4G網絡技術的安全性探討

◆牛玉冰

4G網絡技術的安全性探討

◆牛玉冰

（珠海廣播電視大學 廣東 519000）

近些年來，隨著社會經濟的不斷發展，通信行業也迎來了發展的黃金時期，加上數據量越來越大，人們對移動通信網絡的要求越來越高，導致現有的第三代和第二代通信網絡不能滿足用戶需求。面對這樣的形勢，發展先進的移動通信技術，提升網絡的能效，滿足用戶需求成為了首要問題。于是第四代移動通信系統應運而生，也成為通信行業發展的主要方向，將4G網絡應用于人們的日常生活中也成為了通信人必須要做的事。本文先介紹4G通信系統的網絡架構和關鍵技術，然后分析4G通信系統的安全性問題及其優勢，最后展望4G通信系統的安全性前景。

安全性；通信系統；4G；網絡架構；關鍵技術；發展前景

1 4G通信系統的網絡架構

由于結構和功能的不同，4G網絡是按層次劃分的，按照功能主要劃分為應用層、中間緩沖層和物理網絡層。應用層是整個4G網絡中的頂層，物理網絡層是底層，中間緩沖層為應用層和物理層中間的第二層。這三個層次中每一層都有其明確的功能，這也保證了4G網絡的正常運行，三個層次互相協調，使4G網絡以良好的狀態為用戶提供服務。4G通信系統中的三個層次通過開放互聯的網際協議進行連接，主要完成用戶網絡的快捷接入，也要為新誕生的應用和服務提供良好的平臺，為開發者提供良好的環境，促進市場良性競爭，也保證能夠為用戶提供高質量的服務，還有在不同頻帶之間能通過4G網絡進行良好的轉換，能在多種環境下為用戶提供各種服務，最后4G通信系統還能夠為用戶提供更好的網絡環境和信號質量，也提升了4G通信系統的競爭力，促進4G的進一步發展。不同的運營商有不同的4G標準，服務模式也不盡相同，這都展現了4G通信系統在結構和功能上的強大之處。所以，4G有著十分明顯的優勢，并且能夠保障用戶的需求和服務質量。

2 4G通信系統中的關鍵技術

經過幾代通信系統的發展，移動通信技術的發展也有了質的飛躍，而且還在以驚人的速度繼續發展。相比于前三代通信系統，第四代通信系統有了質的改變,結構和功能都十分完善，但是通信技術比前幾代更加復雜，單靠一種技術不能支撐其整個龐大的系統,需要有多種技術的協同使用才能實現其功能。目前，4G通信系統所提供的服務已經被廣大用戶所接受,4G也正在逐漸改變人們的生活,4G也將會讓移動通信系統擁有更加良好的發展前景。

首先是正交頻分復用技術（OFDM），也是4G網絡的核心技術，其功能是其他技術不能相比的，功能和實用性極佳。由于4G系統采用了正交頻分復用技術，大部分的客戶能夠接受4G網絡，這種技術開辟了實現高效的抗干擾技術和提高頻帶利用率的新路徑。這種技術的優勢主要體現在兩點，第一點是頻譜效率高，信號的相鄰子載波之間能夠有一部分進行重疊，所以能夠節省大量的帶寬資源，在頻譜資源有限的情況下能夠發揮比較大的作用；第二點是抗干擾和抗衰落的能力較強，用戶的信息被加載到多個子載波上進行傳播，單個載波傳輸信號的時間變長，能夠抵抗信道的快衰落和脈沖噪聲。

第二個是智能天線技術，目前使用智能天線技術的地方也比較多，其在信號的處理和整合方面有很大的優勢。智能天線技術在整個波束間不存在切換的自適應陣列或多波速天線技術。自適應陣列過程將大量天線接收到的信號進行處理整合，能夠提高無線增益和分集增益。

第三個是移動IPv6技術。第四代移動通信網絡的核心網絡是全IP網絡，信號在不同頻率之間能夠實現無縫連接，減小信號失真，4G完全使用IPv6協議，有以下幾個特點:第一是IPv6協議地址是128比特，所以地址空間較大，每個網絡設備能夠擁有唯一一個IP地址，可以保證未來一段時間內IP地址的充足；第二是IPv6有多個層次，所以在路由聚合方面有優勢，路由選擇到互聯網的效率提高；第三是能夠更加有效地處理移動性，也擁有比較完善的安全機制；第四是IPv6的包頭數據字段較少，支持包頭校驗，更加有效率，而且游標記字段還能提供流量區分；第五是IPv4版本包頭的選項字段由IPv6新的擴展包頭替代，能夠提供更加靈活的功能和服務；第六是多種過渡機制保證從IPv4到IPv6平穩過渡。

3 4G通信系統的優勢

IPv6由于其優秀的技術和便捷的服務獲得了人們的關注，已經擁有大量的用戶。IPv6移動通信系統的優勢表現在以下幾點:

首先是通信速度快，相對于前幾代通信系統來說，4G移動通信系統運用了多種先進的技術，這些技術功能強大，并且使用得當。網絡架構的核心技術是路由技術，將交換層級技術引用進來。多種技術融合在一起并同時并入類型不一的通信接口，使得移動網絡的速度有了質的飛躍，無線網絡的傳輸速度是手機網絡地十幾到幾十倍。

第二是通信靈活。4G網絡技術的廣泛應用將會為用戶帶來極大地便利，由于速度提升，流量降價等。用戶不需要擔心流量不夠用或者是信號不好無法加載，也不用受到固定網線的限制，也不需要依賴WiFi，能夠實現隨時隨地使用手機登移動終端進行視頻通話、文件的傳輸以及其他服務，在享受服務時更加便捷，所以4G廣泛使用將是廣大用戶的福音。

第三是智能性增強。4G網絡除了滿足用戶語音通話和視頻通話的需求之外，還要能為用戶提供資料上傳（例如圖片、文件、影像等），并且還能夠滿足用戶其他的對于服務的要求，比如在線網絡游戲等，在遠程教育和遠程醫療方面也能發揮重要作用。4G移動通信網絡一方面滿足人們對信息交換實時性的要求，另一方面智能化4G網絡能夠對周圍環境進行感知，并且做出提示。

第四是增值業務。4G移動通信網的網絡技術更加先進，并且是使用先進技術全新打造的通信網絡。4G網絡能夠提供數字語音通信、數字廣播等增值業務。

第五是兼容性好。4G的兼容性比其他網絡更強，設備終端種類更加復雜，能夠和多種網絡進行互聯，用戶的使用成本比較低，4G網絡的接口能夠接納多種終端設備，用戶從而能夠實現全球漫游。構建4G網絡時可以以3G技術的基礎上進行。

4 4G通信系統的安全性發展前景

中國移動、聯通和電信已經在2013年取得了工信部發放的4G牌照，允許經營4G業務。目前，我國的TD-LTE已經基本成熟，4G網絡也已經逐漸應用于人們的日常生活中，人們通過4G網絡能夠進行即時通信、視頻通話、上網、購物等，4G對終端設備的兼容性也使大量用戶能夠使用4G網絡，并且不需要太大的成本。人們能夠通過4G網絡了解周邊環境的狀況，了解天氣和道路交通等情況來保證自己出行暢通；教師和學生可以通過基于4G網絡的遠程教育來進行學習，實現師生之間的互動，教師能夠通過4G網絡對學生的狀態進行關注，學生通過4G網絡能夠方便自己的學習；通過4G網絡救護車能夠精準地找到病人的位置，進行及時治療，通過遠程醫療實現對病人的會診；在工作中，可以通過4G網絡召開視頻會議；在生活中，可以通過4G網絡觀看高清視頻和直播，能夠實現流暢的觀看；4G網絡也能夠使人們的生活更加智能化，能夠滿足人們的個體需求，可以按需提供服務；4G網絡的寬帶接入速率高，通信功能豐富，還能夠降低能耗保護環境。在滿足應用的同時，4G網絡技術的安全性也需要高度關注。在購物中防止釣魚網站的欺騙，上網時需要保護好應用賬號密碼，以防被盜取。

5 結束語

目前，高新技術發展日新月異，通信產業是高新技術產業中重要的一部分，不斷調整產業結構，發展新型通信技術，加快系統發展速度，適應時代的發展和用戶的需求。4G網絡具有較高的傳輸速度，技術也比較先進，能夠為用戶提供更加便捷和多樣化的高品質服務。目前全球有很多國家都在大力開展4G網絡的建設和技術開發，4G網絡必將會得到廣泛的應用。

[1]董潔.關于4G技術在通信工程中的應用探討[J].中國新通信，2014.

[2]李山，李娜.4G網絡技術及應用[J].計算機光盤軟件與應用，2013.

[3]王勇.4G網絡技術及應用的研究[J].信息通信，2014.

[4]陳海龍.4G網絡技術及應用研究[J].計算機光盤軟件與應用，2014.

基金:廣東省“粵教云”重點課題。

課題名稱:基于興趣簇的云流媒體系統模型的研究。

課題編號:2015yjyz016