4G技術(shù)分析及其發(fā)展探討

【摘 要】隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)和信息化部對(duì)三大運(yùn)營(yíng)商同時(shí)發(fā)布4G牌照，移動(dòng)通信技術(shù)正式進(jìn)入4G時(shí)代。4G移動(dòng)通信技術(shù)是3G技術(shù)的升級(jí)，具有更多優(yōu)點(diǎn)，它可以在不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無(wú)線服務(wù)，除了提供信息通信的功能，4G技術(shù)在定時(shí)定位、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)采集方面也有很多應(yīng)用。本文介紹了4G技術(shù)概念，分析了我國(guó)4G技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】4G技術(shù) 發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)

一、第四代移動(dòng)通信（4G）技術(shù)

4G移動(dòng)通信技術(shù)是建立在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，集3G技術(shù)和WLAN技術(shù)于一身，同時(shí)可以進(jìn)行圖像視頻傳輸?shù)囊环N移動(dòng)通信技術(shù)。

（一）4G技術(shù)的特點(diǎn)

4G通信技術(shù)是以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)采用一些新通信技術(shù)增強(qiáng)無(wú)線通信能力，滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)瀏覽、下載越來(lái)越高的要求。相比現(xiàn)在已經(jīng)商用的3G技術(shù)，4G通信技術(shù)有著如下的優(yōu)點(diǎn)：1.傳輸速度更高。4G技術(shù)最受歡迎的原因是它具有更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的上傳、下載速度遠(yuǎn)超過(guò)目前的3G系統(tǒng)。3G移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)2Mbps，而4G移動(dòng)通信系統(tǒng)最高可達(dá)到100Mbps的速度，一部藍(lán)光電影也僅需幾個(gè)小時(shí)便可下載完成。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸能力使得4G無(wú)線通信中的可視化通信以及多媒體應(yīng)用成為可能。4G網(wǎng)絡(luò)頻譜很寬，信道所占頻譜相當(dāng)于3G網(wǎng)絡(luò)的20倍；2.通信服務(wù)多元化。由于3G通信系統(tǒng)和之前的第一、二代通信技術(shù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸，所以一般只能提供語(yǔ)音服務(wù)，而4G技術(shù)可以提供個(gè)人通信、信息系統(tǒng)、娛樂(lè)休閑等各式業(yè)務(wù)，滿(mǎn)足用戶(hù)多種需求；3.智能化程度更高。4G技術(shù)使得4G手機(jī)擁有更多智能化的功能，比如智能測(cè)溫提醒手機(jī)主人添衣、智能導(dǎo)航幫助主人用最少時(shí)間開(kāi)車(chē)到目的地；4.兼容性更好。4G通信系統(tǒng)采用接口開(kāi)放技術(shù)，通過(guò)智能天線技術(shù)整合通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的多網(wǎng)合一，4G通信系統(tǒng)可以方便的和3G通信系統(tǒng)進(jìn)行兼容，方便用戶(hù)從3G輕松過(guò)渡；5.抗干擾能力強(qiáng)。4G技術(shù)自身的修復(fù)能力和安全性能都遠(yuǎn)高于3G技術(shù)，對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密打包，使得通信質(zhì)量、分辨率進(jìn)一步提高，滿(mǎn)足用戶(hù)觀看高清影視節(jié)目的需求。

（二）4G技術(shù)的要點(diǎn)

4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)節(jié)層和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層中，核心網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線提供接入服務(wù)和路由選擇功能；中間環(huán)節(jié)層的主要功能是地址變換，控制管理；應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層可以適應(yīng)于多個(gè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)和多個(gè)終端、不同的服務(wù)運(yùn)營(yíng)商，提供更大范圍的服務(wù)。4G技術(shù)一般包括正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM）、智能天線技術(shù)（SA）、軟件無(wú)線電技術(shù)（SDR）和IPv6技術(shù)：1.OFDM技術(shù)。OFDM技術(shù)屬于多載波調(diào)制，在一定的頻域內(nèi)，系統(tǒng)將對(duì)已經(jīng)設(shè)置好的信道內(nèi)進(jìn)行分割，形成多個(gè)正交子信道，高速數(shù)據(jù)信號(hào)在窄帶調(diào)制的作用下會(huì)變成低速的子數(shù)據(jù)流，在子信道內(nèi)實(shí)現(xiàn)并行傳輸，效率大大提高。OFDM技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：減弱信號(hào)間的相互干擾；充分利用頻譜寬度；適合高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋?.SA技術(shù)。4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用智能天線技術(shù)，增強(qiáng)了對(duì)信號(hào)的區(qū)分度，適用于復(fù)雜的電波傳播環(huán)境，也不需要建設(shè)密集的基站來(lái)提高信號(hào)的傳輸能力，降低了運(yùn)營(yíng)商的成本；3.SDR技術(shù)。SDR技術(shù)基于軟件定義的無(wú)線通信協(xié)議，僅需通過(guò)軟件的下載更新就可以改變頻帶、空中接口協(xié)議及功能，不需要硬件的變化。這使得運(yùn)營(yíng)商的投資大大降低，減少成本；4.IPv6技術(shù)。目前廣泛采用的IPv4存在IP地址缺乏的問(wèn)題，4G網(wǎng)絡(luò)采用IPv6，極大的開(kāi)拓了IP資源，也提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性和服務(wù)質(zhì)量。IPv6的移動(dòng)性可以使通信位置發(fā)生變化時(shí)通信質(zhì)量不變，改變?cè)诨疖?chē)上打電話信號(hào)差的狀況。

二、我國(guó)4G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2013年12月，我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商得到4G牌照，4G技術(shù)正式應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。4G技術(shù)是目前為止最復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，全面實(shí)施4G通信不可能一蹴而就，需要一個(gè)發(fā)展適應(yīng)的過(guò)程。我國(guó)通信行業(yè)也都在積極抓住4G技術(shù)推廣的機(jī)遇，對(duì)其中的難點(diǎn)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)工作。目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)圖像、語(yǔ)音和視頻信號(hào)的高速傳輸，同時(shí)可以兼容各種不同格式數(shù)據(jù)的輸送，對(duì)不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)也有了初步應(yīng)用，多點(diǎn)通信技術(shù)方面也取得突破。

三、4G技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)探討

（一）在家庭生活中的應(yīng)用

智能家居的概念已經(jīng)被提出，利用4G技術(shù)可以完善智能家居技術(shù)。因?yàn)?G移動(dòng)通信技術(shù)的高速傳輸數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，每位家庭成員的手機(jī)設(shè)備可以組建家庭網(wǎng)絡(luò)，輕松進(jìn)行資料分享；對(duì)各式各樣的智能家具資料進(jìn)行匯總，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通知主人進(jìn)行統(tǒng)一管控。

（二）在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程越來(lái)越多的使用嵌入式通信技術(shù)，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)對(duì)信息的需求也越來(lái)越高，及時(shí)的天氣資料，環(huán)境狀況，市場(chǎng)需求等都影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和銷(xiāo)售。采用4G技術(shù)可以提供十分精準(zhǔn)的信息，再結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的經(jīng)驗(yàn)，可以使得效益達(dá)到最優(yōu)。4G技術(shù)的使用還可以對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行診斷，搜索出最優(yōu)解決方案。

（三）在學(xué)校中的應(yīng)用

在學(xué)校中使用4G技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在線視頻授課等有短時(shí)大信息量傳輸需求的功能，學(xué)生通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)可以方便的與教師進(jìn)行溝通，解決自身遇到的問(wèn)題。

（四）在公共事業(yè)中的應(yīng)用

4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標(biāo)最終是實(shí)現(xiàn)大范圍的覆蓋，基本上在任意地方可以使用移動(dòng)設(shè)備輕松連入4G網(wǎng)絡(luò)，這需要大量的基站建設(shè)。4G技術(shù)必然會(huì)像更遠(yuǎn)傳輸數(shù)據(jù)，更高分辨率的方向發(fā)展。在將要修建公路或者其他公共設(shè)施時(shí)，政府可以通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)及時(shí)的將最新信息發(fā)送給每一位公民。

四、結(jié)論

在對(duì)4G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)和技術(shù)全方位分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的經(jīng)濟(jì)潛力進(jìn)行預(yù)測(cè)，以便使4G技術(shù)得到長(zhǎng)足的發(fā)展。需要注意的是，不能將4G技術(shù)拘泥于手機(jī)應(yīng)用方面，應(yīng)該科學(xué)、客觀的看待這項(xiàng)技術(shù)的內(nèi)涵，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用推進(jìn)其發(fā)展。

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