4G移動通信技術及其安全缺陷研究

劉冠秀

摘 要：在信息化高速普及的今天，移動終端設備已成為人們之間進行交流溝通的重要工具，高效便捷的移動終端，精準安全的通信技術已成為人們生活中必不可少的重要工具。隨著科技的發展，4G技術的應用開始在我國普及，保障其安全性已成為我國通信行業面臨的新問題。本文就4G通訊技術的應用現狀進行初步探析，根據實際情況中出現的問題，簡述改進措施。

關鍵詞：4G；移動通信技術；安全缺陷

中圖分類號：TN929.53 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2017）06-0021-03

Research on 4G Mobile Communication Technology and Its Security Flaws

Liu Guanxiu

（Shangqiu Normal University of Information Technology，Shangqiu Henan 476000）

Abstract： In the high-speed information today， mobile terminal equipment has become an important tool for communication between people， accurate and secure communication technology has become an indispensable tool in people's lives. With the development of science and technology， 4G technology applications began to spread in China， ensuring its security has become China's communications industry is facing new problems. In this paper， the application status of 4G communication technology was preliminarily analyzed. According to the problems in the actual situation， the improvement measures were briefly described.

Keywords： 4G；mobile communication technology；security defects

1 4G移動通信技術的含義

一般來講，能夠具有分布網絡和廣帶接入性能的通信技術被稱之為4G移動通信技術，其在非對稱信息傳輸過程中的速度至少可以達到2Mb/s，這種高速傳輸的特點使4G移動通信技術在一定程度上可以為數字電視的高清畫面服務。隨著人們對電視畫面和視覺效果要求不斷提高，其作為電視視頻服務的業務范圍正在迅速擴大，并在國內的大型城市中呈現全面普及的形勢。4G移動通信技術在工作中既能完成無線信號的傳輸，同時又能完成頻帶網絡的傳輸，這種配合傳輸的形式使信號傳輸的質量變得更高、速度變得更快。其可以不受海拔、氣候、空氣內物質含量等因素的影響，將信號實時接入互聯網寬帶中，使信號質量變得更高，信號的傳輸介質更可靠，并將信號準確無誤且流暢地傳輸到接收端。4G移動通信技術的特點決定其對服務性能的提升作用是巨大的，4G技術不僅可以將基礎的無線電信號和視頻信號進行遠距離精準傳輸，而且還可以對數據進行處理，使數據可以被實時記錄、實時定位和實時傳輸。與互聯網的高度兼容使4G移動通信系統被全面接入IP寬帶體系，移動通信系統與網絡系統融為一體，信息、通話記錄、網絡數據等被實時傳輸到通信系統的網絡平臺上，為高效的信息服務奠定基礎[1]。

2 4G移動通信技術原理

多入多出技術、智能天線技術和正交頻分復用技術都具有信息儲存量龐大、速度傳遞快、集中化優勢明顯等特點，均是滿足4G移動通信技術應用的常用技術。其明顯的優勢使4G移動通信技術在功能上更強大，音頻信號質量逐漸增強，其信號整合水平逐漸提高，數據庫維護能力顯著增強，數據整合強度不斷增大。這種技術上的改變使數據出錯的概率明顯降低，系統出現故障的頻率降低，系統服務質量逐步提升。在一定程度上，其強大的硬件和軟件系統保障4G通信系統高速運轉，并且能夠有效控制設備檢修和維護成本，有效保證減少設備運轉期間停工的次數。4G移動通信系統的主要優勢在于其信號主要為數字信號，其載體為互聯網，這種工作技術方式在一定程度上保證了信號傳輸的速度和質量，保證了連續工作的要求，避免了信號出現錯誤和斷裂的現象。在實際使用時，信號在傳輸過程中還在實時進行整理和收集工作，為用戶儲存服務記錄，便于其更好地進行查詢工作，服務更為人性化。其優勢主要體現在多入多出技術上，這一技術突破了3G技術蜂窩網絡的局限性，將所有的用戶端都能有效地連接到一個蜂窩中，實現全球覆蓋的蜂窩控制系統，以高速的傳播和安全路徑作為保障，保質保量地完成多信道信號傳輸和接收服務，更好地實現全球通信目標[2]。

3 4G移動通信的核心技術

3.1 OFDM技術

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交頻分復用技術，作為廣泛應用于信道劃分的通信技術，其穩定的工作性能和高效的傳輸途徑使該技術成為4G移動通信系統的核心技術。在保證信道正常工作的情況下，對其進行進一步微分化，使信道傳輸的信號種類更加多樣，各個種類信號傳輸的功能更加明顯，信號在處理過程中的精度更高、速度更快、質量更好。信道信號在調試和正常使用的過程中，每個子載波都能夠在一個互不干擾的平行環境中進行各自的傳輸工作，并能精確合理地控制傳輸速度，使每個信號傳輸到接收端的時間控制在一定誤差之內，并能夠保證傳輸信號的整合質量，保障傳輸路徑的通暢。

該技術的優勢明顯主要體現在以下幾點：首先，正交頻分復用技術的傳輸路徑廣，傳輸質量高，比單載波系統的傳輸效率要高很多，并且精度和質量也要遠高于單載波系統，其信息信號細化的程度保證了其傳遞質量是3G技術所無法比擬的；其次，正交頻分復用技術在降噪方面也遠高于之前的技術，其受外界電子和環境的干擾能力明顯增強，在通過復雜環境區域時，能夠有效完成信號的分解和整合工作，保證信號正常傳輸；最后，正交頻分復用技術能夠有效保證信息數據整合的精度和速度，對信息的實時整合程度使其可以為更多業務上的拓展提供有效的技術平臺，根據不同服務的需要完成碼分、頻分、時分等多種數據分類方式的相互結合。

3.2 MIMO技術

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技術，全稱為多輸入多輸出技術，其主要特征是在設備的輸入端和輸出端各布置一根天線，其技術的特殊之處在于其并未通過信道和波形的改進而起到對通信技術改善的目的，其主要是利用傳統的物理方法對信號質量進行改進，從而滿足4G通信系統的信號質量要求。之前的3G系統和GSM系統都未能有效利用這一技術，因而其系統的信號傳遞質量不高，信號傳輸故障較多。

多輸入多輸出技術的構造特點使其對信號的接收范圍明顯擴大，接收空間內的分集增益大幅度提高，頻譜的利用率以及無線信道容量有所增加，碼間干擾進一步降低，這些明顯的優勢充分保障了信號傳輸的質量和速度。

3.3 SA技術

SA（Selective Availability）技術，全稱為選擇可用性天線技術，其主要工作原理是基于自適應天線移動通信的原理基礎，通過對天線的技術改進消除信號在傳輸過程中的干擾因素，以起到擴大傳輸和接收范圍的目的，從而提升信號服務質量。

選擇可用性天線技術的優點也非常明顯，其最為明顯的優勢莫過于其成本低廉，并且由于改進了結構，系統的內部容量有較大的提升，其成本優勢和容量優勢是其他技術無法替代的。儲存容量的增大使其信號的傳輸功能得到了較好的發揮，可以充分運用空分復用接入技術將信號分布到不同頻率之上，并對其加以充分區分，進一步擴大信號的覆蓋范圍。以主波束為主要的傳播載體，利用主波束的信號傳遞優勢，消除干擾因素的影響，增大覆蓋區域的面積，使用戶能夠充分接收到來自發射方的全部信號，并能形成有效的信號集中效果。系統也可以通過該技術對用戶進行實時定位，有效獲取用戶的行蹤，及時完善用戶所在區域周圍的服務信息和環境情況，并及時根據實際情況調整傳輸模式，保證信號不會受到不良因素的影響，保障信號的傳輸質量，其優越的性能使該技術在4G移動通信領域的應用越來越廣泛。

3.4 SDR技術

SDR技術的中文全稱叫做軟件無線電技術，其設立的主要目的是利用無線電通信技術將信號擴散到指定的用戶端，其原理是基于用戶間互相連通的需求，將信號在用戶端之間進行高質量、高速度傳輸，其主要的傳輸載體是互聯網信號，傳輸端口是若干種類的傳輸信道，利用信道與互聯網設備的快捷性打造完備的信號傳輸平臺，實現4G通信系統無障礙溝通，將互聯體緊密連接形成高效的工作體系。

其優勢在于該系統的靈活性很大，有專用的互聯網系統建立起的平臺，使其連通的可靠性大大增強，軟件系統的高度整合使各種需求通過該技術得到充分滿足，所有的程序都可以通過各自特定的硬件有條不紊地工作，通過專門程序的編譯實現專門的功能，可以容納較多的功能頻段，傳輸較多的信號。

4 4G移動通信技術存在的安全缺陷

4G移動通信技術并非是完美的，其潛在的安全隱患較多，對用戶的使用安全和系統的正常工作造成了較大的負面影響。其主要的威脅體現在人為方面，如操作的失誤、惡意的人為攻擊、信息的集體泄露、系統的防木馬漏洞等都是造成系統故障的主要原因。系統的短暫崩潰會影響4G用戶移動數據端的網絡使用情況，增大瀏覽器的故障頻率，加大瀏覽器崩潰的風險。一般情況下，投入較小的軟件性能較差，其病毒防護能力不足，軟件的使用故障發生概率增大，病毒入侵風險增大，用戶信息泄露安全風險增大，對4G用戶的關聯賬戶安全亦是一種威脅，在一定程度上也擾亂了運營商的正常工作。開發人員在系統的編譯和軟件的開發上都未能盡力而為，優化工作不到位，一些設計人員的更新頻率遠不及病毒和關聯軟件的更新速度，黑客正是利用這一漏洞，不斷編譯木馬程序和病毒程序，對健康的軟件環境進行無休止的干擾，從中牟取暴利。這種破壞不但會造成用戶信息大量泄露，還會影響4G用戶與基站之間的信號傳輸速度，擾亂運營商的正常工作，破壞運營商的程序，造成用戶間通信不正常，在未能形成有效的病毒預防機制的今天，用戶抵抗病毒的難度越來越大，安全風險也越來越高。

5 應對4G移動通信技術安全缺陷的解決策略

4G移動通信運營商應當根據實際的技術實力，盡最大能力做好防護病毒入侵工作，并且在運營的過程中不斷引進新的技術，引進新的管理理念。移動端用戶要具有一定的自我安全防護意識，對于收集個人信息過于全面的軟件應當慎重考慮之后再填寫，對于賬號關聯的軟件應當減少其關聯性，并且選用較好的殺毒軟件進行定時清理，增強安全保障意識。

運營商在運營過程中應當以提高服務質量作為主要的工作目的，在保證服務高效的前提下，選擇較為廉價的設備，并且建立科學高效的管理體系，在管理上要明確相關的責任制度，保證責任追究清晰化，并且在一定程度上要保證用戶的信息安全，對于用戶信息數據庫和設備程序的維護要定期進行，重點要及時對殺毒程序進行更新，保證服務正常進行。

異地間的服務要求兩地間的管理機制能夠完好銜接，并能夠形成全國統一的操作模式和運營制度，使4G移動信息服務更加規范、標準，形成聯動的運行機制和管理機制，保障通信的順利和簡便廉價。

6 結語

4G移動通信的正常使用是建立在先進的技術設備、高效的管理機制和完備的安全保障措施之上的，建立標準規范的運營機制，更好地服務通信需求，極大地保障用戶的通信安全，是4G移動通信服務面臨的巨大挑戰。

參考文獻：

[1]伍偉化.4G移動通信技術與安全缺陷分析[J].信息通信，2014（9）：168-169.

[2]王新宇.4G移動通信技術與安全缺陷分析[J].信息與電腦，2016（6）：178-179.