4G移动通信及其应用探究

摘 要：随着我国大力发展建设4G网络，4G在人们的日常生活中应用得越来越广泛，同时也成为社会关注的焦点。文章就4G的主要特征和典型的应用进行重点介绍。

关键词：4G网络 应用

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（c）-0051-01

日益普及的4G网络，让我国通信产业进入了4G移动互联时代。借助其高带宽、低时延、随时在线的优势，极大满足了移动互联网时代的宽带数据传输需求，同时4G将不再局限于电信行业，将与更多的技术、行业、应用进行融合，广泛地应用于金融、医疗、教育、交通等行业，渗透到生活的方方面面，让用户随时随地都可以享受高品质的移动信息服务。

1 4G移动通信系统概述

1.1 4G移动通信系统的概念

LTE是3G系统的演进技术，LTE标准框架包含时分双工和频分双工两种制式。TD-LTE是我国拥有自主知识产权的TD-SCDMA的后续演进技术，在继承其TDD优点的同时又与时俱进的引入了MIMO技术与OFDM技术。相比于TD-SCDMA，在性能方面，TD-LTE在系统带宽、网络时延、移动性方面都有了跨越式提高。

1.2 4G移动通信系统的技术特点

4G移动通信系统以几项突破性技术为基础，如：OFDM技术，MIMO技术、智能天线和空时编码技术、无线链路增强技术、软件无线电技术、高效的调制解调技术、高性能的收发信机和多用户检测技术等。4G移动通信技术具有以下特点：数据传输率可以达到100Mbit/s；频谱利用率较高；具有良好的保密性和兼容性。基于4G移动通信的优势，用户能够享受的服务也越来越多，包括动态高速率传输业务、无缝漫游业务服务等。

1.3 4G移动通信系统的结构

4G网络结构可分为三层：物理网络层，中间环境层，应用网络层。其中，物理网络层提供接入和路由选择功能；中间环境层的功能有网络服务质量映射地址变换和完全性管理等功能；应用网络层直接为应用进程提供服务，在实现多个系统应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务。

2 4G移动通信的主要特征

2.1 高度融合的服务内容

4G移动通信系统以其超高速的传播速度将可以满足高清晰度图像业务、会议电视以及虚拟现实等要求较高的宽带业务需求。4G通信系统的2.8GHz网络频宽将能很好地支持语音、数据以及影像等信息传输，真正实现多媒体通信。这种及时迅速的技术使个人通信、广播和娱乐等行业融合成一个更加安全便捷的整体，让用户能够获取所需的信息服务。

2.2 随处可见的移动接入

4G移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络，同已有的移动网络相比具有根本性的优点：能够使终端用户在2G网络、3G网络、无线网络、宽带网络和4G网络之间实现无缝漫游。核心网独立于各种具体的无线接入方案，能提供端到端的IP业务，能同已有的核心网和PSTN兼容。核心网具有开放的结构，能允许各种空中接口接入核心网，在不同无线网络平台之间，即使用户跨越了不同频带，4G移动通信依然可以提供高效的无线网络连接服务。IP与多种无线接入协议相兼容，因此在设计核心网络时具有很大的灵活性，不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议。

2.3 高度自治管理的网络

4G移动通信系统采用智能信号处理技术，具有很强的智能性、适应性和灵活性。拥有对结构的自我管理能力，能根据动态的网络和变化的信道条件进行自适应地资源分配，使低速与高速的用户以及各种各样的用户设备能够共存与互通，从而对通信过程中不断变化的业务流大小进行相应处理，以满足系统多类型用户在业务和容量方面不断变化的需求。

2.4 多元化的用户终端

用户能够享受到的用户终端主要包括4G型号的手机、数据卡、MIFI及CPE这四种。4G手机：集通话上网功能，当没有4G网络覆盖时可自动切换到3G/2G。数据卡：与3G上网卡相似，主要是用在电脑上，网速目前是3G上网速度的数十倍以上，适合用笔记本移动办公网上娱乐。MIFI：能将4G信号转换为WIFI信号，供手机、平板、电脑上网使用，适用于家庭或小型办公室使用。CPE：能将4G信号转换为WIFI信号，适合有线宽带、WLAN接入不便的中小企业或者是不希望安装有线宽带的家庭客户。在4G移动通信环境下，人们可以随时随地进行网络通信，实现双向网络的信息传递、影像交互、联机游戏等服务。

3 4G移动通信的具体应用

3.1 应用于高速铁路移动通信

高速铁路移动通信系统需要承载动态高速率传输业务，但同时又面临着很多问题，如切换区穿越频繁、电波快衰落等，这些问题将直接导致用户拖网、掉话频繁等问题发生，所以高速铁路移动通信系统对可靠性与安全性的需求高于其他的一般通信系统。高速铁路移动通信系统的根据用户的不同可分为两大类业务，高速铁路控制与监测业务和旅客信息业务。根据业务QoS需求，高速铁路控制与监测业务分为电路域话音业务、电路域数据业务以及分组域数据业务。而旅客信息业务分为语音业务、流业务、交互类业务以及背景类业务。如果要承载这些业务，通信系统应具备高可靠性、高数据业务传输速率和低数据传输时延、良好的移动性，而这几个特点正是 LTE 系统的优势。

3.2 应用于智能交通

智能交通系统通过将智能交通云计算机系统、交通管理信息系统、城市道路视频覆盖系统，停车场信息系统和终端用户连接，使用信息采集技术采集当前道路交通信息和各种交通服务信息，再将采集到的信息通过通信传输技术传输到交通控制中心，交通控制中心对数据进行相关的分析和处理，再结合交通控制管理优化模型进行交通策略、交通组织管理措施的优化，交通信息分析、处理和优化后的交通方案和交通服务信息等内容通过数据传输反馈给各种交通控制设备和交通系统的各类用户，用户可以通过手机、笔记本、iPad等各种手持终端设备快速接入4G网络查询信息服务中心来得到这些交通信息，从而在一定程度上降低了出行者出行时间的延误，提高了交通通行效率。

3.3 应用于软件无线电技术

软件无线电以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支持。它把硬件作为无线通信的平台，尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件来实现。软件无线电技术具有灵活性强、支持多种通信体制的优点，能给新一代移动通信系统的智能化、兼容性带来有利影响。

参考文献

[1] 施盛建.4G移动通信技术的特点分析与实践应用[J].信息通信，2014（1）：231-232.

[2] 黄静，朱欣远.4G移动通信关键技术及其展望探究[J].中国新通信，2014（3）：119-120.

[3] 仪明海.4G移动通信系统的特点与发展现状研究[J].中国传媒科技，2013（6）：179-180.