4G 的網速為什麼快?
僅僅單純的討論空中接口的下行速率。注：空中接口顧名思義即基站到手機這一端的無形的接口。下行速率就是俗稱的下載速率。
最根本的原因在於香農定理
C 是容量(可以簡單理解為速率)，B 是頻譜帶寬，S/N 則是信噪比。可以看到通過對帶寬 B 的提升可以獲得更大的容量 C。就好比車道數的提升，城市裏的道路擴寬改造工程就是這個道理，通過增加車道數就能容納更大的車流量。因此從 2G 一直到現在的 LTE，一個很明顯的特徵就是單個載波佔用的頻譜帶寬不斷提升。GSM 一個載波上下行各 200KHz，CDMA2000 EVDO 一個載波上下行各 1.25MHz，TD-SCDMA 一個載波上下行共用 1.6MHz，WCDMA 一個載波上下行各 5MHz，LTE FDD 一個載波最大上下行各 20MHz，LTE TDD 一個載波最大上下行共用 20MHz。其中要注意的一點就是使用 TDD 方式的系統其上下行是使用同樣的頻譜來進行通信，因此需要從時間上來劃分上下行各自使用的時間段，從而避免衝突。簡單的説就是同樣的情況下，TDD 方式用於下行傳輸的帶寬雖然還是那麼大，但是用於下行傳輸的時間卻沒有 FDD 系統那麼多，使得其下行速率也會稍遜於同級別的 FDD 系統。就像是同樣寬的車道，TDD 系統的車流量一會兒是從左往右走，一會兒是從右往左走，是“單行雙向車道”，其單邊最大允許通行的車流量在同等條件下自然會稍遜色於同等車道數量的“單行單向車道”的 FDD 系統。因此從中對比我們也不難看出各個系統的空中接口速率大小情況大體是 LTE FDD>LTE TDD>WCDMA>CDMA2000 EVDO>TD-SCDMA>GSM(GPRS/EDGE)。
還有就是一些 buff。比如現在 LTE 裏已經應用廣泛的 MIMO 技術，使用兩根或者多根天線及相應的射頻處理系統，理論上可以在不增加頻譜帶寬的情況下成倍的增加速率，好比是在道路上再建設了一個同等車道數的高架橋一樣。還有調製方式和編碼效率，LTE 裏可以用到 64QAM 的高階調製方式，相對於以往 2G、3G 的 GMSK、QPSK、16QAM 這些調製方式來説，同樣的符號可以嵌入更多的比特，從而提升速率。就像是一條公交線路，12 米甚至是 18 米車長的公交車就會比 6 米、8 米車長的公交車運量要大。不過高階調製和高編碼效率也是有條件限制的，都要求比較好的無線環境，簡單説就是要求高信噪比。這個也好理解，地鐵之所以運量巨大的原因之一就是對於道路環境要求高，要行駛在固定專用的軌道上，保證整體行駛平穩，這樣才能在保障安全的情況下，儘量的塞進去更多的乘客。而普通小車運量小，一次可能就拉幾個人，但是對於道路環境的要求就比地鐵甚至是公交車要小得多。還有比如多載波捆綁 / 聚合技術，LTE-A 最高允許 5 載波聚合(100MHz)，從而實現超過 1Gbps 的速率，簡單理解還是道路拓寬工程，通過佔用更多的土地資源來拓寬整體道路從而允許通行更多的車流量。當然，高階調製和 MIMO 以及多載波捆綁等等這些個“buff”也不是隻有 LTE 有，其實在 3G 中也有應用，比如 64QAM 調製就在全球的商用 WCDMA 網絡中得到了廣泛應用，還有 MIMO 技術以及雙載波捆綁也在少數一些 WCDMA 網絡中得到商用，這其實也是為什麼 WCDMA 網絡的速率能甩開另外兩個 3G 系統的原因之一。
時延的降低也是一個方面。快不僅僅是體現在帶寬上，還體現在時延上。LTE 通過對整體網絡架構進行變革，引入了扁平化的網絡架構，再加上信令方面的優化，使得整體時延降低，提升了用户的感受。就像是去政府部門辦事，辦事窗口雖然很多，但是凡事都要走流程，動不動還要一層層樓去跑，那辦事的速度和效率未必能得到提升。如果將辦事流程簡化，甚至精簡掉不必要的辦事部門，那麼整體的辦事速度和效率也會得到提升。
當然，一代代通信技術的變革不僅僅是理論知識的突破，還需要工程技術上的日積月累才能實現最終的商用化。上文可能有錯漏或者比喻不當的地方，還望諒解。