浅谈4G移动通信技术的发展

【摘 要】当前，随着智能手机用户的剧烈增长和智能机价格的日趋平滑，在3G基础上进一步扩展和延伸的4G移动通信技术也☑在紧张的通信工程研发下呼之而出，并在其网络结构、业务特征以及相关技术等方面闪现出明显的优势。本文围绕4G通信技术，就其特征、主要支撑技术系统、存在的缺陷和相应的安全发展策略做了一个浅层的初探。

【关键词】4G；通信技术；安全缺陷；发展策略

当前，在全球45亿手机用户的基础上，移动通信在一步步的发展中使人与人之间达到了基本上的互联，而接下来ツ的就是致力于人与互联网间的相互联通。在这一过程中，3G移动通信技术的运用使得智能机在手机用户中得到了广泛的普及，更使手机运用系统产生了质的飞跃。但与此同时，由于3G通信技术在视频、影音、信号以及数据传输量和速度等方面的缺陷，也为了进一步更新优化手机系统，在技术上更为完善的4G移动通信也备受科研者和手机用户的关注。

1.4G移动通信技术的特点

ค所谓的4G移动通信，就是指在无线网络的基础上，具有高抗干扰的性能、高数据数据率和极强的兼容速率的移动通信技术。据目前的研发情况来看，这一移动通信技术是我国通信行业在未来5年内的研发核心，并争取在10年内将其投入到商业化的运用中。与之前的移动通信技术相比，4G移动通信技术有以下特点：

首先，全智能化的网络体系结构。与最近的3G移动通信技术相比，4G以单一的全球范围的蜂窝核心式网络代替了原有的密集型蜂窝式网络，其中，全数字式IP技术的采用更促使4G超越了原有的边缘智能化网络体系，向全智能化的网络体系发展。值得一提的是，这一系统支持不同的网络接入方式，如WCDNA、Bluetooth等，并且不同的用户都拥有自己唯一可识别的号码，不同的系统间通过分层技术结构的运用而进行有效的互联操作。

其次，高效的传输速率。通常而言，3G移动通信的传输速度在385～2Mbit/s间，而4G则可达20～100Mbit每秒，几乎是前者的50倍。另外，4G移动通信可以进行真正的无线漫游，从而使各个多媒体和通信主机能与网络之间实现紧密的“无缝连接”。与其它的移动通信相比，4G以其高传输速率大大缩短了用户与用户间、用户与网络间的时间和空间距离。

再次，高拓展性业务。4G移动通信技术在业务范围内进行了扩展，主要围绕语音、视频等多媒体业务而进行了深度发掘，与此同时，对信号的稳定性也做了改革性的发展。

最后，费用便宜。4G系统在一定程度上具有很强的灵活性，因此，很多软件运用起来就比较容易。另外，4G系统是在3G的技术基础上建立起来的，因此，在开发和运用上都节省了许多费用，其运用成本相对较低，甚至，从系统角度来看，4G将比3G还便宜很多。

2.4G移动通信技术的支撑技术系统

4G之所以能在移动通信技术中崭露头角，其先进的技术支撑是关键。

首先是OFDM（正交频分复用）。OFDM在4G中主要运用于信道的划分，原有的宽频数据流在被串并和分流的过程中被划分为多个窄带平坦的信道，通过分流来获得频带的高利用率，十分符合宽带用户的需求，是移动系统中获得高速率移动通信的有效技术。

其次是智能天线。所谓的智能天线，实际上是指波束间没有切换的自适应阵列的天线，它可以解决一些在复杂的电磁环境中抑制干扰的问题。智能天线在运作的过程中将不同天线组阵中的馈电信号进行处理组合，并根据不同的环境和相应的要求，对馈电信号进行动态的调整，包括其接收和发射功率的方向等，从而避免天线成形波束在一定空间内的相互干扰。

再次是基于IP的核心网。基于全IP的网络是4G的核心网，核心网与多样化的无线网络接入之间保持着高度的独立性，却可以和工电话网络之间相互兼容。核心网的开放式结构使得各种空中接口能无障碍接入，并把相关的业务、传输个控制等程序分开来。而在核心网中，IP与多种无线接入方式间是可以兼容的，因此，在进行核心网的设计时，并不需要考虑无线接入的方式。

最后是MIMO（多输入多输出）技术。MIMO在4G中的运用，主要在于为系统提供空间复用和空间分散的增益。通过在系统的接收端和发射端安装多副天线，多径分量地进行空间传播，以便运用多个子道在同一频道上发射信号，在天线数量增加的情况下，信息传输容量得以线性增加，从而获得空间复用的增益。以此同时，利用信道编码技术和分集技术可以获得分集效益。可以说，MIMO在提高频谱利用率的同时使无线电的通道性能得到有效地改善，进一步提高其容量和覆盖的范围。

3.4G系统的缺陷分析

4G系统是与互联网高度结合的通信系统，因此避免不了受到互联网安全性、可控性等一些弱点的影响。总的来说，4G系统也存在着一些客观存在的缺陷。

第一，技术问题难以攻克。目前，尽管4G系统在理论上带给人们无限的愿景，但就其现实而言，还缺乏一定的先进技术支撑，例如，就山区、楼区和其它一些易容障碍物影响的地区，如何实现信号强度的平稳输送。另外，对于网络移交方面也存在技术上的难题，当手机跨基站运行时，由于不同基站间的覆盖区域有别，所以跨越后会产生网络失连的问题。

第二，容量受限制。提到4G，最大的特点莫过于其高效的传输速度，从理论而言，这一速度是通信系统在质上的飞跃，但就实际而言，手机的运行速度和系统容量间是相互影响的，当手机用户到达一定程度时，在有限的系统容量下，很容易发生由容量被过度分散而带来的速度缓慢问题。

第三，没有统一的标准。目前的3G通信，在全国范围内是可以统一运行的，但若放到国际上，则缺乏一个统一标准。如何让各种移动通信在全球范围内超越互斥而实现兼容，是4G移动系统目前的一大空♛白。

4.4G系统的安全发展策略

第一，专业人才的培养。目前，4G系统还处于大规模的研发过程中，而这一过程极度缺乏资深专业人员，因此，人才 ヅ的培养迫在眉睫。这就需要全球通信业的共同努力，进行有效的资源共享和相互借鉴，以各种方式进行技术研发、市场等方面的合作与交流。

第二，相关设施的及时跟进。由于目前4G通信系统处于科研状态，因此，很多得以开发的技术并没能及时获得相应的设施跟进。例如，WAP手机推出后，用户并未能及时获得其相关信息，却承担着相关信息的费用，收费系统严重滞后。因此，在研发过程中，要注重技术、产品、设施的配套生产，避免由于设施或者其它环节的脱节而影响系统的运行。

第三，注重系统的渗入式升级。所谓的渗入式升级，是指4G系统在未来取代3G系统时应注重一个循序渐进的过程，目前甚至未来的十年内，是3G系统的成熟和4G系统的起步相互交叉的时期，因此，4G系统若想在将来得到可观的市场占有率，应该在目前就做好与3G系统间的渗入工作，在现阶段逐步进行有利于自己未来发展的无线网络环境、设施等的更新工作。

5.结语

目前，4G系统虽然还面临一系列的研发困难，还未能真正投入运用，但其潜力是无可估量的，相信在全球力量下，这一愿景很快就能得以实现。 [科]

【参考文献】

[2]陈良明，韩泽耀.移动通信的主流技术[J].计算机技术与发展，2012.