4G网络的发展及应用

　　摘要：4g的互联网时代是经过许多变革和创新才演化而来的。分别经过了GSM、GPRS、3G技术而形成的第四代的通讯技术。那么第四代的不同之处在于哪里，智能化、宽带化、媒体化、个性化、环保化将是这种通讯网络最大的特点了。

　　此篇文章是对于第四代革新进行系统的描述的，阐述了第四代的关键所在，研究了通过核心以后的第四代互联网的前景和优势。所以我们认为，第四代信息网络的下载速度是史无前例的，这比普通的拨号上网要快上2000倍。而且这次的革新也对于无线网络进行了发展。对于人们最关心的价格问题，我们可以承诺跟互联网的价格差不多，并且更加灵活的计费通讯。使得更加符合客户们多变得需要。也能够为许多提供不到服务的地方加强服务。

　　关键词：4G；互联网；宽带；DSL

　　伴随移动网络应用的茁壮成长，智能手机、平板电脑的广泛传播以及同APP的运用，现在的3G网络已不能让人类对于网络的需要得以满足了。在这样的情况下，4G移动护栏网通信技术从此诞生，伴随科技与信息部不断推出的4G牌照，正式宣布中国通信业开始走向4G时代，4G互联网技术也开始大范围的走进我们的日常生活之后总。4G互联网在经过了GSM、GPRS、3G技术以后的第四代引动互联网通信技术，智能化、宽带化、媒体化、个性化、环保化与多功能化将会变为全全球4G应用发展的大势所趋。

　　此篇文章是对于第四代革新进行系统的描述的，阐述了第四代的关键所在，研究了通过核心以后的第四代互联网的前景和优势。所以我们认为，第四代信息网络的下载速度是史无前例的，这比普通的拨号上网要快上2000倍。而且这次的革新也对于无线网络进行了发展。对于人们最关心的价格问题，我们可以承诺跟互联网的价格差不多，并且更加灵活的计费通讯。使得更加符合客户们多变得需要。也能够为许多提供不到服务的地方加强服务。

　　LongTermEvolution，简称LTE项目由3G演化而来，通俗的称为3.9G，被视作从3G向4G演进的主流技术.3g特别的增加了所谓的空中接入技术，对于无线网络的改进也做出了调整。用的是MIMO和OFDM。在20MHz频谱带宽下峰值速率能够达到上行50Mbit/s与下行100Mbit/s。小区边缘用户的性能改善，系统延迟降低和小区容量提高[2]。4g网络的即使我们可以追溯到九十年代的欧洲，而他的预期速率是100Mbps，2010年正式的用在商业的用途上。在2000年我们发现在日本的某个地区建立了一个领导日本有关XX部门的研究机构特别委员会。研究的就是有关4g的相关问题。在2002年出现的日本NTT的DoCoMo公司成功研制出一个4G空中接口试验系统，这对于移动公司的发展前景的影响是有深度并且巨大的。

　　目前全球范围内，正在进行4G系统的研究和标准化工作的组织有很多，如IPv6论坛、无线世界研究论坛（theWirelessWorldResearchForum）、3GPP、SDR论坛、MWIF(theMobileWirelessInternetForum)和IETF(TheInternetEngineeringTaskForce)等。在进行4G的研究和开发工作还有一些全球著名的移动通信设备厂商[4]。4G接入的试验网络已经由AT&T开发。软件无线电功率放大器技术的研究由NORTEL正进行，网络上传输多媒体内容的相关内容也是由HP负责的。Ericsson投资了1000万美元从事4G移动通信技术和下一代CDMA的研究。

　　4G互联网技术同传统的网络技术有着较大的差异性。本文经过研究其差异性的表现，找出4G网络技术现有的优势与所存在的问题，以及相对应的措施，最后提出对于4G网络未来趋势的推测与展望。

　　研究内容：

　　⑴4G互联网技术的结构原理；

　　⑵4G互联网技术同传统技术的对比；

　　⑶4G互联网技术的优势与存在的问题；

　　⑷对于4G互联网技术展望与建议。

　　拟解决的问题：在使用4G互联网技术的时候，如何能够确保其超过传统技术的方式，如何有效合理的分配资源，如何保障其标准性的原则等等方面。

　　①文献整理法：利用网络资源如“中国知网”等著名文献类的网站进行资料的搜集。整理出4G网络的发展及应用研究的有关资料。

　　②比较分析法：对搜集到的资料进行整理分析对比，选出自己所需要的文献，提取出精华部分从而来辅助我完成论文的写作。

　　③系统研究法：所谓系统研究法就是4G网络的发展及应用作一个讨论，分析出其背后所要表达的含义与作用。

　　4g的移动网络我们可以概括为三个方面：应用网络层面，中间环境的层面，还有物理网络的层面。所谓的物理网络的层面，我们可以说是路由选择和接入的必要功能。组成的部分是核心网络和无线。中间环境层和物理环境层在很多的方面接口是相互联系。也是开放的。这样使得很多新的服务和发展应用更加容易的被发现。这样可以提供给大众更加自由的无线终端服务。这样就可以跨越多个运营商提供更多全方面的服务。

　　OFDM这是一种没有网络的情况下也可以高速传输的技术。我们不难发现，在自己的途径下将订信道氛围许多的交子信道，这是他的传输原理，各个子载波可以在不同的通道上进行传输。这就使得传输的路线更加平缓，当然我们可以发现其中的核心部分就是他的频率选择性，也就是我们非常重视发展的地方。，但在相对平坦每个子信道上进行窄带传输，相应信道的带宽大于信号带宽。减小或消除信号波形间的干扰是OFDM技术的优点，然而这对于多普勒频移和多径衰落并没有什么实质性的作用，所以我们就能够实现较低成本的单波段接机。

　　把个人通信功能及尽可能多的无线通过可编程软件来实现是软件无线电的基本思想，使其成为一种多信号传输与处理、、多工作频段多工作模式的无线电系统。

　　我们构建了一种基本的理念和思想是说可编程软件是可以通过无线传输来实现的。让这种系统成为一种可以多信号传输和多功能处理的全面的系统。

　　所谓智能天线是我们可以防干扰并且自动跟踪我们想要寻找的东西的一种系统。这种系统是后起的新星，并且将在移动通信中占据重要的地位。智能天线应用的使我们不太常见的数字信息处理技术。产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，零陷或旁瓣对准干扰信号到达方向，达到移动用户信号充分利用并抑制或消除干扰信号的目的。这种传输技术的有点事显而易见的，我们可以更加保证传输的质量和增加传输的容量，有点一举两得。

　　MIMO技术是指利用多接收天线、多发射进行空间分集的技术，这种技术将子信道分开，并且是通过分离式的方法进行分散。以此来提高传输信息的容量和质量。如果我们研究的发射天线和接受天线之间根本没有一点联系，那么我们就可以通过这种技术来构建联系，以此加强系统的噪音抵抗性。也是通过这种方式来过得更大的容量的。。MIMO技术在功率带宽受限的无线信道中是实现提高系统容量、高数据速率、提高传输质量的空间分集技术[12]。

　　通过了解我们知道了在移动通信中有一种网络是移动的核心网络。这就是实现不同网络间基于全IP的网络的无缝互联。这种网络的连接方式是独立于各种连接方式以外的。这是一种开放式的连接方式，通过ip的采集来实现无线的连接方式。这种链路层协议和核心网络是不同的，是没有联系的。所以当我们采取了这种连接方式以后，IP与多种无线接入协议相兼容，因此在灵活设计核心网络，没有必要去考虑用什么方式连接或者是怎样协议无线连接。

　　若说2G、3G通信对于人类信息化的发展是无足轻重的话，那么4G通信却给了人们真正的自由的沟通，并彻底改变社会形态甚至人们的生活方式。4G通信具有下面的特征：

　　提高移动装置和蜂窝电话无线访问Internet的速度是人们研究4G通信的最初目的，所以给大家的第一印象就是4g网络的速度简直太快了。就像我们所说的老式的语音通讯，第一代模拟式只提供语音服务；第二代数位式移动通信系统传输速率仅有9.6Kbps，最快32Kbps，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率最高到2Mbps；第四代移动通信系统可以达到100Mbps，甚至传输无线信息最高可以达到每秒高达200Mbps速，这样的发展速度进步是相当大的，比我们老式的速度快了将近一万倍。这是历史性的飞跃。

　　为了使得第四代的网络通讯达到大家期望的状态，我们在老版的基础上加大了对运营商的研究和制造。这样使得第四代的速度比以往加快了相当大的一部分。根据相关的网络的调查，相当于20倍的3g网络。

　　用过第四代通讯手机的用户都可以容易的发现，他已经不能够简简单单的说是电话机了。他是一种语音的传输形式和功能，因为语音资料是通过移动电话传送的，所以说他可以光荣的称得上是移动电脑设备了。但是更让我们惊喜的是他的外观非常的讨人欣喜，这才让我们更加喜爱拥有不同的移动设备了。更令我们惊奇的是，化妆盒手表旅游鞋等等都是以个性化为基础的。这让我们更加突破了发展的前景。第四代的发现网络已经贯穿了我们的生活的方方面面，只是我们还没有发现而已。也许我们会觉得网上定位系统的弊端太大，但是我们不可以抹杀他的功绩，这是不可以抹杀的。

　　第四代的移动通讯设备有非常高的智能性，就是我们所说的智能机，不仅仅表现在设计和操作的智能化，和你开表现在对于滚动操作和菜单的方便性的依赖，并且许多我们想都没想过的功能我们也可以通过第四代的移动通讯来现了。就像是根据手机提供的环境和设备的因素，我们可以发现非常智能化的提醒接下来的行程和事件，这对于当今社会中的白领等工作人员是非常有用的。我们通过手机将学习资料下载到手机里，在通过电脑之类学习，这些做法可以把课堂笔记还有学习资料整理的井井有条。这对于学生来说也是一大福利了。

　　我们想了许多办法来提高第四代通讯技术的广度很深度，我们不仅仅需要考虑现有的通讯技术，更加需要考虑他的功能有多实用。这有利于让更多的用户更加轻松的掌握第四代通讯的好处和功用。在未来，这种新兴的网络方式必将更加的进步，发现多个端口开放发展。这样可以更加平稳的过度到其他发展方面。

　　4G通信根本不是说在老版的基础上简单的发展的，它们在核心建设技术方面有自己独到的见解。，CDMA为3G移动通信系统核心技术，而4G移动通信系统技术最受瞩目的则以正交多任务分频技术(OFDM)，利用这种技术人们可以实现例如数字音讯广播(DAB)、无线区域环路(WLL)等方面的无线通信增殖服务；但是如果说到和老版的有哪些方面的不同，第四代移动通信系统在未来不会仅仅只采用OFDM一种技术，，CDMA技术与OFDM技术相互配合会在第四代移动通信系统中便发挥出更大的作用，我们可以非常确定的说在发展过程中OFDM/CDMA新的整合技术，数字音讯广播真正运用的技术就是OFDM/FDMA的整合技术，同样是利用两种技术的结合。因此OFDM为核心技术的第四代移动通信系统，也会结合两项技术的优点，一部分会是以CDMA的延伸技术。

　　第三代的移动通讯系统虽然可以再多个媒体传输系统中进行运行，但是我们可以非常肯定的说三代的通讯系统不可能覆盖非常多重要的地方，广度个深度方面都存在着巨大的问题。不过这些缺陷我们却可以通过新兴的技术来弥补。第四代的移动通讯技术是通过无线来进行链接的，比如说画面语音等等。所以我们也可以称之为是多媒体的移动通讯，不过这种的要求比较苛刻，需要我们过得更大的网络覆盖度，让更多的用户或加入过参与市场营销的行列，体验到飞速的享受，来得到高速传输的快感。

　　第四代的移动通讯网络在很多方面都是是比以前的进步很多的，例如我们可以更加提高移动通讯的广度和宽度，一些光纤通信产品公司引入了交换层级技，这种技术让我们的使用频率的提高走了质的飞跃，更多的用户加入了移动通讯的行业。所以经过了技术的改革，我们可以发现无线技术已经在非常多的方面进行使用了，这是一种相当可喜的变化。按照最乐观的情况估计，这也就是说我们用相同的无线设备在相同的时间中我们就可以实现以前不能实现的许多挑战和功能了。研究人员说，下载速率有可能达到50Mbps到100Mbps。

　　4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题，第三代的通讯网络虽然说速度比较慢，并且覆盖的地区比较小，但是对于许多使用的群体来说还是比较合适的，因为我们不必担心费用的问题。我们不需要支付非常好昂的话费的话费。第四代的速度非常快，但是面临的问题是会对费用产生影响。所以我们还有一个需要面临的问题就是通讯费用的问题。我们需要加强传输的质量和速度，并且降低成本，实现更加符合广大消费者的更加体贴的通讯设备。

　　可能对于我们这些不懂得外行人来说，我们确实不太了解新兴的4g网络，许多人甚至说他是有史以来最复杂的通讯网络了，这一点可能大家都不会很惊讶他的改变。在越来越多的问题出现的当下，我们不能否认这确实互联网留下来的后遗症，而且这个后遗症需要我们花大量的时间去弥补。但是总得来说还是面临着一定的挑战。

　　即使我们在理论上讲，我们没有统一的规格和标准来划分通信，无论什么用户都可以在全世界使用移动通信，但是很多种的移动通信系统并不能一起使用，所以这给我们带了很多的困难，正是因为如此，我们开发第四代的通讯系统是刻不容缓需要解决的问题了。怎样实现通讯制度的全球统一是大家面临的共同的问题。但是各大通讯厂商必然会发生一定的冲突了。

　　尽管4G通信能够给人带来美好的明天，即使新的通讯网络会给我们带来更好的网络速度的享受，但是我们不能让他真正的贯彻到每一个角落。这是面临很大的困难的。有许多的问题等待着我们的解决。根据研究的相关人员的说法，我们要实现非常快速的下载享受，那我们还是缺乏许多的技术的支持的。就像我们怎样保障农村或者山区的网络发展，另外在移交的方面也存在着很多的问题，比如说手机很容易在一个覆盖的地方有信号但是在一个不覆盖的地方完全联系不到。这就是由于复杂的新兴网络结构造成的。这种问题非常常见并且格外的突出。我呢现在非常重要的课题就是解决这一问题了。

　　我们队新一代的传输网络的一个非常大的特点就是速度非常快。当我们使用这种网络进行视频观看时的传输速度是相当满意的。但是通信容量的增大会使手机的速度降低。所以手机容量就会有限，用户越多，使用的速度就会越来越慢。

　　有相关部门的专家曾提出了一种说法，那就是在十年之内，我们会进入多媒体发展的第三个阶段，那就是基本上覆盖全世界的网络通信将有基本上四分之一被第三代的移动通信所取代，也就是发展的更加蓬勃。但是以前的通讯系统还会在网络中存在着，只是不占有主导的地位了。在哪个时代，我们可以发现第三代的网络逐渐被淘汰，过度出现的是更加完善更加快捷的网络设置，但是如果在这种时候出现了系统或者终端的短缺，使得速度变慢的话，那真是得不偿失了。那么号称5G的技术随时都有可能威胁到4G的赢利计划，此时4G漫长的投资回收和赢利计划会变得异常的脆弱。

　　在我们进行网络展望的过程中，我们都是在第三代的网络通信的基础上建立无线网络性能的基础设施，这是覆盖到全世界的，如果我们要向第四代全面进发的话，我们需要大量的变更当今的基础设施。这是一项不小的挑战啊。但是这种变化也会减慢新兴网络的传播速度，这是必然需要承担的。且到那时，还必须要求3G通信终端升级到支持4G通信各项数据业务及能进行更高速数据传输的4G终端，也就是说4G通信终端要能在4G通信网络建成后及时提供，不能让通信终端的生产滞后于网络建设。

　　真是因为手机走了越来越多的功能，无线网络也越来越普遍的出现在人们的生活之中，在功能越来越多的同时，我们也可以发现困难也是越来越多了。开发和建设的过程中我们会面临更多的挑战。就像在一种新的技术出现的时候，我们对他的软件和系统用的得心应手，但是我们不知道在开发的过程中必须要跟上时代的发展，这样才能不落后于当今飞速发展的时代。但是现在的4g网络还不是很全面，还是处在开发和研究的时代，具体的技术还没有很全面，存在着一定的缺陷。另计费方式和外费率对于4G通信的移动数据市场的发展尤为重要，例如WAP手机推出后，能获得信息让用户花了很多的连接时间，而用户难以承受按时间及信息内容的收费方式，所以就有有利于我们对于市场的开发，我们必须更加慎重的对市场进行开发，对收费项目进行整合。当今的趋势是我们不仅仅只通过高效率的第三代无线网络进行通讯，更得需要通过很慢的无线网络性能，这就给我们提供了一大难题，那就是我们怎样彻底的作用快速的方式进行网络通讯。第一部要做的就是在大量不同的设备上实施规范。但是要真正的做得到这一点需要花费很多的时间和精力。

　　我们可以发现。由于使用4g的用户越来越多，我们更加需要的是全频多模的手机终端，那么全网通就是现在的主流趋势了。只是针对哦哦一种运营商的手机是不会有市场的，这是显而易见的趋势。

　　那么优势在哪里呢，我们不难发现。现在许多的手机终端都在采用价格站的放弃进行比较，主流的手机都进去了千元机的时代。许多的品牌为了迎接挑战实施了许多战术比如说上线下双的品牌战略。希望可以在用户的体验良好的情况下实现销售的大增长。在此情况下出现的许多手机品牌都获得了成功，比如说小米华为魅族等国产的手机品牌。而三星个苹果的高档的手机品牌在世界上也占有了一席之地。

　　这样我们可以看出来，中国的信息技术通信事业已经蓬勃的发展起来了，通过对于工业的加上发现和信息技术水平的提高，我们实现了更好技术的发展和信息消费水平的大幅度提高。引领走进了一个新的时代。

　　参考文献

　　[1]韩国4G技术实现100Mbps移动传输速率[EB/OL].http://news.iresearch.cn/0468/20061101/56751.shtml,2011-5-16.

　　[2]4G国际标准[EB/OL].http://labs.chinamobile.com/news/43583,2011-5-16.

　　[3]4G标准遴选:多标准并行几成定局[EB/OL].http://www.net130.com/CMS/Pub/special/special_3G/2011_02_09_24485.htm.

　　[4]我国首个4G系统通过验收传输速率100Mbps[EB/OL].http://news.iresearch.cn/0468/20061101/56751.shtml,2011-5-16.

　　[5]4G通信关键技术探讨[EB/OL].http://www.cnaidc.com/tech/qitajishu/28.html,2011-5-16.

　　[6]4G系统崭露头角三大关键技术探[EB/OL].http://www.eaw.com.cn/news/newsdisplay/article/23400,2011-5-16.

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　　[8]王芳.4G中的MIMO-OFDM原理及关键技术[J].中国新通信,2009(23).

　　[9]杜加懂,林辉.多天线无线信道仿真与建模方法[J].电信网技术,2007(10).

　　[10]程清,胡芝.移动通信系统研究[M].西安:西北工业大学出版社,2008(8).

　　[11]王相平.IPv6技术——新一代网络技术[M].北京:电子工业出版社,2008.

　　[12]张克平.LTE-B3G/4G移动通信系统无线电技术[M].北京:电子工业出版社,2008.

　　[13]展望4G无线通信技术[EB/OL].http://www.yesky.com/356/1639356.shtml.

　　[14]Hsiao-HwaChen,MohsenGuizani著.张兴等译.下一代无线电系统与网络[M].北京:机械工业出版社,2008.