隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和移動通信的快速發(fā)展,智能終端(智能手機(jī)、個人電腦、平板電腦等)進(jìn)入了爆發(fā)式增長階段,2014年全球智能終端規(guī)模達(dá)到25億,較2013年增長7.6%,預(yù)計到2020年,全球?qū)⒂?00億聯(lián)網(wǎng)終端,并涌現(xiàn)大量M2M(Machine-tto- Machine)應(yīng)用。隨著智能終端的普及,用戶對移動寬帶需求越來越旺盛,特別是在線游戲、視頻通話、實(shí)時點(diǎn)播和直播、高速下載等應(yīng)用對移動通信網(wǎng)絡(luò)的接入速率和質(zhì)量的要求也越來越高。雖然第三代移動通信(the3 rd Generation Mobile Communications,3GMC)網(wǎng)絡(luò)的無線性能已經(jīng)得到了很大的提高,但是隨著用戶的通信需求不斷增大,3G網(wǎng)絡(luò)越來越不能滿足用戶對高質(zhì)量高性能通信的需求。
第三代合作伙伴計劃(3 rd Generation Partnership Project,3GPP)于2004年11月發(fā)起了通用移動通信系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunication Systen,UMTS)的長期演進(jìn)(Long Term Evolution,LTE)項(xiàng)目。為了實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更高的頻譜效率等性能目標(biāo),同時出于對碼分多址技術(shù)(Code Division Multiple Access,CDMA)專利的考慮,LTE選擇使用正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術(shù)作為空中接口的無線傳輸技術(shù),通過對無線接口及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),達(dá)到降低時延、提高用戶數(shù)據(jù)速率、提高頻譜效率、增大系統(tǒng)容量和覆蓋范圍,以及降低運(yùn)營成本的目的。
TD-LTE和FDD-LTE作為LTE的兩種工作模式,在標(biāo)準(zhǔn)化的過程中始終保持同步發(fā)展。2008年,3GPP完成了LTE第一個版本的Release 8技術(shù)規(guī)范(簡稱R8),其在20 MHz的帶寬上能提供下行300 Mbps和上行75 Mbps的峰值速率,保證網(wǎng)絡(luò)單向延時小于5 ms。2010年年底,3GPP發(fā)布了LTE Release10(簡稱R10),R10的目標(biāo)是滿足高級國際移動通信(International Mobile Telecommunications- Advanced,IMT- Advanced)需求,這被國際電信聯(lián)盟(International Telecommunication Union,ITU)認(rèn)定為4G技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn),R10和后續(xù)LTE版本都稱為LTE演進(jìn)版本(LTE- Advanced,LTE-A),這標(biāo)志著4G時代的真正來臨。
傳統(tǒng)的3 GPP UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)(UMTS Terrestrial Radio Access Network,UTRAN)由 Node B和無線網(wǎng)絡(luò)控制器(Radio Network Controller,RNC)兩層節(jié)點(diǎn)構(gòu)成??紤]到簡化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和降低延時,LTE系統(tǒng)接入網(wǎng)(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network,E- UTRAN)將RNC的功能轉(zhuǎn)移到演進(jìn)型Node B(Evolved Node B,eNB)和移動性管理實(shí)體(Mobility Management Entity,MME)中,采用由eNB構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)。E- UTRAN結(jié)構(gòu)中包含了若干個eNB,eNB之間底層采用IP傳輸,在邏輯上通過X2接口互相連接,即網(wǎng)格(Mesh)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),以支持用戶設(shè)備(User Equipment,UE)在整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動性,保證用戶的無縫切換。LTE系統(tǒng)中采用這種扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),對3GPP系統(tǒng)的整個體系架構(gòu)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,這就使得3GPP系統(tǒng)的整個體系架構(gòu)逐步趨近于典型的IP寬帶網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
LTE基于頻譜效率高和IP化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等特點(diǎn),目前全球共有81個國家的218家運(yùn)營商正在部署和商用LTE網(wǎng)絡(luò)。國內(nèi)于2013年12月4日首先發(fā)放 TD-LTE牌照,2015年2月27日又頒發(fā)了FDD-LTE牌照,自此,我國全面進(jìn)入4G規(guī)模商用時代。