淺析4G通信技術(shù)的要點(diǎn)以及發(fā)展方向

王麗文

【摘要】 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)于使用的通訊工具以及多媒體業(yè)務(wù)的要求越來(lái)越高，通信技術(shù)的更新?lián)Q代技術(shù)不斷的加快，使得各種各樣的通訊技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展。在3G通信技術(shù)方興未艾的今天，通信行業(yè)不應(yīng)該過(guò)多的滿足于現(xiàn)狀，應(yīng)該具有超前的意識(shí)，著眼未來(lái)，緊跟世界潮流，積極推進(jìn)4G通信技術(shù)的科研和開(kāi)發(fā)的工作。本文就著力于介紹一下4G的概念、要點(diǎn)以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵字】 4G通信 技術(shù)要點(diǎn) 發(fā)展趨勢(shì)

一、 4G通信的基本概述

1.1 4G通信的基本概念

4G移動(dòng)通信技術(shù)是3G移動(dòng)通信技術(shù)的升級(jí)，4G擁有更高的傳輸速度、更安全的技術(shù)保障以及更人性化的智能結(jié)構(gòu)，它真正的實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)通信之間的互聯(lián)互通。4G移動(dòng)通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間任何地點(diǎn)以可能的方式無(wú)障礙的接入到通信網(wǎng)絡(luò)，它給用戶提供了可以選擇業(yè)務(wù)、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的可能，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)電子商務(wù)的綜合性業(yè)務(wù)，最后一項(xiàng)就是4G移動(dòng)通信技術(shù)可以適應(yīng)其他任何的網(wǎng)絡(luò)、體系和系統(tǒng)。

1.2 4G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)

前面已經(jīng)提到了4G移動(dòng)通信技術(shù)擁有了更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，根據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)顯示：4G 移動(dòng)通信技術(shù)的傳輸速度是3G移動(dòng)通信傳輸速度的50倍以上。這在美國(guó)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)得到了證實(shí)；4G移動(dòng)通信技術(shù)具有高度智能化的網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)許多傳統(tǒng)通信技術(shù)難以想象的功能；4G移動(dòng)通信技術(shù)擁有更好的兼容性，它不但具有全球漫游、接口開(kāi)放的功能，還可以向下兼容各個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)；4G移動(dòng)通信技術(shù)具有更好的信號(hào)覆蓋性，室內(nèi)外、森林、野外都具有良好的信號(hào)；4G移動(dòng)通信技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信，可以通過(guò)高速數(shù)據(jù)傳輸將語(yǔ)言、數(shù)據(jù)以及影像等大量信息進(jìn)行有效的傳輸，實(shí)現(xiàn)了多媒體通信。

1.3 4G移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

4G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)可以分為三層，分別是物理網(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)層提供接入和路由的功能，它是無(wú)線和核心網(wǎng)的結(jié)合；中間環(huán)境層的功能主要是QOS映射、地址變換和完全性管理等。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層以及應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開(kāi)放的，它使發(fā)展和提供新的應(yīng)用及其服務(wù)變得更加容易，它可以提供無(wú)縫高數(shù)據(jù)率的無(wú)線服務(wù)，并運(yùn)行于多個(gè)頻帶。

二、4G移動(dòng)通信技術(shù)的要點(diǎn)

2.1 OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)

OFDM技術(shù)是將信道分為多個(gè)正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并列的低速子數(shù)據(jù)流，然后將低速子數(shù)據(jù)流調(diào)制在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸；OFDM技術(shù)具有很強(qiáng)的抗衰弱能力，它可以通過(guò)多子載波傳輸，從而提高對(duì)脈沖噪聲的抵抗并且還可以降低通信信道快速衰落的可能；OFDM 技術(shù)適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r，采用自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制改變調(diào)制方式、信道和加載算法，提高信息傳送的速率；OFDM技術(shù)具有非常強(qiáng)大的抗碼間干擾能力，它是采用循環(huán)前綴的方式來(lái)對(duì)抗碼間的干擾的。

2.2 SA（智能天線）技術(shù)

SA 技術(shù)具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能，是 4G 移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。所謂的“智能天線”就是利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在空間上產(chǎn)生指向性波束，使陣列主瓣對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)的方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)的方向，從而可以高效地利用移動(dòng)用戶信號(hào)的空域信息最大化接受期望信號(hào)并且刪除或者抑制干擾信號(hào)的目的。

2.3 SDR（軟件無(wú)線電）技術(shù)

SDR是一種無(wú)線電廣播通信技術(shù)，它基于軟件定義的無(wú)線通信協(xié)議而非通過(guò)硬連線實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)頻帶、空中接口協(xié)議和功能可通過(guò)軟件下載和更新來(lái)升級(jí)，而不用完全更換硬件。軟件無(wú)線電是 4G 移動(dòng)通信技術(shù)的微電子技術(shù)基礎(chǔ)，以開(kāi)放性的平臺(tái)，方便的升級(jí)和重配置構(gòu)造一個(gè)具有開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，可以允許多方運(yùn)營(yíng)的介入。

2.4 IPv6 技術(shù)

IPv6具有更大的地址空間，在IPv4中規(guī)定IP地址長(zhǎng)度為32位，也就是說(shuō)IPv4的最大地址個(gè)數(shù)為2^32；而IPv6中IP地址的長(zhǎng)度為128位，也就是說(shuō)IPv6最大地址個(gè)數(shù)為2^128。與32位地址空間相比，其地址空間已經(jīng)大大的增加了，它可以為通信網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備提供一個(gè)全球惟一的地址。

目前IPv6的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于在一定程度上解決了IPv4互聯(lián)網(wǎng)存在IP地址不夠的問(wèn)題，這是IPv4向IPv6演進(jìn)的重要?jiǎng)恿χ弧?/p>

IPv6使用更小的路由表，IPv6的地址在分配的一開(kāi)始就遵循聚類的分配原則，這樣就會(huì)使路由器能在路由表中用一條記錄來(lái)表示一片子網(wǎng)，由此一來(lái)就大大的減小了路由器中路由表的長(zhǎng)度，從而提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度。IPv6加入了對(duì)自動(dòng)配置（Auto Configuration）的支持功能，這是對(duì)DHCP協(xié)議的改進(jìn)和擴(kuò)展，使得網(wǎng)絡(luò)（尤其是局域網(wǎng)）的管理變得更加方便和快捷。

IPv6具有更高的安全性，因?yàn)橛脩粼谑褂肐Pv6網(wǎng)絡(luò)中可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并對(duì)IP報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)，在IPV6中的加密與鑒別選項(xiàng)提供了分組的保密性與完整性，使得網(wǎng)絡(luò)的保密性得到了顯著的增強(qiáng)。

IPV6使用新的頭部格式，其選項(xiàng)與基本頭部分開(kāi)，在需要的時(shí)候，可將選項(xiàng)插入到基本頭部與上層數(shù)據(jù)之間，這就簡(jiǎn)化和加速了路由選擇的過(guò)程。IPv6 的服務(wù)質(zhì)量高于傳統(tǒng)的IPv4，它便于形成基于服務(wù)級(jí)別的系統(tǒng)；IPv6 具有可移動(dòng)性，移動(dòng)通信設(shè)備應(yīng)用 的IPv6 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)位置變化時(shí)而通信質(zhì)量不會(huì)發(fā)生改變。

三、4G 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展方向

中國(guó)在這方面的研究起步較晚，未來(lái)將會(huì)加快對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，抓住機(jī)遇擁有市場(chǎng)是中國(guó)通信行業(yè)的共識(shí)，三大移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)于4G的技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)，并在現(xiàn)階段已經(jīng)取得了重大的突破，在技術(shù)上已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)圖形影像、視頻、語(yǔ)音的高速傳輸。

中國(guó)將在今年建造20萬(wàn)個(gè)4G的基站，總的投資將近1800個(gè)億，4G終端采購(gòu)量將超10倍以上，該計(jì)劃將大幅度提高下一代4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的效率。在未來(lái)的發(fā)展中，4G移動(dòng)通信技術(shù)不能簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的是速度上的提升，將要涉及到更多的領(lǐng)域（包括頻譜、資源調(diào)配、資源管理和無(wú)線傳輸技術(shù)等等），4G移動(dòng)通信技術(shù)具有數(shù)據(jù)通信速度和通話質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)擁有更加高速、安全、穩(wěn)定的傳輸能力，由于技術(shù)上的突破，未來(lái)4G的通信費(fèi)用也將得到下調(diào)，這將給人們帶來(lái)前所未有的福音。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是“讓世界無(wú)時(shí)無(wú)刻不掌握在你手中”，現(xiàn)在人們已經(jīng)不能夠離開(kāi)上網(wǎng)，這已經(jīng)成為了一種習(xí)慣，未來(lái)4G通信的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)真正的“移動(dòng)辦公”，現(xiàn)在許多手機(jī)廠商已加入了這方面的開(kāi)發(fā)研究。

4G 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展要為“無(wú)線城市”的全面實(shí)施提供信息動(dòng)力，給我們的城市增添無(wú)限智能，讓城市生活邁向未來(lái)。4G移動(dòng)通信要全面加快城市的TD-LTE建設(shè)，讓市民能享受到更全面強(qiáng)大的無(wú)線高速寬帶網(wǎng)絡(luò)及信息服務(wù)，讓城市的交通可以實(shí)現(xiàn)高清的交通視頻監(jiān)控，讓交通更安全、更順暢；在教育行業(yè)，要努力做到校車的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)快捷，視頻高清可控。

3G是4G的基礎(chǔ)，所以說(shuō)4G也是基于蜂窩系統(tǒng)，但在有限的范圍內(nèi)它還應(yīng)該容納WLAN，以此來(lái)獲得更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，未來(lái)會(huì)把4G網(wǎng)、固定無(wú)線接入網(wǎng)、WLAN等網(wǎng)絡(luò)結(jié)合到一起，來(lái)營(yíng)造一個(gè)無(wú)所不在的通信環(huán)境。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著科技的進(jìn)步以及人們意識(shí)的提高，越來(lái)越多的人開(kāi)始接觸到4G網(wǎng)絡(luò)，4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)深入到人心，使用4G移動(dòng)通信是發(fā)展的需要，也是必然的趨勢(shì)。有理由相信，在不久的將來(lái)，4G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用以及發(fā)展將會(huì)擁有光明的前景。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張茹芳.淺析4G移動(dòng)通信技術(shù)的概念和要點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)分析[J].信息通信，2013，1（11）：9-10.

[2]張玉龍，李志鋒，趙勛.對(duì)于4G移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的展望[J].信息通信，2013，10（31）：95-96

[3]尤勁. 第三代與第四代移動(dòng)通信技術(shù)對(duì)比分析[J].科技風(fēng)，2009（18）

[4]陳仁森.4G移動(dòng)通信系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004（4）