为适应4G业务需求的传输网络规划探讨

【摘要】本位以4g传输网络规划为研究对象，对4G的市场与业务需求作了分析，笔者认为未来移动网络终端的4G网络是主要的市场，因此4G传输网络规划以移动网络终端建设为核心，完善网络跨层设计机制、采用多种数据传输技术服务于传输网络建设与发展。

【关键词】4G;传输;网络;技术

一、4G业务需求分析

（一）4G客户群体分析

4G一般指的是第四代移动通信技术，它继承并发展了第三代移动通信技术，由于其上传速度和下载速度上限分别达到20Mbps和100Mbps，因此上网速度极快，能有效提高视频图像数据传输质量，数据质量甚至能和高清电视相媲美，而无线上网服务效率也大大提高，对于客户来说4G上网的性价比甚至某种程度上比宽带网络上网还要高，而且4G网络在满足客户的多样性需求和服务范围上有天然优势。目前4G网络市场潜在需求很大，许多手机用户期待着4G网络服务的到来，但是期待4G网络服务并且已经在使用4G服务的人只有不足5%，35%左右的受访者表示考虑使用4G服务，超过50%的受访者对4G服务持考虑态度。我国的网络运营商主要有移动、联通和电信三大运营商，53.73%的受访者表示会选择移动，10%左右的受访者表示会使用联通4G网络服务，而有9.95%的受访者表示会考虑使用电信4G网络服务。年龄是影响客户对4G需求量的重要影响因素。4G的主要消费群体的年龄介于15岁到45岁之间。15岁到45岁间的受访者中有42%的人表示考虑换用4G，有54%的受访者对是否换用4G还处于观望状态。另一方面，文化程度也是影响4G的需求的重要因素。对4G需求量最大的一般都是高中生、大学生和与从事网络通讯相关行业的单位和企业。

（二）4G业务需求规模预测

第一，客户最期待的4G服务。目前客户对于移动终端的4G服务最为期待，然后是其它网络终端。在4G网络服务中，80%左右的受访者表示期待4G能提供更快的网络速度，63.11%的人对4G合理的资费方式更期待，20%左右的人表示对更丰富前卫的应用期待，而对于应用，人们表示希望4G能支持更多的视频和游戏软件，提供更快的上网冲浪速度。13.11%的人对移动终端的多样化的手机更为期待。第二，客户对4G流量的需求。首先是关于客户对4G套餐的数据流量消费预期，依据统计结果显示，4G套餐的流量消费预期有明显的层次化特点，其中预期4G套餐月均消费500M、1G和2G的客户各有25%的比例，月均消费3G或者4G以上的客户群体只有不足20%的比重。而对于4G的资费的态度，超过80%的受访者表示希望4G流量费用能控制到0到40元间，而他们也希望主要依靠移动网络终端来实现4G服务。

二、关于4G传输网络规划的若干思考

目前4G市场需求潜力大，但是问题也存在很多。4G服务之所以迟迟没有得到网络流量消费市场的积极反馈，很大程度上与4G传输网络不完善，需要更换移动终端，4G资费高有较大关系。因此，4G传输网络规划需要针对4G的业务需求作出相应的调整。

（一）完善4G网络传输层上的跨层设计机制

4G网络是以全IP为基础的通信网络，系统广泛运用TCP/IP协议，具有分层结构，严格遵循OSI的分层网络设计原则。随着无线网络的发展，4G系统的发展不得不考虑更多的数据传输的问题。通过以上统计数据我们可以看出，消费市场对于更快的网络数据传输速度有更高的预期，因此要求4G网络能满足各种不同的业务类型以及QoS要求。目前4G在网络传输规划上主要面临以下几个问题。

第一，无线链路的衰落特性对4G网络传输的影响。

第二，无线链路的传输效率受到限制。

第三，无线链路的延迟问题。

第四，移动网络终端对TCP/IP协议的影响问题。

综上所述，由于传统的3G网络的协议具有分层结构，4G系统无法在无线移动环境中高效运转。其根本原因在于协议栈之间各自独立，导致协议栈无法实现最佳的网络传输效果，无法充分利用有限的功率资源和频谱资源。因此要实现4G网络传输的高效，必须通过跨层设计机制来优化TCP/IP协议栈，依据协议栈各层间的具体无线通信情况，对无线资源进行最优配置。另外，4G网络传输规划的优化不仅需要研究各个网络和各层性能的优化，而且需要研究物理层、网络层和数据链路层之间协调配合，利用跨层设计思想优化系统协议栈，只有这样才能让4G系统利用有限的频谱和频率资源，适应复杂的无线通信环境。OIS协议栈一般可分为物理层、链路层、网络层、传输层和应用层，为了改变各层之间只能是相邻层信息传递的状态，跨层设计机制通过自适应的方式对4G网络系统进行设计。自适应一般指的是协议栈对信息传输条件进行评估并作出自动反应的机制。它包括协议栈中上层对下层的的自适应，或者下层对上层的自适应。而且跨层设计机制是基于整体角度来设计的，因此在设计4G网络传输方案，还会考虑协议栈各层间的联系，避免出现某一层的性能失衡，导致4G网络系统的下降状态。以与传输规划相关的传输层跨层设计为例，网络传输层主要负责网络发射端与接收端间的链接控制。由于4G无线网络是一种时延高、分组丢失率高并且误比特率高的无线网络，TCP传输协议由于其传输规则会导致更多的拥塞丢失，降低传输效率。交互跨层信息时，TCP层信息一般包括往返时间、最大传输单位和数据丢失数量等，TCP一般会把切换数据丢失认定为拥塞丢失，因此传输层需要与应用层、网络层和链路层进行信息交互，以提高4G网络数据传输效率。

（二）利用多种数据传输技术服务于4G传输网络规划

为了满足网络消费市场对4G网络的数据需求，4G传输网络规划应侧重提高4G网络的移动网络终端的数据传输质量。而要完善4G传输网络，必须利用多种数据传输技术。

第一，OFDM技术与MIMO技术。OFDM系统对于4G传输网络的完善贡献在于其可以有效降低信息传输损耗率，由于OFDM系统是通过多路并行传输信息，因此可以有效提高信号的抗频选择性衰落的能力。不过由于多路并行传输信息对两端设备要求较高，因此4G网络传输信号发射端和接收端设备需要进行相应的升级换代。OFDM是4G网络传输最优的多址方式。而MIMO技术采用多天线和多通道进行信号发射与接收，信号被分割后在多个通道传输，最后通过DPS重新计算将信息重新组合，还原为最初的信号。两种技术的结合被认为是未来4G网络传输规划的核心技术。

第二，软件无线电技术。4G网络传输规划可能还需要运用到软件无线电技术，它可以用于实现移动网络终端的多模块化。根据调查数据显示，大部分客户更期望通过移动网络终端提供高质量的4G服务，因此SDR技术的运用是很有必要的。它主要目的在于建构一个无线电通信平台系统，在智能软件的转换下实现不同通道、不同层次和不同模式的无线通信，从而实现移动网络终端在不同系统和平台间畅通无阻的使用。

第三，网络协议与移动定位技术。4G网络传输规划所采用的核心协议应该是IPv6协议。由于未来移动端的4G网络是主要的发展方向，因此选择IPv6可以将4G网络打造成一个支持移动管理并且不受地址限制的全IP网络，这个网络可以实现端到端的IP服务。另外，4G无线网络传输规划还要考虑移动终端定位，移动网络终端的定位和跟踪，可以进一步为客户提供更快的4G网络的传输速率和高质量的数据传输服务。

三、结束语

目前，4G网络消费需求潜力巨大，但是由于4G网络传输服务不完善、更换4G服务成本高，当前消费市场对4G网络的反馈不够积极，因此必须进一步完善4G传输网络规划。依据调查分析，移动网络终端是未来4G网络的主要消费市场，因此4G网络建设与规划，应围绕打造以移动网络终端为核心的4G网络，完善4G网络传输的跨层设计、采用多种数据传输技术服务于4G传输网络建设。

作者简介：

冯晨（1981―），男，广西博白人，现供职于中国联通广西分公司。

赵远威（1981―），男，广西全州人，现供职于中国联通广西分公司。