什么是LTE(4G)历史和发展，技术解析
LTE（长期演进）是第四代 ( 4G ) 无线标准，与第三代 ( 3G ) 技术相比，它为手机和其他蜂窝设备提供更高的网络容量和速度。
LTE 是一种用于移动设备的无线宽带通信技术，电话运营商使用它向消费者的手机传送无线数据。在 3G 的前代迭代中，LTE 提供了高速、更高效率、峰值数据速率以及带宽和频率的灵活性。
LTE 提供比 3G 更高的峰值数据传输速率，下行速度高达 100 Mbps，上行速度高达 30 Mbps。它提供了更低的延迟、可扩展的带宽容量以及与现有全球移动通信系统 ( GSM ) 和通用移动电信服务 (UMTS) 技术的向后兼容性。LTE-Advanced ( LTE-A )的后续发展产生了大约 300 Mbps 的峰值吞吐量。
虽然 LTE 通常称为 4G LTE，但 LTE 在技术上比 4G 慢，但仍比普通 3G 快。为此，LTE也可能被称为3.95G。虽然 LTE 速度达到 100 Mbps，但真正的 4G 提供高达 1,000 Mbps 的速度。然而，不同版本的 LTE 满足 4G 速度，例如 LTE-A。
LTE 最终成为普遍可用的标准，在尚未拥有 5G 的地区仍然普遍可用。
LTE 在当前 5G 标准（称为5G New Radio）的开发中起着直接作用。早期的 5G 网络称为非独立 5G (NSA 5G)，需要 4G LTE控制平面来管理 5G 数据会话。NSA 5G 网络可以由现有的 4G 网络框架部署和支持，从而降低运营商推出 5G 的资本和运营费用。
为什么 LTE 被称为长期演进？
第三代合作伙伴计划 ( 3GPP ) 开发了 LTE。该标准被描述为移动电信发展的下一步以及 2G GSM 和 3G UMTS 规范的发展。LTE 通常作为 4G LTE 销售。
LTE 最初不具备真正的 4G 资格。国际电信联盟 (ITU) 最初将 4G 定义为一种蜂窝标准，可为固定用户提供 1 Gbps 的数据速率，为移动中的用户提供 100 Mbps 的数据速率。2010 年 12 月，ITU 软化了立场，将 4G 应用于 LTE 以及其他几个无线标准。
LTE 如何工作？
LTE 网络为其下行链路信号采用正交频分复用 ( OFDM ) 调制方案的多用户变体，称为正交频分多址 ( OFDMA )。
OFDMA 使 LTE 下行链路能够以比 3G 更高的数据速率将数据从基站传输到多个用户，同时提高了频谱效率。上行信号采用单载波FDMA，降低了移动终端所需的发射功率。
LTE 的上层基于传输控制协议/互联网协议，这导致了一个全互联网协议网络，就像有线通信一样。LTE 支持混合数据、语音、视频和消息流量等数据传输。
LTE-A 使用类似于 IEEE 802.11n 无线局域网标准中使用的多输入多输出 ( MIMO ) 天线技术。MIMO 和 OFDM 可在接收器端实现更高的信噪比，从而改善无线网络覆盖范围和吞吐量，尤其是在人口稠密的城市地区。
LTE-A 要求设备配备特殊芯片。Broadcom、Nvidia 和 Qualcomm 都生产支持 LTE-A 的芯片。绝大多数智能手机都支持 LTE-A。
LTE在全球有多受欢迎？
电话公司在不同国家的不同时间推出了 LTE。一些欧洲运营商早在 2009 年就采用了该标准，而北美运营商则在 2010 年和 2011 年引入了该规范。
Opensignal 发现，在 87 个国家中，4G 网络的平均可用性为 80%。2020 年，美国三大移动运营商——AT&T、T-Mobile 和 Verizon——在 4G 可用性类别中得分达到 90% 及以上。4G LTE 和 5G 正在北美和西欧取代 3G，主要的 3G 网络计划于 2022 年关闭。
根据全球移动供应商协会(GSA) 的数据，到 2022 年，LTE 已经连接了全球三分之二的移动用户——相当于 66 亿用户。GSA 还报告称，全球有多达 791 家电信运营商运营 LTE 网络，其中 336 家运营商为 LTE-A 网络。
4G LTE 功能
LTE 为用户提供多种功能，包括：
- 音频和视频流。LTE 比 2G 和 3G 具有更快的下载和上传速度。
- 实时连接服务。通过 LTE 语音，用户可以与其他人通话而不会遇到延迟或抖动。
- LTE-Advanced 的速度更快。使用 LTE-Advanced 的下载和上传速度比标准 LTE 快两到三倍。所有 LTE Advanced 设备都向后兼容标准 LTE。
- 载波聚合。此 LTE-Advanced 功能提高了网络容量，在五个分量载波（频带）中增加了高达 100 MHz 的带宽，每个分量载波（频带）的带宽为 20 MHz。LTE-A 手机结合来自多个分量载波的频率，以改善信号、速度和可靠性。
LTE 物联网 (IoT) 规范
2016 年 6 月，3GPP 第 13 版发布了专为物联网机器对机器 ( M2M ) 使用而设计的新物联网蜂窝连接选项。LTE 机器类型通信 (LTE-M) 和窄带物联网 (NB-IoT) 均基于 LTE 标准，但进行了重大更改以实现低功耗广域网 M2M 操作。
LTE-M 提供大约 1 Mbps 的数据速度，而 NB-IoT 支持高达 26 Kbps 的下行链路。这些大幅降低的数据速度增加了使用物联网蜂窝标准的 M2M 设备的电池寿命。对于需要在蜂窝网络上移动的传感器和其他设备，NB-IoT 可以支持长达 10 年的电池寿命。LTE-M 可以使用两节 AA 电池支持长达 10 年的电池寿命，但前提是设备处于静止状态并且每天广播几秒钟。如果设备打开、在 LTE 网络上移动并使用 LTE-M 支持的语音功能，电池寿命将会缩短。
什么是专用 LTE 网络？
专用 LTE 网络是公共 LTE 网络的缩小版。它们旨在为公司园区、配送中心或机场、体育场和其他地点提供专用蜂窝网络覆盖。
专用网络使用未经许可或共享的频谱来覆盖手机和其他设备。这包括全球免许可的 5 GHz 频段和 3.5 GHz 频段，在美国称为公民宽带无线电服务 ( CBRS ) 共享频段。
要建立专用 LTE 服务，组织需要 LTE 微基站或小型基站、核心网络服务器和带有 SIM 卡的兼容设备。许多主要手机制造商都支持可用于私人服务的 LTE 频段。
主要 Android 手机制造商于 2019 年开始支持 CBRS 频段。Apple 在 2019 年 9 月推出的 iPhone 11 中引入了对 CBRS（频段 48）连接的支持。许多公司生产支持 CBRS 频段的路由器、模块和调制解调器。
什么是 LTE 语音？
LTE 语音 ( VoLTE ) 技术使用户能够以数据包的形式通过 LTE 网络拨打电话，而不是典型的语音通话。这称为数据包语音，它可以在多个电话对话的网络中共享数据包。
VoLTE 可以支持许多呼叫者并根据需要重新分配带宽以支持它。其他 VoLTE 功能包括带宽优化以及使用户能够查看他们打算拨打的电话是否忙或可用。
LTE历史与发展
在 LTE 出现之前，没有无线宽带的全球标准。在 LTE 之前，GSM 已在亚洲和欧洲流行，但其他国家（包括美国和加拿大）的主要移动运营商已采用码分多址。LTE 的目标是合并分散的市场并为网络运营商提供更高效的网络。
LTE 发展的主要里程碑包括：
- 2004年，日本移动电话运营商NTT DoCoMo提出将LTE作为无线宽带的下一个国际标准，并开始制定LTE标准。
- 2006 年，在一次现场演示中，诺基亚网络同时下载了高清视频并通过 LTE 上传了游戏。
- 2007年，瑞典电信公司爱立信展示了比特率为144Mbps的LTE。
- 2008年，爱立信展示了首个LTE端到端电话呼叫，LTE最终定型。
- 2009 年，瑞典移动网络运营商TeliaSonera在奥斯陆和斯德哥尔摩提供 LTE。
- 2011. LTE-Advanced 在 3GPP 第 10 版中最终确定。
- 2016. 3GPP 工程师开始制定最终将接替 LTE 的 5G 标准。
- 2017 年，第一个 NSA 5G 规范发布，并于 2018-2019 年广泛应用。
- 2021. 5G 规范工作正在进行中。
蜂窝网络的未来是什么？
大多数 5G 网络使用 NSA 规范，该规范需要 4G LTE 核心网络来促进 5G 数据会话。4G LTE 仍然是全球主要的移动网络标准；然而，向 5G 迈进的步伐仍在继续。
IDC 预测，到 2022 年底，美国 5G 智能手机的出货量将达到 1.181 亿部，高于 2021 年的 9280 万部。IDC 还预测，到 2026 年，美国 5G 智能手机的出货量将达到 1.612 亿部
同样，一份 2022 年爱立信移动报告预测，到 2027 年，5G 用户将成为占主导地位的移动接入技术。根据该报告，到 2028 年，5G 将占北美移动用户的 91%（尽管在世界其他地区更少） .
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