李偉強(qiáng)

（長(zhǎng)訊通信服務(wù)有限公司 廣東廣州 510000）

分析LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵技術(shù)

李偉強(qiáng)

（長(zhǎng)訊通信服務(wù)有限公司 廣東廣州 510000）

現(xiàn)代社會(huì)中，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得人們?cè)谶M(jìn)行信息傳輸與交換的過(guò)程中越來(lái)越多的選擇通信網(wǎng)絡(luò)這種手段，隨著傳統(tǒng)移動(dòng)通信的不斷進(jìn)步，逐漸衍生出LTE寬帶移動(dòng)通信。本文首先對(duì)LTE寬帶移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的安全性進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討，以供同行參考。

LTE；寬帶移動(dòng)；通信網(wǎng)絡(luò)；關(guān)鍵技術(shù)

1 引言

目前，第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)主要有CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA三種主要的網(wǎng)絡(luò)制式。在多媒體業(yè)務(wù)、終端等各個(gè)方面逐漸出現(xiàn)了難以與時(shí)代需求相適應(yīng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，將通信網(wǎng)絡(luò)的融合以及長(zhǎng)期演變作為主要的目標(biāo)，逐漸出現(xiàn)了LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。從某種程度上來(lái)說(shuō)，LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)初步具備商用的能力；其作為下一代演變的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，在現(xiàn)階段存在的多制式網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，將業(yè)務(wù)融合作為主要的目標(biāo)，從而為服務(wù)客戶提供一個(gè)更加全面的寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。

2 寬帶移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的安全性

通常來(lái)說(shuō)，將LTE分為兩種雙工模式，即FDDLTE和TDDLTE；LTE能夠使頻譜效率與數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣鹊靡燥@著地增加，其峰值速率上行能夠達(dá)到50Mbps，下行100Mbps。因此，其與3G網(wǎng)絡(luò)相比，在速度方面能夠提升10倍以上。

在寬帶移動(dòng)通信中，多種技術(shù)的相互融合能夠使網(wǎng)絡(luò)的吞吐量得以提高，這不僅能夠使上網(wǎng)的速度得以明顯的改善，而且對(duì)于網(wǎng)絡(luò)漏洞以及安全問(wèn)題的減少也有著十分重要的作用。LTE寬帶移動(dòng)通信擁有屬于自己的安全體系，技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的IP化能夠?yàn)楦鞣N網(wǎng)絡(luò)提供相關(guān)的幫助。在寬帶移動(dòng)通信的安全方面，國(guó)際相關(guān)組織以及有關(guān)的學(xué)者都對(duì)此開(kāi)展了一定的研究。3G網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展衍生了LTE，在安全性方面，LTE基本上保留了3G網(wǎng)絡(luò)中合理的安全性能，例如，網(wǎng)絡(luò)與終端的雙向認(rèn)證。

3 通訊技術(shù)的演進(jìn)

移動(dòng)通信在從2G向3G再到LTE不斷演進(jìn)的過(guò)程中，其技術(shù)演進(jìn)方向從圖1中可以看出是載頻帶寬由窄帶向?qū)拵Р粩喟l(fā)展，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)也逐漸由以語(yǔ)音為主導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)的高速傳輸為主的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能夠以PS的全業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚俾?，其下載的峰值速率能夠達(dá)到100Mbps，傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)能夠?yàn)槠涮峁㏎oS傳輸保障，這對(duì)于數(shù)據(jù)及信息的實(shí)時(shí)性與安全性的保障有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3.1 LTE組網(wǎng)

從圖2中能夠看出，LTE組網(wǎng)主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）扁平化：與2G/3G網(wǎng)絡(luò)相比，LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒(méi)有無(wú)線控制層（RNC/BSC），eNB能夠直接對(duì)核心網(wǎng)（MME/xGW）進(jìn)行連接，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從總體上來(lái)說(shuō)呈扁平化的狀態(tài)。

（2）網(wǎng)狀組網(wǎng)：相鄰的eNB之間自組網(wǎng)，MESH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（3）全I(xiàn)P化：主要傳輸方式為以太網(wǎng)；eNB之間的通信要經(jīng)過(guò)X2接口，對(duì)于小區(qū)間移動(dòng)資源的優(yōu)化管理有著重要作用，這樣的全I(xiàn)P化，扁平化的網(wǎng)狀組網(wǎng)能夠使eNB集成更多的功能塊，包括：媒體接入層（MAC）、分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（PDCP）、物理層（PHY）、移動(dòng)鏈路控制（RLC）、小區(qū)間移動(dòng)資源管理（RRM）、移動(dòng)資源分配和調(diào)度等。

圖1 LTE與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)

圖2 LTE組網(wǎng)示意圖

3.2 LTE網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)要求

為了能夠使相關(guān)用戶對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的高速率、實(shí)時(shí)性以及全業(yè)務(wù)的需求得以滿足，在設(shè)計(jì)方面，LTE需要對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：

（1）更加靈活的信道寬帶需求。在信道寬帶的需求方面，LTE網(wǎng)絡(luò)比較靈活，可以是 1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz等，這樣一來(lái)對(duì)于現(xiàn)有頻率的使用十分有利。

（2）更低的無(wú)線網(wǎng)時(shí)延。一般來(lái)說(shuō)，單向用戶面的時(shí)延會(huì)低于5ms，控制面的時(shí)延通常不超過(guò)100ms。

（3）全分組域業(yè)務(wù)。其能夠?yàn)閭鹘y(tǒng)的電信業(yè)務(wù)提供QoS傳輸，也就是說(shuō)，其能夠?yàn)榭蛻籼峁?G或者是3G網(wǎng)絡(luò)的基本數(shù)據(jù)以及語(yǔ)音服務(wù)。

（4）頻譜效率更高。一般下行要比WCDMA R6提高3～4倍，上行頻譜效率比R6提高2～3倍。

4 LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)

LTE移動(dòng)寬帶通信技術(shù)與3G網(wǎng)絡(luò)相比主要具有下列幾個(gè)技術(shù)特點(diǎn)：①在速率方面，LTE寬帶移動(dòng)通信更快，下行峰值速率為100Mbps、上行為50Mbps，這種傳輸速率與其他制式的移動(dòng)通信相比具有更大的優(yōu)勢(shì)；②LTE寬帶移動(dòng)通信技術(shù)通過(guò)對(duì)分組交換手段的利用，能夠轉(zhuǎn)換整體的結(jié)構(gòu)，從而使LTE寬帶移動(dòng)通信分組域的目的得以實(shí)現(xiàn)；③LTE寬帶移動(dòng)通信的QoS機(jī)制能夠使LTE業(yè)務(wù)的順利開(kāi)展得以保證。同時(shí)，通過(guò)對(duì)良好的設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行充分地利用并對(duì)Qos保護(hù)進(jìn)行不斷地完善，能夠使得VoIP的服務(wù)質(zhì)量得到切實(shí)地保證；④對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的降低有著重要的作用；⑤能夠在基站位置保持不變的狀態(tài)下對(duì)領(lǐng)域邊界的比特速率進(jìn)行增加。

4.2 正交頻分復(fù)用技術(shù)

在LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，OFDM就是所謂的正交頻分復(fù)用，其技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①對(duì)于多徑干擾抑制的實(shí)現(xiàn)意義重大；②在頻譜擴(kuò)展使用方面，其更加地靈活；③受到頻率偏差的影響，例如多普勒頻偏，很有可能會(huì)造成本地接收與異地發(fā)射之間產(chǎn)生正交性的干擾破壞。OFDM技術(shù)能夠通過(guò)大量的窄帶子載波來(lái)使多載波傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)。將循環(huán)前綴應(yīng)用到LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，能夠?qū)σ苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境中的多徑效應(yīng)進(jìn)行有效地對(duì)抗，而且還能夠解調(diào)與調(diào)制快速傅立葉反變換與快速傅立葉變換，從而使系統(tǒng)的復(fù)雜性得以簡(jiǎn)化，另外，為了能夠使不同時(shí)延而造成的符號(hào)間的干擾得以有效地預(yù)防，在LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中對(duì)CP（CyclicPrefix）進(jìn)行了利用。

4.3 跨小區(qū)間的鏈路自適應(yīng)，資源管理與干擾協(xié)調(diào)

以用戶所在的地理位置為依據(jù)來(lái)對(duì)頻帶資源進(jìn)行分配，從而使小區(qū)間的干擾降低，使鏈路穩(wěn)定性得以提高，并實(shí)現(xiàn)多小區(qū)頻譜效率的優(yōu)化。

4.3.1 靜態(tài)鄰小區(qū)干擾協(xié)調(diào)與功率控制

①小區(qū)間的干擾能夠使小區(qū)邊緣的頻譜效率得以降低；②將小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)（ICIC）和功率控制（PC）結(jié)合在一起能夠使干擾得到一定程度地降低；③上行功率的控制：終端UE在對(duì)本小區(qū)與鄰小區(qū)的路損計(jì)算完成之后，與路損差相結(jié)合來(lái)對(duì)補(bǔ)償因子進(jìn)行計(jì)算；④部分頻率復(fù)用：系統(tǒng)對(duì)頻率資源分成兩個(gè)復(fù)用集，一個(gè)為頻率復(fù)用因子大于1的頻率集合，在邊緣用戶（CEU）的調(diào)度中應(yīng)用；一個(gè)頻率復(fù)用因子等于1的頻率集合，應(yīng)用在中心用戶（CCU）的調(diào)度過(guò)程中。

4.3.2 動(dòng)態(tài)鄰小區(qū)干擾協(xié)調(diào)

①LTE對(duì)于同頻組網(wǎng)下動(dòng)態(tài)小區(qū)間的干擾協(xié)調(diào)有著重要的作用；②任何小區(qū)都能夠通過(guò)X2消息來(lái)對(duì)強(qiáng)干擾指示（HII）發(fā)送至相鄰的小區(qū)，對(duì)小區(qū)進(jìn)行事先控制，避免對(duì)相鄰小區(qū)資源調(diào)度產(chǎn)生干擾；③還可以通過(guò)X2消息發(fā)送過(guò)載指示（OI）至相鄰的小區(qū)，當(dāng)相鄰的小區(qū)收到OI報(bào)告后會(huì)采取自降干擾措施，例如對(duì)本小區(qū)的發(fā)射功率進(jìn)行降低。

5 LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，移動(dòng)支付、移動(dòng)社交等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了繁榮的發(fā)展，并且伴隨著智能手機(jī)與平板電腦等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端的應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的落后阻礙了移動(dòng)寬帶時(shí)代的真正到來(lái)。為了能夠突破這一阻礙，一方面，蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始向著更高速率、更高頻譜利用率的LTE網(wǎng)絡(luò)升級(jí)；另一方面，將LTE網(wǎng)絡(luò)與WiFi網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，也成為該領(lǐng)域研究的重要方向。LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于自身所具有的高速移動(dòng)性、實(shí)時(shí)性、高速率以及全業(yè)務(wù)等優(yōu)點(diǎn)，使寬帶移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能夠在眾多領(lǐng)域進(jìn)行推廣與應(yīng)用，例如遠(yuǎn)程醫(yī)療、虛擬導(dǎo)航、遠(yuǎn)程多媒體教學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)、遠(yuǎn)程地理應(yīng)用以及應(yīng)急等各個(gè)領(lǐng)域。

6 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與進(jìn)步，促進(jìn)了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)由2G向3G再到LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使人們的生活發(fā)生了極大的改變?，F(xiàn)階段，LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被大眾應(yīng)用得還不夠廣泛，本文主要針對(duì)LTE寬帶移動(dòng)通信技術(shù)的安全性以及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了一定的探討，以期能夠?yàn)長(zhǎng)TE寬帶的發(fā)展及更好地應(yīng)用提供一定的幫助，使LTE寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠得到更大的突破與發(fā)展。

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TN929

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1004-7344（2016）11-0255-02

2016-3-25

李偉強(qiáng)（1985-），男，漢族，本科，主要從事移動(dòng)通信相關(guān)工作。