4、从4G到5G：移动通信的演进与展望

从4G到5G：移动通信的演进与展望

1. 引言

近年来，随着智能设备的迅速普及，全球对移动数据服务的需求呈爆炸式增长。预计未来5年，移动数据流量将增长20到50倍，且近80%的流量产生于室内。然而，当前的蜂窝网络架构因室内信号受墙体等遮挡而性能不佳，难以应对室内主导的流量。同时，智能手机的频繁连接和移动性导致网络信令流量负载过重，消耗大量网络资源，甚至可能使3G或4G网络崩溃。传统提升频谱效率或分配额外频谱的方法已接近理论极限，因此，无线行业开启了从4G向5G过渡的征程。

2. LTE概述

2.1 LTE基础

2005年，3GPP决定开展下一代网络的研究，LTE应运而生。它支持时分双工（TDD）和频分双工（FDD），其基站称为增强型NodeB（eNB），与UMTS的NodeB相区分。eNB通过移除无线网络控制器（RNC），将功能转移至自身和部分核心网络网关，变得更加智能。eNB可通过X2接口进行切换，并转发下行数据，X2接口使用控制平面隧道协议（GTP - C），通过S1接口连接到网关节点。

LTE网络的主要组成部分及其功能如下：
- MME ：负责移动性管理、认证、承载管理、网关选择、会话管理信令和移动设备的位置跟踪。
- S - GW ：终止与eNB的S1 - U接口，作为本地移动性锚点，缓冲下行数据包，支持计费功能。
- PDN - GW ：连接LTE网络与外部IP网络，提供IP多媒体服务、计费、数据包过滤、基于策略的控制和IP地址分配。
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