4G移動通信及其應(yīng)用探究

況朕宇

摘 要：隨著我國大力發(fā)展建設(shè)4G網(wǎng)絡(luò)，4G在人們的日常生活中應(yīng)用得越來越廣泛，同時也成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)。文章就4G的主要特征和典型的應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)介紹。

關(guān)鍵詞：4G網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（c）-0051-01

日益普及的4G網(wǎng)絡(luò)，讓我國通信產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了4G移動互聯(lián)時代。借助其高帶寬、低時延、隨時在線的優(yōu)勢，極大滿足了移動互聯(lián)網(wǎng)時代的寬帶數(shù)據(jù)傳輸需求，同時4G將不再局限于電信行業(yè)，將與更多的技術(shù)、行業(yè)、應(yīng)用進(jìn)行融合，廣泛地應(yīng)用于金融、醫(yī)療、教育、交通等行業(yè)，滲透到生活的方方面面，讓用戶隨時隨地都可以享受高品質(zhì)的移動信息服務(wù)。

1 4G移動通信系統(tǒng)概述

1.1 4G移動通信系統(tǒng)的概念

LTE是3G系統(tǒng)的演進(jìn)技術(shù)，LTE標(biāo)準(zhǔn)框架包含時分雙工和頻分雙工兩種制式。TD-LTE是我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)，在繼承其TDD優(yōu)點(diǎn)的同時又與時俱進(jìn)的引入了MIMO技術(shù)與OFDM技術(shù)。相比于TD-SCDMA，在性能方面，TD-LTE在系統(tǒng)帶寬、網(wǎng)絡(luò)時延、移動性方面都有了跨越式提高。

1.2 4G移動通信系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

4G移動通信系統(tǒng)以幾項(xiàng)突破性技術(shù)為基礎(chǔ)，如：OFDM技術(shù)，MIMO技術(shù)、智能天線和空時編碼技術(shù)、無線鏈路增強(qiáng)技術(shù)、軟件無線電技術(shù)、高效的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、高性能的收發(fā)信機(jī)和多用戶檢測技術(shù)等。4G移動通信技術(shù)具有以下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸率可以達(dá)到100Mbit/s；頻譜利用率較高；具有良好的保密性和兼容性?；?G移動通信的優(yōu)勢，用戶能夠享受的服務(wù)也越來越多，包括動態(tài)高速率傳輸業(yè)務(wù)、無縫漫游業(yè)務(wù)服務(wù)等。

1.3 4G移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層，中間環(huán)境層，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。其中，物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能；中間環(huán)境層的功能有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量映射地址變換和完全性管理等功能；應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層直接為應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)，在實(shí)現(xiàn)多個系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)程相互通信的同時，完成一系列業(yè)務(wù)處理所需的服務(wù)。

2 4G移動通信的主要特征

2.1 高度融合的服務(wù)內(nèi)容

4G移動通信系統(tǒng)以其超高速的傳播速度將可以滿足高清晰度圖像業(yè)務(wù)、會議電視以及虛擬現(xiàn)實(shí)等要求較高的寬帶業(yè)務(wù)需求。4G通信系統(tǒng)的2.8GHz網(wǎng)絡(luò)頻寬將能很好地支持語音、數(shù)據(jù)以及影像等信息傳輸，真正實(shí)現(xiàn)多媒體通信。這種及時迅速的技術(shù)使個人通信、廣播和娛樂等行業(yè)融合成一個更加安全便捷的整體，讓用戶能夠獲取所需的信息服務(wù)。

2.2 隨處可見的移動接入

4G移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，同已有的移動網(wǎng)絡(luò)相比具有根本性的優(yōu)點(diǎn)：能夠使終端用戶在2G網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)和4G網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)無縫漫游。核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業(yè)務(wù)，能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。核心網(wǎng)具有開放的結(jié)構(gòu)，能允許各種空中接口接入核心網(wǎng)，在不同無線網(wǎng)絡(luò)平臺之間，即使用戶跨越了不同頻帶，4G移動通信依然可以提供高效的無線網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設(shè)計核心網(wǎng)絡(luò)時具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協(xié)議。

2.3 高度自治管理的網(wǎng)絡(luò)

4G移動通信系統(tǒng)采用智能信號處理技術(shù)，具有很強(qiáng)的智能性、適應(yīng)性和靈活性。擁有對結(jié)構(gòu)的自我管理能力，能根據(jù)動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)和變化的信道條件進(jìn)行自適應(yīng)地資源分配，使低速與高速的用戶以及各種各樣的用戶設(shè)備能夠共存與互通，從而對通信過程中不斷變化的業(yè)務(wù)流大小進(jìn)行相應(yīng)處理，以滿足系統(tǒng)多類型用戶在業(yè)務(wù)和容量方面不斷變化的需求。

2.4 多元化的用戶終端

用戶能夠享受到的用戶終端主要包括4G型號的手機(jī)、數(shù)據(jù)卡、MIFI及CPE這四種。4G手機(jī)：集通話上網(wǎng)功能，當(dāng)沒有4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋時可自動切換到3G/2G。數(shù)據(jù)卡：與3G上網(wǎng)卡相似，主要是用在電腦上，網(wǎng)速目前是3G上網(wǎng)速度的數(shù)十倍以上，適合用筆記本移動辦公網(wǎng)上娛樂。MIFI：能將4G信號轉(zhuǎn)換為WIFI信號，供手機(jī)、平板、電腦上網(wǎng)使用，適用于家庭或小型辦公室使用。CPE：能將4G信號轉(zhuǎn)換為WIFI信號，適合有線寬帶、WLAN接入不便的中小企業(yè)或者是不希望安裝有線寬帶的家庭客戶。在4G移動通信環(huán)境下，人們可以隨時隨地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)雙向網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞、影像交互、聯(lián)機(jī)游戲等服務(wù)。

3 4G移動通信的具體應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于高速鐵路移動通信

高速鐵路移動通信系統(tǒng)需要承載動態(tài)高速率傳輸業(yè)務(wù)，但同時又面臨著很多問題，如切換區(qū)穿越頻繁、電波快衰落等，這些問題將直接導(dǎo)致用戶拖網(wǎng)、掉話頻繁等問題發(fā)生，所以高速鐵路移動通信系統(tǒng)對可靠性與安全性的需求高于其他的一般通信系統(tǒng)。高速鐵路移動通信系統(tǒng)的根據(jù)用戶的不同可分為兩大類業(yè)務(wù)，高速鐵路控制與監(jiān)測業(yè)務(wù)和旅客信息業(yè)務(wù)。根據(jù)業(yè)務(wù)QoS需求，高速鐵路控制與監(jiān)測業(yè)務(wù)分為電路域話音業(yè)務(wù)、電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。而旅客信息業(yè)務(wù)分為語音業(yè)務(wù)、流業(yè)務(wù)、交互類業(yè)務(wù)以及背景類業(yè)務(wù)。如果要承載這些業(yè)務(wù)，通信系統(tǒng)應(yīng)具備高可靠性、高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸速率和低數(shù)據(jù)傳輸時延、良好的移動性，而這幾個特點(diǎn)正是 LTE 系統(tǒng)的優(yōu)勢。

3.2 應(yīng)用于智能交通

智能交通系統(tǒng)通過將智能交通云計算機(jī)系統(tǒng)、交通管理信息系統(tǒng)、城市道路視頻覆蓋系統(tǒng)，停車場信息系統(tǒng)和終端用戶連接，使用信息采集技術(shù)采集當(dāng)前道路交通信息和各種交通服務(wù)信息，再將采集到的信息通過通信傳輸技術(shù)傳輸?shù)浇煌刂浦行?，交通控制中心對?shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的分析和處理，再結(jié)合交通控制管理優(yōu)化模型進(jìn)行交通策略、交通組織管理措施的優(yōu)化，交通信息分析、處理和優(yōu)化后的交通方案和交通服務(wù)信息等內(nèi)容通過數(shù)據(jù)傳輸反饋給各種交通控制設(shè)備和交通系統(tǒng)的各類用戶，用戶可以通過手機(jī)、筆記本、iPad等各種手持終端設(shè)備快速接入4G網(wǎng)絡(luò)查詢信息服務(wù)中心來得到這些交通信息，從而在一定程度上降低了出行者出行時間的延誤，提高了交通通行效率。

3.3 應(yīng)用于軟件無線電技術(shù)

軟件無線電以現(xiàn)代通信理論為基礎(chǔ)，以數(shù)字信號處理為核心，以微電子技術(shù)為支持。它把硬件作為無線通信的平臺，盡可能多的無線通信及個人通信功能用軟件來實(shí)現(xiàn)。軟件無線電技術(shù)具有靈活性強(qiáng)、支持多種通信體制的優(yōu)點(diǎn)，能給新一代移動通信系統(tǒng)的智能化、兼容性帶來有利影響。

參考文獻(xiàn)

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