4G移動通信及其應用探究

況朕宇

摘 要：隨著我國大力發展建設4G網絡，4G在人們的日常生活中應用得越來越廣泛，同時也成為社會關注的焦點。文章就4G的主要特征和典型的應用進行重點介紹。

關鍵詞：4G網絡 應用

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（c）-0051-01

日益普及的4G網絡，讓我國通信產業進入了4G移動互聯時代。借助其高帶寬、低時延、隨時在線的優勢，極大滿足了移動互聯網時代的寬帶數據傳輸需求，同時4G將不再局限于電信行業，將與更多的技術、行業、應用進行融合，廣泛地應用于金融、醫療、教育、交通等行業，滲透到生活的方方面面，讓用戶隨時隨地都可以享受高品質的移動信息服務。

1 4G移動通信系統概述

1.1 4G移動通信系統的概念

LTE是3G系統的演進技術，LTE標準框架包含時分雙工和頻分雙工兩種制式。TD-LTE是我國擁有自主知識產權的TD-SCDMA的后續演進技術，在繼承其TDD優點的同時又與時俱進的引入了MIMO技術與OFDM技術。相比于TD-SCDMA，在性能方面，TD-LTE在系統帶寬、網絡時延、移動性方面都有了跨越式提高。

1.2 4G移動通信系統的技術特點

4G移動通信系統以幾項突破性技術為基礎，如：OFDM技術，MIMO技術、智能天線和空時編碼技術、無線鏈路增強技術、軟件無線電技術、高效的調制解調技術、高性能的收發信機和多用戶檢測技術等。4G移動通信技術具有以下特點：數據傳輸率可以達到100Mbit/s；頻譜利用率較高；具有良好的保密性和兼容性?；?G移動通信的優勢，用戶能夠享受的服務也越來越多，包括動態高速率傳輸業務、無縫漫游業務服務等。

1.3 4G移動通信系統的結構

4G網絡結構可分為三層：物理網絡層，中間環境層，應用網絡層。其中，物理網絡層提供接入和路由選擇功能；中間環境層的功能有網絡服務質量映射地址變換和完全性管理等功能；應用網絡層直接為應用進程提供服務，在實現多個系統應用進程相互通信的同時，完成一系列業務處理所需的服務。

2 4G移動通信的主要特征

2.1 高度融合的服務內容

4G移動通信系統以其超高速的傳播速度將可以滿足高清晰度圖像業務、會議電視以及虛擬現實等要求較高的寬帶業務需求。4G通信系統的2.8GHz網絡頻寬將能很好地支持語音、數據以及影像等信息傳輸，真正實現多媒體通信。這種及時迅速的技術使個人通信、廣播和娛樂等行業融合成一個更加安全便捷的整體，讓用戶能夠獲取所需的信息服務。

2.2 隨處可見的移動接入

4G移動通信系統的核心網是一個基于全IP的網絡，同已有的移動網絡相比具有根本性的優點：能夠使終端用戶在2G網絡、3G網絡、無線網絡、寬帶網絡和4G網絡之間實現無縫漫游。核心網獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業務，能同已有的核心網和PSTN兼容。核心網具有開放的結構，能允許各種空中接口接入核心網，在不同無線網絡平臺之間，即使用戶跨越了不同頻帶，4G移動通信依然可以提供高效的無線網絡連接服務。IP與多種無線接入協議相兼容，因此在設計核心網絡時具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協議。

2.3 高度自治管理的網絡

4G移動通信系統采用智能信號處理技術，具有很強的智能性、適應性和靈活性。擁有對結構的自我管理能力，能根據動態的網絡和變化的信道條件進行自適應地資源分配，使低速與高速的用戶以及各種各樣的用戶設備能夠共存與互通，從而對通信過程中不斷變化的業務流大小進行相應處理，以滿足系統多類型用戶在業務和容量方面不斷變化的需求。

2.4 多元化的用戶終端

用戶能夠享受到的用戶終端主要包括4G型號的手機、數據卡、MIFI及CPE這四種。4G手機：集通話上網功能，當沒有4G網絡覆蓋時可自動切換到3G/2G。數據卡：與3G上網卡相似，主要是用在電腦上，網速目前是3G上網速度的數十倍以上，適合用筆記本移動辦公網上娛樂。MIFI：能將4G信號轉換為WIFI信號，供手機、平板、電腦上網使用，適用于家庭或小型辦公室使用。CPE：能將4G信號轉換為WIFI信號，適合有線寬帶、WLAN接入不便的中小企業或者是不希望安裝有線寬帶的家庭客戶。在4G移動通信環境下，人們可以隨時隨地進行網絡通信，實現雙向網絡的信息傳遞、影像交互、聯機游戲等服務。

3 4G移動通信的具體應用

3.1 應用于高速鐵路移動通信

高速鐵路移動通信系統需要承載動態高速率傳輸業務，但同時又面臨著很多問題，如切換區穿越頻繁、電波快衰落等，這些問題將直接導致用戶拖網、掉話頻繁等問題發生，所以高速鐵路移動通信系統對可靠性與安全性的需求高于其他的一般通信系統。高速鐵路移動通信系統的根據用戶的不同可分為兩大類業務，高速鐵路控制與監測業務和旅客信息業務。根據業務QoS需求，高速鐵路控制與監測業務分為電路域話音業務、電路域數據業務以及分組域數據業務。而旅客信息業務分為語音業務、流業務、交互類業務以及背景類業務。如果要承載這些業務，通信系統應具備高可靠性、高數據業務傳輸速率和低數據傳輸時延、良好的移動性，而這幾個特點正是 LTE 系統的優勢。

3.2 應用于智能交通

智能交通系統通過將智能交通云計算機系統、交通管理信息系統、城市道路視頻覆蓋系統，停車場信息系統和終端用戶連接，使用信息采集技術采集當前道路交通信息和各種交通服務信息，再將采集到的信息通過通信傳輸技術傳輸到交通控制中心，交通控制中心對數據進行相關的分析和處理，再結合交通控制管理優化模型進行交通策略、交通組織管理措施的優化，交通信息分析、處理和優化后的交通方案和交通服務信息等內容通過數據傳輸反饋給各種交通控制設備和交通系統的各類用戶，用戶可以通過手機、筆記本、iPad等各種手持終端設備快速接入4G網絡查詢信息服務中心來得到這些交通信息，從而在一定程度上降低了出行者出行時間的延誤，提高了交通通行效率。

3.3 應用于軟件無線電技術

軟件無線電以現代通信理論為基礎，以數字信號處理為核心，以微電子技術為支持。它把硬件作為無線通信的平臺，盡可能多的無線通信及個人通信功能用軟件來實現。軟件無線電技術具有靈活性強、支持多種通信體制的優點，能給新一代移動通信系統的智能化、兼容性帶來有利影響。

參考文獻

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