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，它为移动电话和其他蜂窝设备提供了更高的网络容量和速度。

LTE是一种面向移动设备的无线宽带通信技术，由电话运营商用于向消费者的手机传输无线数据。在3G的上一次迭代中，LTE提供了高速率、更高效率、峰值数据速率以及带宽和频率的灵活性。

LTE提供了比3G更高的峰值数据传输速率，下行速度为100 Mbps，上行速度为30 Mbps。它提供了更低的延迟、可扩展的带宽容量以及与现有的全球移动通信系统(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通常被称为4G LTE，但在技术上比4G慢，但仍然比普通3G快。正因如此，LTE也可能被称为3.95G，虽然LTE的速度达到100 Mbps，但真正的4G提供的速度高达1000 Mbps。但是不同版本的LTE满足4G速度，比如LTE-A..

LTE终于成为普遍可用的标准，在没有5G的地区仍然广泛可用。

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。LTE在当前5G标准(称为5G新无线电)的发展中发挥了直接作用。早期的5G网络被称为依赖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的资金和运营成本。

LTE为什么叫长期演进？

第三代合作伙伴计划(3GPP)开发了LTE。该标准被描述为移动通信发展以及2G GSM和3G UMTS规范发展的下一步。LTE通常作为4G LTE出售。

LTE一开始并没有真正的4G资质。国际电信联盟(ITU)最初将4G定义为蜂窝标准，可以为固定用户提供1 Gbps的数据速率，为移动用户提供100 Mbps的数据速率。2010年12月，国际电联软化了立场，将4G应用于LTE和其他几个无线标准。

LTE是如何工作的？

LTE网络是针对其下行链路信号的正交频分复用(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更高的数据速率从基站向多个用户传输数据，同时提高频谱效率。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的上层是基于传输控制协议/互联网协议，这就导致了一个全互联网协议的网络，就像有线通信一样。LTE支持数据传输，例如混合数据、语音、视频和消息业务。

LTE-A使用多输入多输出(MIMO)天线技术，类似于IEEE 802.11n无线局域网标准中使用的技术。MIMO和OFDM可以在接收端实现更高的信噪比，从而提高无线网络的覆盖范围和吞吐量，尤其是在人口密集的城市地区。

LTE-A要求设备配备特殊芯片。博通、英伟达和高通都生产支持LTE-A的芯片。大多数智能手机都支持LTE-A

LTE在全球有多普及？

电话公司在不同的时间在不同的国家推出了LTE。一些欧洲运营商早在2009年就采用了该标准，而北美运营商在2010年和2011年引入了该标准。

Opensignal发现，在87个国家，4G网络的平均可用性为80%。2020年，at & amp；T、T-Mobile和威瑞森在4G可用性类别中的得分均在90%或以上。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，全球运营LTE网络的电信运营商多达791家，其中336家运营商是LTE-A网络。

4G LTE功能

LTE为用户提供了多种功能，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物联网规范

2016年6月，3GPP第13版发布了专为机器对机器(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)都基于LTE标准，但为了实现低功耗广域网M2M操作，已经做出了重大改变。

LTE-M提供约1 Mbps的数据速度，而NB-IoT支持高达26 Kbps的下行链路。这些大大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使用两节AA电池可以支持长达10年的续航时间，但前提是设备静止，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。

什么是私有LTE网络？

私有LTE网络是公共LTE网络的缩小版。它们旨在为企业园区、配送中心或机场、体育场和其他场所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移动电话和其他设备。这包括全球免授权的5 GHz频段和3.5 GHz频段，在美国称为CBRS共享频段。

为了建立专用的LTE服务，组织需要LTE微型或小型基站、核心网络服务器和带有SIM卡的兼容设备。许多主要的手机制造商支持可用于私人服务的LTE频段。

各大安卓手机厂商在2019年开始支持CBRS band。苹果在2019年9月推出的iPhone 11中引入了对CBRS (Band 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)技术使用户能够通过LTE网络以数据包的形式进行呼叫，而不是典型的语音呼叫。这就是所谓的分组语音，它可以在一个有多个电话通话的网络中共享分组。

VoLTE可以支持许多呼叫者，并根据需要重新分配带宽来支持它。VoLTE的其他功能包括带宽优化和让用户能够看到他们打算拨打的电话是否繁忙或可用。

LTE的历史和发展

在LTE出现之前，无线宽带没有全球标准。在LTE之前，GSM在亚洲和欧洲很流行，但其他国家(包括美国和加拿大)的主要移动运营商已经采用了码分多址。LTE的目标是合并分散的市场，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，该规范要求4G LTE核心网络来促进5G数据会话。4G LTE仍是全球主要的移动网络标准；然而，迈向5G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，2022年爱立信移动报告预测，到2027年，5G用户将成为主导的移动接入技术。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较少)。