4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用研究

摘 要：目前，人們對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的需求量逐漸增長，目前投入運(yùn)營的2G、3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)很難滿足人們的需求了，通信網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展，促使4G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。文章對(duì)4G技術(shù)的發(fā)展歷程做出了記錄，探討了4G技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：4G網(wǎng)絡(luò)；移動(dòng)通信

中圖分類號(hào)：TN929.5

第三代移動(dòng)通信通信技術(shù)是以語音業(yè)務(wù)為主，以電路交換為核心，同時(shí)還增加了IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)但是還是注重語音服務(wù)業(yè)務(wù)。第四代移動(dòng)通信技術(shù)主要是在3G網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)上開發(fā)的，隨著無線寬帶的智能化發(fā)展，以及定位用戶新業(yè)務(wù)功能的開發(fā)，還可以隨時(shí)接入到互聯(lián)網(wǎng)，這便是新一代移動(dòng)通信技術(shù)。

1 4G網(wǎng)絡(luò)通信新技術(shù)的特點(diǎn)

4G網(wǎng)絡(luò)通信是指它除了提供2G、3G語音通信業(yè)務(wù)，還可以提供視頻、數(shù)據(jù)、語音服務(wù)，實(shí)現(xiàn)自由溝通，對(duì)人們的生活產(chǎn)生了重要影響。到2012年為止全球有60多個(gè)國家完成了4G頻率的分配。

1.1 通信速度更快。4G通信技術(shù)研發(fā)目的提高蜂窩電話和接入無線網(wǎng)的速度，所以4G通信的主要特點(diǎn)就是無線的傳輸速度更快。經(jīng)過專家評(píng)估，第四代移動(dòng)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度可是高達(dá)10-20Mbit/s，最大傳輸速度可以達(dá)到100Mbit/s。

1.2 網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬。若要使4G通信網(wǎng)絡(luò)傳輸速度達(dá)到100Mbit/s，運(yùn)營商要在第三代通信技術(shù)上進(jìn)行技術(shù)提高，促使4G網(wǎng)絡(luò)傳輸速度比3G網(wǎng)絡(luò)傳輸速高出很多倍，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)4G信到會(huì)占到100MHz頻譜，是3G網(wǎng)絡(luò)的20倍。

1.3 通信更加靈活、智能性更高。4G手機(jī)已經(jīng)超出了傳統(tǒng)電話的使用性能，可以當(dāng)成是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)使用，出來基本的通信功能之前，還可以進(jìn)行圖像傳遞、畫面、資料實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程共享功能，還可以進(jìn)行游戲?qū)Υ颉Ａ硗?G網(wǎng)絡(luò)通信智能化程度越來越高。如4G手機(jī)還可以作為小型電視使用，用戶還可以隨時(shí)觀看各種現(xiàn)場(chǎng)直播。可以依據(jù)時(shí)間和環(huán)境對(duì)用戶進(jìn)行相關(guān)的事物提醒。

1.4 兼容性更高、使用頻率較高。4G網(wǎng)絡(luò)通信有著強(qiáng)大的實(shí)用功能，還可以使用戶在花費(fèi)很少的資金使用4G通信網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備的終端程序多樣化、和多種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)、可以進(jìn)行全球漫游、實(shí)現(xiàn)接口開放。4G網(wǎng)絡(luò)通信主要是使用路由網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，和第二代和第三代通信技術(shù)相比，下載的速度更高。

1.5 實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信。4G網(wǎng)絡(luò)通信屬于多媒體通信，在通信的過程中可以利用多媒體的無線傳輸功能將影像、數(shù)據(jù)、語音等信息在通信信道中進(jìn)行傳輸，可以改善通訊質(zhì)量，支持多用戶模式。

1.6 通信費(fèi)用低廉。由于4G通信有效的解決了兼容性問題，使更多的用戶可以使用的4G通訊服務(wù)，4G通信設(shè)備運(yùn)用了現(xiàn)代化的通信技術(shù)，和其他通信技術(shù)相比有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，促使了4G技術(shù)迅速發(fā)展，在構(gòu)建4G網(wǎng)絡(luò)通信的過程中運(yùn)營商可以在第三代通信技術(shù)基礎(chǔ)上，采用引入的方法來降低運(yùn)營成本。

2 4G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

4G通信技術(shù)比傳統(tǒng)的移動(dòng)技術(shù)要復(fù)雜的多，需要運(yùn)用多種先進(jìn)的技術(shù)才能將其實(shí)現(xiàn)。一般而言，主要會(huì)用到以下幾種技術(shù)：

2.1 智能天線技術(shù)。在信號(hào)的波束期間不實(shí)行自主改變陣列或者改變光束傳播的技術(shù)，這種技術(shù)被稱為是智能天線技術(shù)。在自適應(yīng)陣列中，被天線接受的信號(hào)經(jīng)過一系列的處理后匯聚在一起，這種無線的傳輸方式可以使是用戶體驗(yàn)到通訊的智能化，有效的增加了運(yùn)行商的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 正交頻分復(fù)用。正交頻分復(fù)用簡(jiǎn)稱為OFDM。正交頻分復(fù)用技術(shù)是一種載波通訊技術(shù)，該技術(shù)的出現(xiàn)，為提高設(shè)備的抗干擾型和提供帶寬提供了有效途徑。正交頻分復(fù)用是第四代通信技術(shù)的核心體現(xiàn)。OFDM有著很高的頻譜效率，可以使數(shù)字載波互相重合。頻譜效率對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的傳輸起著重要作用。另外，正交頻分復(fù)用有著一定的抵抗噪音的作用增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的抗衰弱能力。OFDM在傳輸信息時(shí)要依靠載波進(jìn)行，在一定程度上增長了信號(hào)傳輸時(shí)間，使脈沖和信道對(duì)噪聲的抵抗能力有了明顯的增強(qiáng)。

2.3 移動(dòng)IPv6技術(shù)，IP技術(shù)是第四代通信技術(shù)的核心部分，利用IPv6技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在不同網(wǎng)絡(luò)頻段之間進(jìn)行自行連接，保證了信號(hào)的傳輸速度。同時(shí)，4G移動(dòng)通信技術(shù)脫離了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在信號(hào)傳輸過程中采用全新的IPv6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，IPv6有以下幾點(diǎn)特性：（1）IPv6具有很大的網(wǎng)絡(luò)地址空間可以為運(yùn)行設(shè)備提供唯一的網(wǎng)絡(luò)地址，例如PDA和蜂窩設(shè)備，大大提高了信號(hào)傳輸效率，IPv6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用的地址分配方案可以為多年以后提供充足的IP地址；（2）IPv6的數(shù)據(jù)包頭比傳統(tǒng)的數(shù)字包頭有著更高的傳輸效率，并且只占用很少的數(shù)據(jù)段，支持多種校驗(yàn)功能，提供的標(biāo)記字段可以保證流量劃分的準(zhǔn)確性；（3）IPv6新的擴(kuò)展包頭可以完美代替IPv4中的數(shù)據(jù)字段，時(shí)新增的服務(wù)應(yīng)用起來更加的靈活；（4）等級(jí)層次的劃分有效的增長了路由的聚合反應(yīng)，有效的提高了路由接入互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)效性和靈活性，路由經(jīng)過聚合后可以多點(diǎn)經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)；（5）IPv6在信號(hào)傳輸時(shí)擁有過渡階段，可以實(shí)現(xiàn)IPv4想IPv6的過渡轉(zhuǎn)化；（6）IPv6對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的傳輸比IPv4有更強(qiáng)的穩(wěn)定性和安全性。

3 4G網(wǎng)絡(luò)通信新技術(shù)的應(yīng)用及前景

目前，4G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)了人們的日常生活。去年在世博會(huì)實(shí)現(xiàn)了高清視頻通話、實(shí)現(xiàn)了會(huì)議的直播功能，移動(dòng)寬帶服務(wù)覆蓋了整個(gè)世博園區(qū)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)信息的共享功能，實(shí)現(xiàn)了視頻中心的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。如果喜歡一首歌在不知道歌曲名的情況可以通過4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行搜索，通過網(wǎng)絡(luò)也進(jìn)行手機(jī)歌曲設(shè)置。這是對(duì)4G手機(jī)的應(yīng)用構(gòu)想，2011年6月在上海成立了電信運(yùn)營公司，實(shí)現(xiàn)了3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，可以有效的提高用戶的下載速度，3G比2G傳輸速度更快，4G網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下載峰值可以達(dá)到100M，比3G通信網(wǎng)絡(luò)的傳播速度提高了近十倍，是目前為止傳播速度最快無線網(wǎng)絡(luò)。到目前為止在上海、杭州等城市進(jìn)行了TD-LTE模擬實(shí)驗(yàn)，TD—LTE網(wǎng)絡(luò)傳輸速度可以達(dá)到幾百兆每秒，是3G網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的十倍以上。隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的提高，手機(jī)上網(wǎng)和手機(jī)看視頻都會(huì)帶來新的體驗(yàn)，超快網(wǎng)絡(luò)速度可以使手機(jī)上網(wǎng)速度和寬帶速度等同?；ヂ?lián)網(wǎng)上的各種功能都可以在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)，如在TD-LTE在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳播中可以實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議傳輸業(yè)務(wù)，為互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展提供了保證。

在我國，TD—LTE技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，4G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用為人們的生活提供了更多的便利，如在互聯(lián)網(wǎng)和視頻會(huì)議等諸多應(yīng)用都會(huì)隨著第四代通信技術(shù)的普及而逐漸被大家而熟知，在4G技術(shù)應(yīng)用中用戶可以感受到4G 技術(shù)的強(qiáng)大功能。在城市公交站、地鐵站等公共場(chǎng)所，市民將享受到更方便的4G應(yīng)用。在城市交通中，可以實(shí)現(xiàn)使用高清監(jiān)控功能使用監(jiān)控功能，可以保證交通的順暢。在教育行業(yè)利用監(jiān)控功能可以方便的可以監(jiān)察閱覽室的圖書借閱情況。在醫(yī)療行業(yè)中，可以用于遠(yuǎn)程救護(hù)工作，更好的滿足患者的需要。在工作中可以員工利用手機(jī)參加視頻應(yīng)用，為員工辦公工作提供了保證。同時(shí)，4G還可以為用戶提供強(qiáng)大功能。用戶可以查看高清視頻，縮短視頻的緩沖時(shí)間。

對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息加密是保證信息安全的有效方法，屬于控制領(lǐng)域范疇。它是一種常見的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，有效的預(yù)防攻可以采用加密是手段，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密是一種常用的網(wǎng)絡(luò)管理方法?，F(xiàn)階段對(duì)主機(jī)進(jìn)行審計(jì)是一個(gè)比較成熟的技術(shù)，使用授權(quán)信息和安全策略主機(jī)審計(jì)的核心技術(shù)，運(yùn)用這種技術(shù)用戶可以根據(jù)NTFS進(jìn)行授權(quán)訪問。

4 結(jié)束語

當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)科技高速發(fā)展的時(shí)代，通信行業(yè)技術(shù)更新快。4G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)具有傳播速度快、性能高的特點(diǎn)，可以滿足客戶使用需求。很多發(fā)展中國家都在進(jìn)行4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)，包括4G網(wǎng)絡(luò)、漫游等，4G網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)有著廣闊的發(fā)展前景。

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作者單位：天津城投城市資源經(jīng)營有限公司，天津 300074