数据传输的逻辑信道。GPRS一方面可利用现有的GSM无线覆盖，另一方面可利用空闲的话音信道传送数据业务，提高无线资源的利用率。

（6）GPRS的核心网络顺应通信网络的发展趋势，为GSM网（2G）向第三代（3G）演进打下基础。

GPRS核心网络的网络层采用了IP技术，底层可使用多种传输技术，一方面可与高速发展的因特网实现无缝连接，另一方面可顺应通信网的发展趋势。

■GPRS的网络结构

图4.33　GPRS的网络结构

GPRS网络通常是在GSM网络的基础上升级的，GSM网络中的绝大部分设备都不需要作硬件改动，只需软件升级即可。与GSM相比，GPRS新增的主要设备包括:

（1）GPRS服务支持结点（SGSN，Serving GPRS Supporting Node）

负责传输GPRS网络内的数据分组，类似通信网络内的路由器，将BSC（基站控制器，属于子站子系统中的核心部件）送出的数据分组路由到其他的SGSN，或是由GGSN（下面会介绍）将分组传递到外部的因特网。除此之外，SGSN还包括所有管理数据传输有关的功能。

（2）GPRS网关支持结点（GGSN，Gateway GPRS Support Node）

GGSN是GPRS网络连接外部因特网的一个网关，负责GPRS网络与外部网的数据交换，将来自SGSN的分组按照其他分组协议（如IP）发送到其他非GPRS网络，或者将来自其他网络的分组转发相应的SGSN。

（3）分组控制单元（PCU，Package Control Unit）

PCU用于分组数据的信道管理和信道接入控制。新增的分组控制单元PCU属于基站控制器BSC中的一部分，在GPRS网络结构未标出。

3.3G技术

■3G与IMT2000

3G是第三代移动通信技术，是支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术，能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。国际电联（ITU）在1985年提出的第三代无线移动通信标准的名称，当时称为陆地移动系统（FPLMTS），1996年正式更名为国际移动通信2000（International Mobile Telecommunication 2000，IMT2000）。国际电联原意是要把世界上的所有无线移动通信标准在公元2000年左右统一为全球统一的技术格式。IMT2000的目标是实现全球漫游，适应多种环境，提供高质量的多媒体业务，足够的系统容量和强大的用户管理能力。在速度方面，快速移动、步行环境和固定位置环境时，分组数据传输速率分别能达到144kbps、384kbps和2Mbps。但是由于各种经济和政治的原因，最终形成了三个技术标准即欧洲电信标准化协会（ETSI）的WCDMA，美国电信工业协会（TIA）的CDMA2000和中国电信科学研究院（CATT）的TD-SCDMA。在中国大陆，存在国际电联确定三个3G无线接口标准，分别是中国联通的 WCDMA，中国电信的CDMA2000，中国移动的TD-SCDMA。

图4.34　3G标准在中国

第三代移动通信和第一代模拟移动通信和第二代数字移动通信相比，第三代移动通信是覆盖全球的多媒体移动通信。它的主要的特点之一是可实现全球漫游，使任意时间、任意地点、任意人之间的交流成为可能。也就是说，每个用户都有一个个人通信号码，带着手机，走到世界任何一个国家，人们都可以找到，而反过来，用户走到世界任何一个地方，都可以很方便地与国内用户或他国用户通信，与在国内通信时毫无分别。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另一个主要特点。这就是说，用3G手机除了可以进行普通的通话外，还可以上网查信息、下载文件和图片，由于带宽的提高，第三代移动通信系统还可以传输图像，提供可视电话业务等。

■3G的接口标准

CDMA是Code Division Multiple Access（码分多址）的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。第一代移动通信系统采用频分多址（FDMA）的模拟调制方式，这种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。第二代移动通信系统主要采用时分多址（TDMA）的数字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大大改善，但TDMA的系统容量仍然有限，越区切换性能仍不完善。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。下面分别介绍3G的3种标准:

WCDMA（Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread），是基于GSM/GPRS网络发展起来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同（日本、韩国也在使用WCDMA）。WCDMA的支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。该标准提出了GSM（2G）-GPRS-EDGEWCDMA（3G）的演进策略。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡。因为WCDMA是基于GSM/GPRS网络发展起来的3G技术规范，因此具有先天的市场优势。WCDMA是当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种3G标准，占据全球80%以上市场份额。(www.daowen.com)

CDMA2000是由窄带CDMA技术发展而来的宽带CDMA技术，它是由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、朗讯和后来加入的韩国三星都有参与。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。但因为之前使用CDMA的地区只有日本、韩国和北美，所以CDMA2000的支持者不如WCDMA多。该标准提出了从CDMA IS95（2G）-CDMA2000 1x-CDMA2000 3x（3G）的演进策略，其中CDMA2000 1x被称为2.5代移动通信技术。CDMA2000 3x与CDMA2000 1x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。在国内，中国电信在CDMA IS95网络的基础上，在3G技术上采用了CDMA2000的方案。

TD-SCDMA全称为Time Division-Synchronous CDMA（时分同步CDMA），该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，不过技术发明始于西门子公司。1999年6月，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向国际电联（ITU）提出了该标准。相对于另两个主要3G标准WCDMA和CDMA2000，TD-SCDMA的起步较晚。TD-SCDMA具有辐射低的特点，被誉为绿色3G。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的具有独特优势。另外，由于中国大陆庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布支持TD-SCDMA标准。该标准不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。

■3G的应用

3G已经给人们的生活带来了全新的感受。用户可以出租车里的视频会议、可以在坐火车是也不会错过肥皂剧，可以从施工现场发回图像供总部工程师分析、可以和朋友共享在摩洛哥的美妙假期、可以随时随地的可以和朋友视频通话。3G的核心应用主要包括:

（1）宽带上网:宽带上网是3G手机的最重要的功能，可以在手机上收发邮件、写博客和微博、QQ或微信聊天、在线地图导航等。随着3G和4G时代的到来，手机已经变成了人们随身携带的电脑。

（2）无线搜索:随着互联网的普及，人们开始习惯在PC上使用搜索引擎获取信息。随着移动互联网和3G、4G的普及，人们的搜索习惯已经从PC上搜索转变会手机上搜索。无线搜索是非常实用的移动网络服务，可以让人们随时随地用手机搜索所需要的信息。

（3）移动电子商务:互联网正改变着人们的生活，尤其是在购物习惯上，年轻人已经习惯将网上购物当作日常购物的首选方式。人们不仅可以通过PC在网上选购自己喜欢的商品，还可以选择手机，通过移动通信网络进行电子商务交易（包括移动支付），这会让电子商务变得更加方便。高速3G可以让手机购物变得更实在，高质量的图片与视频会话能使商家与消费者的距离拉近，提高购物体验，让手机购物变为新潮流。

（4）手机网游:与电脑网游相比，手机网游的体验并不足够好，但因为手机方便携带，随时可以玩，这种利用了零碎时间的网游是年轻人的新宠，也是3G时代的一个重要经济增长点。有了3G网络，网速更快，手机端可以展现更多的内容，用户在游戏的视觉和效果方面感觉更好。

图4.35　手机百度地图导航和百度搜索

（5）视频通话:3G时代，传统的语音通话是最基本的功能，基于网络的QQ多人语音会议和视频通话已经成为一种时尚，传统的语音通话资费会进一步降低，将来数据业务才是运营商收入的主要来源。

（6）在线视频:高网速是在线视频的基础，3G以及接下来要介绍的4G技术，带来了无线移动通信速度上的大幅提升，数Mbps的网速已经不是奢望。另外，手机流媒体APP已经成为人们使用最多的软件，在视频影像的流畅和画面质量上不断提升，使在线视频成为人们观看视频的首选。

（7）手机办公:与传统的OA系统相比，手机办公摆脱了传统OA局限于局域网的桎梏，办公人员通过手机APP（智能手机的第三方应用程序），可以随时随地访问政府和企业的数据库，进行实时办公和处理业务，极大地提高了办公和执法的效率。

（8）手机音乐:在移动互联网时代，手机音乐是最为亮丽的一道风景线，通过手机上网下载音乐是音乐下载最普遍的方式。只要在手机上安装一款手机音乐软件，就能通过网络，随时随地让手机变身音乐魔盒，下载和播放喜欢的歌曲。

4.4G技术

■4G技术简介

4G是第四代移动通信技术标准，该技术包括LTE-TDD（其中TDD是Time Division Duplexing的简称，含义为时分双工，也称为TD-LTE）和LTE-FDD（其中FDD是Frequency Division Duplexing的简称，含义为频分双工，也成为FDD-LTE）两种制式。严格意义上来讲，LTE只是3.9G，尽管被宣传为4G无线标准，但它其实并未被3GPP认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通信标准IMT-Advanced，因此在严格意义上其还未达到4G的标准。只有升级版的LTE-Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求。

2010年是海外主流运营商规模建设4G的元年。2013年12月4日，工信部正式向三大运营商发布4G牌照，中国移动、中国电信和中国联通均获得TD-LTE（LTE-TDD国内常称为TD-LTE）照。2013年12月18日，中国移动在广州宣布，将建成全球最大4G网络。2013年年底前，北京、上海、广州、深圳等16个城市可享受4G服务。到2014年年底，4G网络覆盖300多个城市。2014年1月，京津城际高铁作为全国首条实现移动4G网络全覆盖的铁路，实现了300公里时速高铁场景下的数据业务高速下载，一部2G大小的电影只需要几分钟。2014年7月，中国移动在召开的新闻发布会上又提出包括持续加强4G网络建设、实施清晰透明的订购收费、大力治理垃圾信息等六项服务承诺，并将继续降低4G资费门槛。2015年2月27日，工信部正式向中国电信和中国联通发放LTE-FDD牌照，FDD 4G网络正式商用来开序幕。

图4.36　中国移动4G商用

图4.37　中国电信和中国联通获批FDD-LTE　4G牌照

4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能。如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G通信会是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路。与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。然而，在通话品质方面，移动电话消费者还是能接受的。4G在数据通信速度的高速化，的确是一个很大优点，它的数据传输速率达到100Mbps，能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。下面是4G通信技术部分优势的介绍:

· 通信速度快

由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问互联网的速率，因此4G通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。第四代移动通信系统传输速率可达到100Mbps，这种速度会相当于2009年最新手机的传输速度的1万倍左右，第三代手机传输速度的50倍。

· 通信灵活

从严格意义上说，4G手机的功能，已不能简单划归电话机的范畴，毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一而已，因此未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了。另外，4G手机从外观和式样上，会有更惊人的突破，随着智能设备发展的突飞猛进，眼镜、手表、手环、甚至是旅游鞋都有可能成为4G终端。

· 智能性能高

4G的智能性更高，不仅表现于4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，例如对菜单和滚动操作的依赖程度会大大降低，更重要的4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如4G手机能根据环境、时间以及其他设定的因素来适时地提醒手机的主人此时该做什么事，或者不该做什么事，4G手机可以把电影院票房资料，直接下载到PDA之上，这些资料能够把售票情况、座位情况显示得清清楚楚，人们可以根据这些信息来进行在线购买自己满意的电影票。

■4G的核心技术

4G所采用的关键技术较多，对通信技术接触较少的人，理解上也存在一定的难度，下面简要介绍4G所采用的部分核心技术，供参考。

· 接入方式和多址方案

OFDM正交频分复用是一种无线环境下的高速传输技术，其主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输。尽管总的信道是非平坦的，即具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽。OFDM技术的优点是可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收机。

· 调制与编码技术

4G移动通信系统采用新的调制技术，如多载波正交频分复用调制技术以及单载波自适应均衡技术等调制方式，以保证频谱利用率和延长用户终端电池的寿命。4G移动通信系统采用更高级的信道编码方案、自动重发请求技术和分集接收技术等，从而保证系统足够的性能。

· 高性能的接收机

4G移动通信系统对接收机提出了很高的要求。香农定理给出了在带宽BW的信道中实现容量C的可靠传输所需要的最小信噪比SNR。按照香农定理，可以计算出，对于3G系统如果信道带宽为5MHz，数据速率为2Mbps，所需的SNR为l.2dB.而对于4G系统，要在5MHz的带宽上传输20Mbps的数据，则所需要的SNR为12dB。可见对于4G系统，由于速率很高，对接收机的性能要求也要高得多。

· 智能天线技术

智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。

·MIMO技术

多输入多输出技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效地将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。在无线频谱资源相对匮乏的今天，MIMO系统已经体现出其优越性，也会在4G移动通信系统中继续应用。

· 软件无线电技术

软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各种类型的无线电通信系统的一种具有开放式结构的新技术。软件无线电的核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器，并尽可能多地用软件来定义无线功能，各种功能和信号处理都尽可能用软件实现。其软件系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、信源编码软件、信道纠错编码软件、调制解调算法软件等。软件无线电使得系统具有灵活性和适应性，能够适应不同的网络和空中接口。软件无线电技术能支持采用不同空中接口的多模式手机和基站，能实现各种应用的可变服务质量。

· 基于IP的核心网

移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络，同已有的移动网络相比具有根本性的优点，即:可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案，能提供端到端的IP业务，能同已有的核心网和PSTN兼容。核心网具有开放的结构，能允许各种空中接口接入核心网，同时核心网能把业务、控制和传输等分开。采用IP后，所采用的无线接入方式和协议与核心网络协议、链路层是分离独立的。IP与多种无线接入协议相兼容，因此在设计核心网络时具有很大的灵活性，不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议。

■4G标准

在刚开始介绍4G技术时就已经提到，LTE严格意义上来讲不能算作4G无线标准，只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求，接下来将分别介绍4G相关技术标准。

LTE（Long Term Evolution，长期演进）项目是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。LTE主要特点是在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbps与上行50Mbps的峰值速率，相对于3G网络大大地提高了小区的容量，同时将网络延迟大大降低。

LTE-Advanced从字面上看，LTE-Advanced就是LTE技术的升级版。LTE-Advanced满足IMT-Advanced的技术要求，是真正意义上的4G标准。LTE-Advanced是一个兼容的技术，完全兼容LTE，是演进而不是革命。LTE-Advanced的相关特性如下:

· 带宽:100MHz，有效支持新频段和大带宽；

· 峰值速率:下行1Gbps，上行500Mbps，峰值速率大幅提高；

· 峰值频谱效率:下行30bps/Hz，上行15bps/Hz，频谱效率有限的改进。

Wireless MAN-Advanced事实上就是Wi MAX的升级版，即IEEE 802.16m标准。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”模式下提供1Gbps速率，解决了之前WiMAX存在的移动性的问题。

2012年1月，国际电信联盟在2012年无线电通信全会全体会议上，正式审议通过将LTE-Advanced和 Wireless MAN-Advanced（802.16m）技术规范确立为IMT-Advanced（俗称4G）国际标准，TD-LTE-Advanced（中国主导制定的）和FDD-LTE-Advance同时并列成为4G国际标准。