毛久嶂 楊文軍

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試論移動(dòng)通信4g網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

毛久嶂 楊文軍

空軍預(yù)警學(xué)院，湖北 武漢 430019

21世紀(jì)是信息時(shí)代，促進(jìn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)通信不斷更新發(fā)展。從以前的2G、3G到現(xiàn)在普遍的4G，都是通信技術(shù)的變遷。4G的移動(dòng)通信相較于之前的2、3代而言，功能是更為強(qiáng)大，而這一切都有賴于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破。

移動(dòng)通信；4G網(wǎng)絡(luò)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；關(guān)鍵技術(shù)

社會(huì)科技正以高速地逼近“奇點(diǎn)”，在通訊技術(shù)方面也有著長(zhǎng)足地發(fā)展；而4G技術(shù)的誕生就是其中最為突出的一項(xiàng)；有此認(rèn)知；得益于其諸多突出的優(yōu)點(diǎn)；即傳輸速度快且穩(wěn)、人性智能化高等等。

1 移動(dòng)通信的發(fā)展概述

移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)明其實(shí)并不算久遠(yuǎn)，源于上世紀(jì)中后期，且是基于FDMA技術(shù)，對(duì)通信系統(tǒng)的模擬，而且隨時(shí)間不斷推進(jìn)，其中的核心技術(shù)也在不斷地革新。起初，也僅是一些走在時(shí)代前沿的發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)才存在的1G通信系統(tǒng)，即北美、英國(guó)、日本、北歐，并且相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)還各不相同，分別為AMPS、N-AMPS 系統(tǒng)、TACS 系統(tǒng)、JTA系統(tǒng)、NMT系統(tǒng)。到了2G時(shí)代之時(shí)，具有代表性的兩大通信系統(tǒng)分別為源于歐洲的GSM系統(tǒng)與源于美國(guó)的IS95系統(tǒng)，它們的開(kāi)發(fā)是基于不同技術(shù)基礎(chǔ)，前者為T(mén)DMA技術(shù)，后者為CDMA 技術(shù)，但全為數(shù)字通信系統(tǒng)。3G通信系統(tǒng)更是豐富了大眾的生活，使其具備多元化的體驗(yàn)，速度也是上了一個(gè)新高度?；?G通信系統(tǒng)，4G通信技術(shù)誕生，它所帶來(lái)的可不僅僅是信息傳輸速度的再度提升，通話質(zhì)量也是有了新高度，并且更為地保密等等。[1]

2 移動(dòng)通信4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)分析

2.1 速度得到提高

與3G相比，就網(wǎng)絡(luò)頻寬而言，就增加了20倍，達(dá)到了2～8GHvz。在上傳速度方面也是有著驚人地提升，最高限度達(dá)到了20Mb/s，而3G卻僅僅是其百分之五，可謂“少得可憐”，若4G普及之后，人們將會(huì)再次刷新他們對(duì)速度的認(rèn)識(shí)。4G與3G在信息傳輸級(jí)數(shù)方面的比較，前者比后者整整高出一個(gè)等級(jí)，若是3G的高速傳輸能力已被大眾認(rèn)可的話，那么4G的出現(xiàn)，3G的時(shí)代將完全被遺忘，可想而知其高速傳輸?shù)哪芰Α?/p>

2.2 兼容性提高

4G移動(dòng)通信技術(shù)的不斷地發(fā)展純熟，全球各區(qū)域覆蓋、接口開(kāi)放技術(shù)等也隨之得以大大地增強(qiáng)，若是將其與3G、無(wú)線和固網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，那么身處于全國(guó)各地的移動(dòng)用戶將能共同享用4G服務(wù)，既對(duì)還在使用3G用戶的升級(jí)有著關(guān)鍵性作用，同時(shí)也是為4G的全面普及做鋪墊，最終也是為能實(shí)現(xiàn)全球漫游的目標(biāo)增添可能。4G通信的不斷發(fā)展，讓通信行業(yè)有了一個(gè)全面的改觀。

2.3 更加智能化

電子移動(dòng)終端設(shè)備的服務(wù)的變革也受4G移動(dòng)通信的高速發(fā)展的影響。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)包括廣域接入和分布網(wǎng)絡(luò)等兩個(gè)層面，能非對(duì)稱的不同速率間自主切換，以4G技術(shù)為支撐便能夠使我們現(xiàn)階段全部移動(dòng)辦公得以順利完成，在不久之后，4G手機(jī)的功能將被刷新，將具備多媒體計(jì)算機(jī)所有的功能，而語(yǔ)言數(shù)據(jù)傳輸也僅僅是其中最為普通不過(guò)的功能。并且在4G技術(shù)的支持之下，4G手機(jī)將更智能化，其他終端功能也將隨之更加智能。[2]

3 移動(dòng)通信4G網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

3.1 接入技術(shù)的層結(jié)構(gòu)

對(duì)于不同的應(yīng)用環(huán)境和領(lǐng)域，需要選擇恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)，不同的接人技術(shù)可以按照分層結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行組織利用，接人技術(shù)的層結(jié)構(gòu)包括以下幾方面。

Cellular層：Cellular層屬于一種無(wú)線通信技術(shù)，可以對(duì)有限的無(wú)線傳輸頻率進(jìn)行充分合理的利用，提高無(wú)線資源的利用效率。Cellular層適用于多媒體應(yīng)用以及個(gè)人連接。

熱點(diǎn)層：熱點(diǎn)層主要包括WLAN系統(tǒng)、IEEE802．11、MMAC等，可以支持更高速率的應(yīng)用以及個(gè)人連接業(yè)務(wù)。

定點(diǎn)層：主要包括固定接入系統(tǒng)，不支持移動(dòng)性，如FFTx、xDSL、CATV。適用范圍較小，應(yīng)用相對(duì)有限。

個(gè)人網(wǎng)絡(luò)層：個(gè)人網(wǎng)絡(luò)層主要是指利用藍(lán)牙、DECT和HomeRF等，實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳遞，可以在辦公室和家庭環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備的通信。[3]

3.2 無(wú)縫網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

相比于3G通信網(wǎng)絡(luò)而言，4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的特征，是實(shí)現(xiàn)不同接入技術(shù)到不同有線系統(tǒng)之間的水平通信。在當(dāng)前的技術(shù)條件下，新的接人系統(tǒng)要充分考慮相同網(wǎng)絡(luò)之間以及不同網(wǎng)絡(luò)之間的信息傳遞，從而形成無(wú)縫全I(xiàn)P核心網(wǎng)。而要想確保網(wǎng)絡(luò)性能的充分發(fā)揮，就必須加強(qiáng)對(duì)于移動(dòng)的檢測(cè)管理，確保其能夠滿足業(yè)務(wù)的要求，以及對(duì)接入技術(shù)漫游功能的移動(dòng)性要求。

4 移動(dòng)4G通信采用的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 MUD技術(shù)

MUD技術(shù)，即多用戶檢測(cè)技術(shù)，其目的是為達(dá)到用戶之間的最佳聯(lián)合檢測(cè)?，F(xiàn)階段移動(dòng)通信已經(jīng)相當(dāng)普及，避免不了多用戶同時(shí)使用，而此時(shí)必將占據(jù)多個(gè)信道，其各自的信號(hào)、幅度等因素定是有著或多或少地差異，MUD技術(shù)就是將上述地差異實(shí)行一個(gè)分析與判斷，并對(duì)單個(gè)用戶的信號(hào)狀況進(jìn)行檢測(cè)，最終達(dá)到其目的。

4.2 正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的另一關(guān)鍵技術(shù)為OFDM技術(shù)，是因?yàn)槠渚邆淦渌夹g(shù)所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)，即抗干擾能力強(qiáng)，頻譜利用率高等，而它是以多載波的形式實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸與接收的。其基本設(shè)計(jì)考慮為，在固定的頻段內(nèi)，本已設(shè)定的信道被系統(tǒng)自動(dòng)予以劃分，形成多個(gè)正交子通道，通過(guò)窄帶調(diào)制技術(shù)，降低高速串行的數(shù)據(jù)傳輸速率，使其成為低速的子數(shù)據(jù)流，再用子載波對(duì)這些轉(zhuǎn)換后的信號(hào)流進(jìn)行調(diào)制轉(zhuǎn)換，使它們成正交關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)并行傳輸。

4.3 智能天線技術(shù)

陣列的方向圖波形的改變是由智能天線技術(shù)來(lái)予以實(shí)現(xiàn)，而它則是通過(guò)天線陣元信號(hào)的加權(quán)相位和幅度來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能，在此技術(shù)之下，天線陣列方向圖主瓣便能夠?qū)?zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，具有側(cè)向和調(diào)零功能，在將干擾信號(hào)抑制的同時(shí)，又是將信號(hào)的信噪比予以提高，并且對(duì)來(lái)自不同方向的直射波與反射波都能夠以其獨(dú)特的方式予以識(shí)別，這也從根本上將整個(gè)通信系統(tǒng)性能予以改善。

4.4 IPv6技術(shù)

IPv6將地址長(zhǎng)度增加到128位，是Ipv432位的4倍。IPv6不但提供了足夠多的IP地址，而且網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量與安全性也是得以顯著提高，認(rèn)證與私密性也得以明顯提高，報(bào)文格式被極大地簡(jiǎn)化，對(duì)擴(kuò)展報(bào)頭的支持也得以加強(qiáng)，如此移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通信方面的性能被極大地改善。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述對(duì)4G移動(dòng)通信的發(fā)展、特點(diǎn)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析，知道移動(dòng)通信市場(chǎng)的巨大需求和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展是促進(jìn)4G產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用的主因，顯而易見(jiàn)地是未來(lái)將屬于4G時(shí)期。

[1]張媚.移動(dòng)通信4G網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)[J].信息技術(shù)與信息化，2014（4）：154-155.

[2]劉文婭.基于4G的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的研究與展望[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2013（17）：3941-3942.

[3]史大偉.對(duì)成品油銷售企業(yè)物流成本預(yù)算管理模式的思考[J].經(jīng)濟(jì)視野，2013（6）23.

On the System Structure and Key Technology of Mobile Communication 4G Network

Yang Wenjun Mao Jiuzhang

Air force early warning college，Wuhan Hubei 430019

The 21st century is the information age，the promotion of mobile communication network constantly updated development. From the previous 2G， 3G and now universal 4G，all communication technology changes. Compared with the previous two generations，the third generation of mobile communication 4G can provide more functionality， optimization and advancement of key technologies of the information technology development is inseparable from the network system structure，the following mobile communication 4G network analyzing and discussing the system structure and key technology-related aspects.

mobile communication; 4G network; architecture; the key technologies

D922.66

A

1009-6434(2016)6-0241-02