【摘 要】當(dāng)前，隨著智能手機(jī)用戶的劇烈增長(zhǎng)和智能機(jī)價(jià)格的日趨平滑，在3G基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展和延伸的4G移動(dòng)通信技術(shù)也在緊張的通信工程研發(fā)下呼之而出，并在其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)特征以及相關(guān)技術(shù)等方面閃現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。本文圍繞4G通信技術(shù)，就其特征、主要支撐技術(shù)系統(tǒng)、存在的缺陷和相應(yīng)的安全發(fā)展策略做了一個(gè)淺層的初探。

【關(guān)鍵詞】4G；通信技術(shù)；安全缺陷；發(fā)展策略

當(dāng)前，在全球45億手機(jī)用戶的基礎(chǔ)上，移動(dòng)通信在一步步的發(fā)展中使人與人之間達(dá)到了基本上的互聯(lián)，而接下來(lái)的就是致力于人與互聯(lián)網(wǎng)間的相互聯(lián)通。在這一過(guò)程中，3G移動(dòng)通信技術(shù)的運(yùn)用使得智能機(jī)在手機(jī)用戶中得到了廣泛的普及，更使手機(jī)運(yùn)用系統(tǒng)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。但與此同時(shí)，由于3G通信技術(shù)在視頻、影音、信號(hào)以及數(shù)據(jù)傳輸量和速度等方面的缺陷，也為了進(jìn)一步更新優(yōu)化手機(jī)系統(tǒng)，在技術(shù)上更為完善的4G移動(dòng)通信也備受科研者和手機(jī)用戶的關(guān)注。

1.4G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)

所謂的4G移動(dòng)通信，就是指在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，具有高抗干擾的性能、高數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)率和極強(qiáng)的兼容速率的移動(dòng)通信技術(shù)。據(jù)目前的研發(fā)情況來(lái)看，這一移動(dòng)通信技術(shù)是我國(guó)通信行業(yè)在未來(lái)5年內(nèi)的研發(fā)核心，并爭(zhēng)取在10年內(nèi)將其投入到商業(yè)化的運(yùn)用中。與之前的移動(dòng)通信技術(shù)相比，4G移動(dòng)通信技術(shù)有以下特點(diǎn)：

首先，全智能化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。與最近的3G移動(dòng)通信技術(shù)相比，4G以單一的全球范圍的蜂窩核心式網(wǎng)絡(luò)代替了原有的密集型蜂窩式網(wǎng)絡(luò)，其中，全數(shù)字式IP技術(shù)的采用更促使4G超越了原有的邊緣智能化網(wǎng)絡(luò)體系，向全智能化的網(wǎng)絡(luò)體系發(fā)展。值得一提的是，這一系統(tǒng)支持不同的網(wǎng)絡(luò)接入方式，如WCDNA、Bluetooth等，并且不同的用戶都擁有自己唯一可識(shí)別的號(hào)碼，不同的系統(tǒng)間通過(guò)分層技術(shù)結(jié)構(gòu)的運(yùn)用而進(jìn)行有效的互聯(lián)操作。

其次，高效的傳輸速率。通常而言，3G移動(dòng)通信的傳輸速度在385～2Mbit/s間，而4G則可達(dá)20～100Mbit每秒，幾乎是前者的50倍。另外，4G移動(dòng)通信可以進(jìn)行真正的無(wú)線漫游，從而使各個(gè)多媒體和通信主機(jī)能與網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)緊密的“無(wú)縫連接”。與其它的移動(dòng)通信相比，4G以其高傳輸速率大大縮短了用戶與用戶間、用戶與網(wǎng)絡(luò)間的時(shí)間和空間距離。

再次，高拓展性業(yè)務(wù)。4G移動(dòng)通信技術(shù)在業(yè)務(wù)范圍內(nèi)進(jìn)行了擴(kuò)展，主要圍繞語(yǔ)音、視頻等多媒體業(yè)務(wù)而進(jìn)行了深度發(fā)掘，與此同時(shí)，對(duì)信號(hào)的穩(wěn)定性也做了改革性的發(fā)展。

最后，費(fèi)用便宜。4G系統(tǒng)在一定程度上具有很強(qiáng)的靈活性，因此，很多軟件運(yùn)用起來(lái)就比較容易。另外，4G系統(tǒng)是在3G的技術(shù)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，因此，在開發(fā)和運(yùn)用上都節(jié)省了許多費(fèi)用，其運(yùn)用成本相對(duì)較低，甚至，從系統(tǒng)角度來(lái)看，4G將比3G還便宜很多。

2.4G移動(dòng)通信技術(shù)的支撐技術(shù)系統(tǒng)

4G之所以能在移動(dòng)通信技術(shù)中嶄露頭角，其先進(jìn)的技術(shù)支撐是關(guān)鍵。

首先是OFDM（正交頻分復(fù)用）。OFDM在4G中主要運(yùn)用于信道的劃分，原有的寬頻數(shù)據(jù)流在被串并和分流的過(guò)程中被劃分為多個(gè)窄帶平坦的信道，通過(guò)分流來(lái)獲得頻帶的高利用率，十分符合寬帶用戶的需求，是移動(dòng)系統(tǒng)中獲得高速率移動(dòng)通信的有效技術(shù)。

其次是智能天線。所謂的智能天線，實(shí)際上是指波束間沒(méi)有切換的自適應(yīng)陣列的天線，它可以解決一些在復(fù)雜的電磁環(huán)境中抑制干擾的問(wèn)題。智能天線在運(yùn)作的過(guò)程中將不同天線組陣中的饋電信號(hào)進(jìn)行處理組合，并根據(jù)不同的環(huán)境和相應(yīng)的要求，對(duì)饋電信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整，包括其接收和發(fā)射功率的方向等，從而避免天線成形波束在一定空間內(nèi)的相互干擾。

再次是基于IP的核心網(wǎng)?；谌獻(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)是4G的核心網(wǎng)，核心網(wǎng)與多樣化的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入之間保持著高度的獨(dú)立性，卻可以和工電話網(wǎng)絡(luò)之間相互兼容。核心網(wǎng)的開放式結(jié)構(gòu)使得各種空中接口能無(wú)障礙接入，并把相關(guān)的業(yè)務(wù)、傳輸個(gè)控制等程序分開來(lái)。而在核心網(wǎng)中，IP與多種無(wú)線接入方式間是可以兼容的，因此，在進(jìn)行核心網(wǎng)的設(shè)計(jì)時(shí)，并不需要考慮無(wú)線接入的方式。

最后是MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)。MIMO在4G中的運(yùn)用，主要在于為系統(tǒng)提供空間復(fù)用和空間分散的增益。通過(guò)在系統(tǒng)的接收端和發(fā)射端安裝多副天線，多徑分量地進(jìn)行空間傳播，以便運(yùn)用多個(gè)子道在同一頻道上發(fā)射信號(hào)，在天線數(shù)量增加的情況下，信息傳輸容量得以線性增加，從而獲得空間復(fù)用的增益。以此同時(shí)，利用信道編碼技術(shù)和分集技術(shù)可以獲得分集效益?？梢哉f(shuō)，MIMO在提高頻譜利用率的同時(shí)使無(wú)線電的通道性能得到有效地改善，進(jìn)一步提高其容量和覆蓋的范圍。

3.4G系統(tǒng)的缺陷分析

4G系統(tǒng)是與互聯(lián)網(wǎng)高度結(jié)合的通信系統(tǒng)，因此避免不了受到互聯(lián)網(wǎng)安全性、可控性等一些弱點(diǎn)的影響?？偟膩?lái)說(shuō)，4G系統(tǒng)也存在著一些客觀存在的缺陷。

第一，技術(shù)問(wèn)題難以攻克。目前，盡管4G系統(tǒng)在理論上帶給人們無(wú)限的愿景，但就其現(xiàn)實(shí)而言，還缺乏一定的先進(jìn)技術(shù)支撐，例如，就山區(qū)、樓區(qū)和其它一些易容障礙物影響的地區(qū)，如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度的平穩(wěn)輸送。另外，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)移交方面也存在技術(shù)上的難題，當(dāng)手機(jī)跨基站運(yùn)行時(shí)，由于不同基站間的覆蓋區(qū)域有別，所以跨越后會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)失連的問(wèn)題。

第二，容量受限制。提到4G，最大的特點(diǎn)莫過(guò)于其高效的傳輸速度，從理論而言，這一速度是通信系統(tǒng)在質(zhì)上的飛躍，但就實(shí)際而言，手機(jī)的運(yùn)行速度和系統(tǒng)容量間是相互影響的，當(dāng)手機(jī)用戶到達(dá)一定程度時(shí)，在有限的系統(tǒng)容量下，很容易發(fā)生由容量被過(guò)度分散而帶來(lái)的速度緩慢問(wèn)題。

第三，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前的3G通信，在全國(guó)范圍內(nèi)是可以統(tǒng)一運(yùn)行的，但若放到國(guó)際上，則缺乏一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。如何讓各種移動(dòng)通信在全球范圍內(nèi)超越互斥而實(shí)現(xiàn)兼容，是4G移動(dòng)系統(tǒng)目前的一大空白。

4.4G系統(tǒng)的安全發(fā)展策略

第一，專業(yè)人才的培養(yǎng)。目前，4G系統(tǒng)還處于大規(guī)模的研發(fā)過(guò)程中，而這一過(guò)程極度缺乏資深專業(yè)人員，因此，人才的培養(yǎng)迫在眉睫。這就需要全球通信業(yè)的共同努力，進(jìn)行有效的資源共享和相互借鑒，以各種方式進(jìn)行技術(shù)研發(fā)、市場(chǎng)等方面的合作與交流。

第二，相關(guān)設(shè)施的及時(shí)跟進(jìn)。由于目前4G通信系統(tǒng)處于科研狀態(tài)，因此，很多得以開發(fā)的技術(shù)并沒(méi)能及時(shí)獲得相應(yīng)的設(shè)施跟進(jìn)。例如，WAP手機(jī)推出后，用戶并未能及時(shí)獲得其相關(guān)信息，卻承擔(dān)著相關(guān)信息的費(fèi)用，收費(fèi)系統(tǒng)嚴(yán)重滯后。因此，在研發(fā)過(guò)程中，要注重技術(shù)、產(chǎn)品、設(shè)施的配套生產(chǎn)，避免由于設(shè)施或者其它環(huán)節(jié)的脫節(jié)而影響系統(tǒng)的運(yùn)行。

第三，注重系統(tǒng)的滲入式升級(jí)。所謂的滲入式升級(jí)，是指4G系統(tǒng)在未來(lái)取代3G系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注重一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，目前甚至未來(lái)的十年內(nèi)，是3G系統(tǒng)的成熟和4G系統(tǒng)的起步相互交叉的時(shí)期，因此，4G系統(tǒng)若想在將來(lái)得到可觀的市場(chǎng)占有率，應(yīng)該在目前就做好與3G系統(tǒng)間的滲入工作，在現(xiàn)階段逐步進(jìn)行有利于自己未來(lái)發(fā)展的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、設(shè)施等的更新工作。

5.結(jié)語(yǔ)

目前，4G系統(tǒng)雖然還面臨一系列的研發(fā)困難，還未能真正投入運(yùn)用，但其潛力是無(wú)可估量的，相信在全球力量下，這一愿景很快就能得以實(shí)現(xiàn)。 [科]

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