綜合課程設(shè)計(jì)--4g網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)技術(shù)研究

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4G網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)技術(shù)研究</p><p>　　摘要:通信技術(shù)日新月異，隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，適應(yīng)移動(dòng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算及移動(dòng)多媒體運(yùn)作需要的第四代移動(dòng)通信開(kāi)始興起，4G 是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)，是集3G 與WLAN 于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技

2、術(shù)產(chǎn)品。因此有理由期待這種第四代移動(dòng)通信技術(shù)給人們帶來(lái)更加美好的未來(lái)。</p><p>　　關(guān)鍵詞:移動(dòng)通信技術(shù)；3G；4G；OFDM；軟件無(wú)線電；智能天線；優(yōu)勢(shì)</p><p>　　Abstract: With the development of communication technology and the multimedia data communication, busine

3、ss requirements and mobile data, mobile computing and mobile multimedia operation needs of the fourth generation mobile communication began to rise, "is the fourth generation mobile communication and technology, whi

4、ch is integrated with 3G wireless local-area network (WLAN transmission with high quality video and image quality and image transmission with high definition TV technology products </p><p>　　Keywords: Mobile

5、 communication technology, 4G, OFDM, Software radio, Smart antenna, Advantage.</p><p>　　前言：我國(guó)第四代移動(dòng)通信技術(shù)的前期研究工作早在10 年前就已經(jīng)展開(kāi)了。在“十一五”期間，我國(guó)863 計(jì)劃中就設(shè)立了一個(gè)名為“FuTURE”的科研項(xiàng)目，主要參與成員包括一些大學(xué)和科研單位，開(kāi)展IMT-Advanced 關(guān)鍵技術(shù)研究。這個(gè)項(xiàng)

6、目于2007 年年底在上海進(jìn)行了一次成果演示。此后，原信息產(chǎn)業(yè)部成立IMT-Advanced 項(xiàng)目推進(jìn)組，成員來(lái)自運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造企業(yè)、科研單位和高校，大家一起開(kāi)展技術(shù)方案、標(biāo)準(zhǔn)和策略的研究工作?？梢钥隙ǖ卣f(shuō)，通過(guò)各方的努力，我國(guó)已經(jīng)實(shí)質(zhì)性地主導(dǎo)了基于LTE 技術(shù)的4G 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。隨著3G 在我國(guó)的商用， 用戶在使用手機(jī)電視和視頻通話方面，出現(xiàn)了信號(hào)不穩(wěn)、視頻通話效果不好等問(wèn)題。人們開(kāi)始期望4G 能夠解決這些問(wèn)題，能夠提供更高的數(shù)據(jù)速率

7、、更大的容量和帶寬。從而使4G 比3G 更接近個(gè)人通信，在技術(shù)上比3G 更完善。</p><p><b>　　1.4G的提出</b></p><p>　　國(guó)內(nèi)外對(duì)4G的研究現(xiàn)狀隨著3G在我國(guó)的商用以來(lái),用戶在使用手機(jī)電視和視頻通話方面,出現(xiàn)信號(hào)不穩(wěn),視頻通話效果不好等問(wèn)題。人們開(kāi)始期望4G能夠解決這些問(wèn)題,能夠提供更高的數(shù)據(jù)速率,更大的容量和帶寬。從而使4G比3G更接

8、近個(gè)人通信,在技術(shù)上比3G更完善。 所謂4G技術(shù)是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下，而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動(dòng)，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確

9、定所需的服務(wù)。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒(méi)有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性,第四代移動(dòng)通信可以在不同的固定、無(wú)線平臺(tái)和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無(wú)線服務(wù)，可以在任何地方寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)（包括衛(wèi)星通信），能夠提供信息通信之外的定位定時(shí)、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能。同時(shí)，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)還</p><p>　　2. 4G 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及層次</p>

10、<p>　　2.1 4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>　　移動(dòng)通信從第二代向第三代演進(jìn)使得核心網(wǎng)由電路交換轉(zhuǎn)變?yōu)榉纸M交換,進(jìn)一步的要求是使核心網(wǎng)獨(dú)立于接入技術(shù)。分組交換的技術(shù)有ATM 和IP 等,綜合當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)以及IP技術(shù)的特點(diǎn),IP 被認(rèn)為是下一代移動(dòng)通信最適合的網(wǎng)絡(luò)層技術(shù),統(tǒng)一的IP 核心網(wǎng)將使不同的無(wú)線和有線接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、融合。第四代移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1—1 所示。</p>

11、<p>　　圖2—1 第四代移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>　　其中,核心IP 網(wǎng)絡(luò)不是專(zhuān)門(mén)用作移動(dòng)通信,而是作為一種統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò),支持有線及無(wú)線的接入,它就像具有移動(dòng)管理功能的固定網(wǎng)絡(luò),其接入點(diǎn)可以使有線或無(wú)線。無(wú)線接入點(diǎn)可以是蜂窩系統(tǒng)的基站,WLAN(無(wú)線局域網(wǎng))或者ad hoc 自組網(wǎng)等。對(duì)于公用電話網(wǎng)和2Ｇ以及未實(shí)現(xiàn)全I(xiàn)P 的3G 網(wǎng)絡(luò)等則通過(guò)特定的網(wǎng)關(guān)連接。另外,熱點(diǎn)通信速率和容量的需要或

12、網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)重疊將使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)等互聯(lián)、綜合和重疊的現(xiàn)象。</p><p>　　4G系統(tǒng)針對(duì)各種不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng),通過(guò)多媒體接入連接到基于IP的核心網(wǎng)中。基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用戶可實(shí)現(xiàn)在3G、4G、WLAN及固定網(wǎng)間無(wú)縫漫游。4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層:物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。 </p><p>　?。?) 物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能。 </p>

13、<p>　　（2) 中間環(huán)境層的功能有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量映射、地址變換和完全性管理等。 </p><p>　?。?) 物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開(kāi)放的,使發(fā)展和提供新的服務(wù)變得更容易,提供無(wú)縫高數(shù)據(jù)率的無(wú)線服務(wù),并運(yùn)行于多個(gè)頻帶,這一服務(wù)能自適應(yīng)于多個(gè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端,跨越多個(gè)運(yùn)營(yíng)商和服務(wù)商,提供更大范圍服務(wù)。</p><p>　　對(duì)于人們來(lái)說(shuō)，未來(lái)的4G通信

14、的確顯得很神秘，不少人都認(rèn)為第四代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是人類(lèi)有史以來(lái)發(fā)明的最復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，的確第四代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在具體實(shí)施的過(guò)程中出現(xiàn)大量令人頭痛的技術(shù)問(wèn)題，大概一點(diǎn)也不會(huì)使人們感到意外和奇怪，第四代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)存在的技術(shù)問(wèn)題多和互聯(lián)網(wǎng)有關(guān)，并且需要花費(fèi)好幾年的時(shí)間才能解決?？偟膩?lái)說(shuō)，要順利、全面地實(shí)施4G通信，可能遇到下面的一些困難： 近年來(lái)3G演進(jìn)技術(shù)的發(fā)展異常迅速，但無(wú)線技術(shù)是否已經(jīng)達(dá)到完美的地步?國(guó)家863計(jì)劃專(zhuān)家組成員、未來(lái)移動(dòng)

15、通信論壇秘書(shū)長(zhǎng)尤肖虎的答案是否定的。在他看來(lái)，現(xiàn)有無(wú)線技術(shù)有待解決的問(wèn)題還很多，需要改進(jìn)的空間也很大[1]。</p><p><b>　　2.2 物理層</b></p><p>　　從物理層的傳輸技術(shù)看，雖然在目前LTE、UMB、WiMAX系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)很完善，但在此基礎(chǔ)上還需進(jìn)一步的改造，尤其在多用戶層面上。“目前，4G中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)將接近理論值，但多用戶傳輸技術(shù)還有

16、很大的改進(jìn)空間，多小區(qū)傳輸技術(shù)的差距更大。”諸如多用戶或多小區(qū)之間的協(xié)調(diào)、干擾的抑制抵消以及無(wú)線資源的分配等眾多問(wèn)題，都還沒(méi)有系統(tǒng)的解決方案。另外跨層的設(shè)計(jì)和優(yōu)化也是需要解決的問(wèn)題之一?！霸鹊姆謱永碚撔枰苊饪鐚勇?lián)動(dòng)的問(wèn)題，而跨層設(shè)計(jì)的思想則恰恰相反，所以這是否是一個(gè)可能的發(fā)展方向還需進(jìn)一步討論?！庇刃せ⒅赋?。</p><p>　　組網(wǎng)層面上同樣存在很大的改進(jìn)空間。</p><p>　　

17、（1）現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向著扁平化發(fā)展，扁平化結(jié)構(gòu)固然具備顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)，其中最突出的是簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和減少延時(shí)，但同時(shí)也帶來(lái)很多問(wèn)題，如基站間的協(xié)調(diào)與管理。所以如何動(dòng)態(tài)地感知周?chē)蓴_、對(duì)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)的配置，成為扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)首先需要解決的問(wèn)題，針對(duì)于這一點(diǎn)，尤肖虎認(rèn)為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的自組織、自優(yōu)化將成為未來(lái)可能的發(fā)展方向。</p><p>　　雖然去年的世界無(wú)線電大會(huì)指定了4個(gè)IMT-Advanced的使用頻段，但在全世界范圍內(nèi)

18、很難找到4個(gè)統(tǒng)一的頻段。以3.4GHz～3.6GHz為例，由于中國(guó)的該頻段已經(jīng)用于無(wú)線衛(wèi)星的導(dǎo)航業(yè)務(wù)，使得這一頻段的利用非常復(fù)雜，并且出現(xiàn)了很多不確定性。所以提高頻譜利用率成為無(wú)線領(lǐng)域的重要命題。同時(shí)尤肖虎還提到，不同頻段都具有各自的特點(diǎn)，高頻段帶寬豐富，但是傳播衰減較大;低頻段傳播質(zhì)量好，但其帶寬較為有限。尤肖虎認(rèn)為，4G技術(shù)在面臨多個(gè)頻段的情況下，能否將這些頻段有效地、甚至是動(dòng)態(tài)地利用起來(lái)，從而發(fā)揮各個(gè)頻段的優(yōu)勢(shì)，也是業(yè)界面臨的問(wèn)題

19、和需要努力的方向。</p><p>　?。?）小區(qū)中心的性能差異在4G中仍將是重大難題。由于信號(hào)存在衰減，離天線越遠(yuǎn)，頻譜利用率越低。而在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，由于基站處于小區(qū)的中心位置，所以當(dāng)用戶在小區(qū)邊緣時(shí)很難充分享受到現(xiàn)有業(yè)務(wù)。如何改善小區(qū)覆蓋的均勻性就成為4G技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。關(guān)于改善小區(qū)邊緣性能的問(wèn)題，尤肖虎提到了基于Relay和基于分布式天線的兩種方式，他認(rèn)為Relay復(fù)雜度較低，容易實(shí)現(xiàn)，但問(wèn)題是中繼節(jié)點(diǎn)離

20、用戶較近，提高頻譜利用率的可能性也會(huì)因此而降低。相比而言分布式天線的方式復(fù)雜度較高，實(shí)現(xiàn)上也有一定的困難，但經(jīng)論證可以顯著提高系統(tǒng)容量，并可較好地兼顧傳輸性能，在相同天線相同發(fā)射功率的條件下，小區(qū)的頻譜利用率可以明顯提高。另外，出于對(duì)電磁污染和手機(jī)待機(jī)時(shí)間問(wèn)題的考慮，手機(jī)發(fā)射功率已經(jīng)成為“瓶頸”問(wèn)題，分布式天線的方式則可以降低手機(jī)功率，對(duì)于此問(wèn)題的解決也有很大助益。</p><p>　　3. 4G網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)

21、</p><p><b>　　3.1 OFDM</b></p><p>　　OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交頻分復(fù)用技術(shù), ?OFDM系統(tǒng)的主要技術(shù)　　OFDM系統(tǒng)對(duì)定時(shí)和頻率偏移敏感，特別是實(shí)際應(yīng)用中可能與FDMA、TDMA和CDMA等多址方式結(jié)合使用時(shí)，時(shí)域和頻域同步顯得尤為重要。與其他數(shù)字

22、通信系統(tǒng)一樣，同步分為捕獲和跟蹤兩個(gè)階段。在下行鏈路中，基站向各個(gè)移動(dòng)終端廣播式發(fā)送同步信息，所以，下行鏈路同步相對(duì)簡(jiǎn)單，較易實(shí)現(xiàn)。在上行鏈路中來(lái)自不同移動(dòng)終端的信號(hào)必須同步到達(dá)基站，才能保證載波間的正交性。基站根據(jù)各移動(dòng)終端發(fā)來(lái)的子載波攜帶信息進(jìn)行時(shí)域和頻域同步信息的提取，再由基站發(fā)回移動(dòng)終端，以便讓移動(dòng)終端進(jìn)行同步。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，同步可以分別在時(shí)域或頻域進(jìn)行，也可以時(shí)頻域同步同時(shí)進(jìn)行。信道編碼與交織　　為了提高數(shù)字通信系統(tǒng)性能，信道

23、編碼和交織是通常采用的方法。對(duì)于衰落信道中的隨機(jī)錯(cuò)誤，可以采用信道編碼；對(duì)于衰落信道中的突發(fā)錯(cuò)誤，可以采用交織。實(shí)際應(yīng)用中通常同時(shí)采用信道編碼和交織，進(jìn)一步改善整個(gè)系統(tǒng)的性能。在OFDM系統(tǒng)中，如果信道頻域特性比較平緩，均衡是無(wú)法再利用信道的分集特性來(lái)改善系統(tǒng)性能的，</p><p>　　OFDM技術(shù)的有很多優(yōu)點(diǎn):可以消除或減小信號(hào)波形間的干擾,對(duì)多徑衰落和多普勒頻移不敏感,提高了頻譜利用率;適合高速數(shù)據(jù)傳輸;抗

24、衰落能力強(qiáng);抗碼間干擾(ISI)能力強(qiáng)。 </p><p>　　3.2 軟件無(wú)線電 </p><p>　　軟件無(wú)線電(SDR)是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)一通用硬件平臺(tái),利用軟件加載方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)無(wú)線電通信系統(tǒng)的一種開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的技術(shù)。其中心思想是使寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)及數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)等先進(jìn)的模塊盡可能地靠近射頻天線的要求。盡可能多地用軟件來(lái)定義無(wú)線功能。其軟件系統(tǒng)包括各類(lèi)無(wú)

25、線信令規(guī)則與處理軟件、信號(hào)流變換軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件、信道糾錯(cuò)編碼軟件、信源編碼軟件等。軟件無(wú)線電技術(shù)主要涉及數(shù)字信號(hào)處理硬件(DSPH)、現(xiàn)場(chǎng)可編程器件(FPGA)、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)等[2] 。</p><p>　　3.3 智能天線技術(shù)(SA) </p><p>　　智能天線定義為波束間沒(méi)有切換的多波束或自適應(yīng)陣列天線。智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能,被

26、認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線成形波束可在空間域內(nèi)抑制交互干擾,增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào),既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。其基本原理是在無(wú)線基站端使用天線陣和相干無(wú)線收發(fā)信機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的收發(fā),同時(shí),通過(guò)基帶數(shù)字信號(hào)處理器,對(duì)各天線鏈路上接收到的信號(hào)按一定算法進(jìn)行合并,實(shí)現(xiàn)上行波束賦形。</p><p>　　3.4 多輸入多輸出(MIMO)技術(shù) </p><p>　　多用戶檢

27、測(cè)(MUD)技術(shù)能夠有效地消除碼間干擾，提高系統(tǒng)性能。多用戶檢測(cè)的基本思想是把同時(shí)占用某個(gè)信道的所有用戶或某些用戶的信號(hào)都當(dāng)做有用信號(hào)，而不是作為干擾信號(hào)處理，利用多個(gè)用戶的碼元、時(shí)間、信號(hào)幅度以及相位等信息聯(lián)合檢測(cè)單個(gè)用戶的信號(hào)，即綜合利用各種信息及信號(hào)處理手段，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理，從而達(dá)到對(duì)多用戶信號(hào)的最佳聯(lián)合檢測(cè)。多用戶檢測(cè)是4G系統(tǒng)中抗干擾的關(guān)鍵技術(shù)，能進(jìn)一步提高系統(tǒng)容量，改善系統(tǒng)性能。隨著不同算法和處理技術(shù)的應(yīng)用與結(jié)合，多用戶

28、檢測(cè)獲得了更高的效率、更好的誤碼率性能和更少的條件限制。</p><p>　　在基站端放置多個(gè)天線，在移動(dòng)臺(tái)也放置多個(gè)天線，基站和移動(dòng)臺(tái)之間可形成MIMO通信鏈路。MIMO技術(shù)在不需要占用額外的無(wú)線電頻率的條件下，利用多徑來(lái)提供更高的數(shù)據(jù)吞吐量，并同時(shí)增加覆蓋范圍和可靠性。它解決了當(dāng)今任何無(wú)線電技術(shù)都面臨的兩個(gè)最困難的問(wèn)題，即速度與覆蓋范圍。它的信道容量隨著天線數(shù)量的增大而線性增大。也就是說(shuō)，可以利用MIMO信道

29、成倍地提高無(wú)線信道容量，在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，頻譜利用率可以成倍地提高。　 多輸入多輸出技術(shù)(MIM0)是指在基站和移動(dòng)終端都有多個(gè)天線。MIM0技術(shù)為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益?？臻g復(fù)用是在接收端和發(fā)射端使用多副天線,充分利用空間傳播中的多徑分量,在同一頻帶上使用多個(gè)子信道發(fā)射信號(hào),使容量隨天線數(shù)量的增加而線性增加?？臻g分集有發(fā)射分集和接收分集兩類(lèi)?；诜旨夹g(shù)與信道編碼技術(shù)的空時(shí)碼可獲得高的編碼增益和分集增

30、益,已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。MIM0技術(shù)可提供很高的頻譜利用率,且其空間分集可顯著改善無(wú)線信道的性能,提高無(wú)線系統(tǒng)的容量及覆蓋范圍。 </p><p><b>　　3,5 切換技術(shù)</b></p><p>　　切換技術(shù)是指移動(dòng)用戶終端在通話過(guò)程中從一個(gè)基站覆蓋區(qū)內(nèi)移動(dòng)到另一個(gè)基站覆蓋區(qū)內(nèi)，或者脫離一個(gè)移動(dòng)交換中心(MSC)的服務(wù)區(qū)進(jìn)入另一個(gè)MSC 服務(wù)區(qū)內(nèi)，維持移動(dòng)用

31、戶通話不中斷。有效的切換算法可以提高蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量和QoS。在4G 通信系統(tǒng)中，切換技術(shù)的適用范圍更廣。切換技術(shù)一般分為硬切換、軟切換、更軟切換、頻率間切換和系統(tǒng)間切換，適用于移動(dòng)終端在不同移動(dòng)小區(qū)之間和不同頻率之間通信，或者信號(hào)降低信道選擇等情況。采用中介服務(wù)器進(jìn)行用戶認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)。隨著IP 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展, 運(yùn)營(yíng)商需要必需為上千并發(fā)用戶經(jīng)由不同技術(shù)同時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)提供AAA 服務(wù), 還必須能安全地支持跨網(wǎng)AAA 服務(wù), 且應(yīng)具有

32、良好的擴(kuò)展性, 這就要求擴(kuò)展現(xiàn)有AAA 協(xié)議的功能。鑒此, IETF</p><p>　　正著手開(kāi)發(fā)下一代AAA 協(xié)議, 即Diameter 協(xié)議。Diameter是一個(gè)輕型的對(duì)等式的AAA 協(xié)議,采用了改進(jìn)的重發(fā)機(jī)制, 提高網(wǎng)絡(luò)可靠性, 同時(shí)還提供一種新的端到端的安全機(jī)制。圖3-1 所示為Diameter 新引入的中介服務(wù)器向漫游用戶提供AAA 服務(wù)。采用中介服務(wù)器以減少訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器的配置工作量, 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)

33、展時(shí)只需要更新中介服務(wù)器的配置, 有利于提高協(xié)議的可擴(kuò)展性。</p><p>　　圖3—1 中介服務(wù)</p><p>　　3.6 基于IP的核心網(wǎng) 　　4G通信系統(tǒng)選擇了采用IP的全分組方式傳送數(shù)據(jù)流，因此IPv6技術(shù)是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。選擇IP主要基于以下幾點(diǎn)考慮：　　巨大的地址空間。IPv6地址為128位，代替了IPv4的32位，地址空間大于3.41038。如果整個(gè)地球表面

34、（包括陸地和水面）都覆蓋著計(jì)算機(jī)，那么IPv6允許每平方米擁有71023個(gè)IP地址?？梢?jiàn)，IPv6地址空間是巨大的。在一段可預(yù)見(jiàn)的時(shí)期內(nèi)，它能夠?yàn)樗锌梢韵胂蟪龅木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個(gè)全球唯一的地址。自動(dòng)控制。IPv6還有另一個(gè)基本特性就是它支持無(wú)狀態(tài)或有狀態(tài)兩種地址自動(dòng)配置方式。無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置方式是獲得地址的關(guān)鍵。在這種方式下，需要配置地址的節(jié)點(diǎn)使用一種鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制獲得一個(gè)局部連接地址。一旦得到這個(gè)地址之后，它使用另一種即插即用的機(jī)制，

35、在沒(méi)有任何人工干預(yù)的情況下，獲得一個(gè)全球唯一的路由地址。對(duì)于有狀態(tài)地址配置機(jī)制，如DHCP(動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議)，需要一個(gè)額外的服務(wù)器，因此也需要很多額外的操作和維護(hù)。核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無(wú)線接入方案,能提供端到端的IP業(yè)務(wù),能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。核心網(wǎng)具有開(kāi)放的結(jié)構(gòu),能允許各種空</p><p><b>　　3.7 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議</b></p><p>　　

36、4G選擇了采用基于IP的全分組的方式傳送數(shù)據(jù),IPv6 技術(shù)將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。選擇IPv6協(xié)議主要基于兩點(diǎn)的考慮：足夠的地址空間；支持移動(dòng)性管理。4G 將會(huì)是圖6-1 中介服務(wù)器一個(gè)全I(xiàn)P 的網(wǎng)絡(luò)，其核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的接入方案，能提供端到端的IP 業(yè)務(wù)。IPv6 的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾方面：提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量、改善服務(wù)質(zhì)量(QoS)、更好實(shí)現(xiàn)多播功能。由于承載網(wǎng)是IP 網(wǎng)，安全性有更好的保證、未來(lái)的移動(dòng)終端必然需要擁有唯

37、一的一個(gè)IP 地址作為身份標(biāo)識(shí)的網(wǎng)。IPv6 技術(shù)以其巨大的地址空間將在一段可預(yù)見(jiàn)的時(shí)期內(nèi), 它能夠?yàn)樗芯W(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個(gè)全球唯一的地址。IPv6 的基本特性是支持無(wú)狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動(dòng)分配方式, 在這種方式下, 需要配置地址的節(jié)點(diǎn)使用一種鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制獲得一個(gè)局部連接地址。一旦得到這個(gè)地址之后, 它使用另一種即插即用的機(jī)制, 在沒(méi)有任何人工干預(yù)的情況下, 獲得一個(gè)全球唯一的路由地址。從協(xié)議的角度看, IPv6 與目前的IPv4 提供

38、相同的QoS, 但是IPv6 的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在能提供不同的服務(wù)。移動(dòng)IPv6( MIPv6) 在新功能和新服務(wù)方面可提供更大</p><p>　　節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的位置信息。移動(dòng)設(shè)備每次改變位置, 都要將它的轉(zhuǎn)交地址告訴給家鄉(xiāng)地址和它所對(duì)應(yīng)的通信節(jié)點(diǎn)。在家鄉(xiāng)以外的地方, 移動(dòng)設(shè)備傳送數(shù)據(jù)包時(shí), 通常在IPv6 報(bào)頭中將轉(zhuǎn)交地址作為源地址。</p><p>　　3.8 IP 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)</p>

39、<p>　　在4G 中網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)架構(gòu)將會(huì)簡(jiǎn)化。對(duì)于基于IP 網(wǎng)絡(luò)的寬帶無(wú)線接入,可以有兩種設(shè)計(jì)架構(gòu), 一種是全I(xiàn)P 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu), 如圖3-2所示。在這種網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型中, 基站不僅可以具有信號(hào)的物理傳輸功能,還可以對(duì)無(wú)線資源進(jìn)行管理, 扮演接入路由器的功能, 缺點(diǎn)是會(huì)引入較大的開(kāi)銷(xiāo), 尤其是在移動(dòng)終端進(jìn)行切換時(shí)對(duì)移動(dòng)IP 地址進(jìn)行的配置的過(guò)程。另一種是基于子網(wǎng)的IP 架構(gòu), 如圖3-3 所示, 其中幾個(gè)相鄰基站組成子網(wǎng)接入基于

40、IP 接入網(wǎng)的路由器。這時(shí), 基站和接入路由器分別負(fù)責(zé)管理第二層和第三層的協(xié)議, 當(dāng)用戶在相鄰基站間發(fā)生切換時(shí), 只涉及到第二層的切換協(xié)議。</p><p>　　圖3-2 4G的IP網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　圖3-3 基于4G的IP子網(wǎng)</p><p>　　3.9 移動(dòng)定位技術(shù)</p><p>　　定位是指移動(dòng)終端位置的測(cè)量方法和計(jì)算方法，主

41、要分為基于移動(dòng)終端定位、基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定位以及混合定位三種方式。在第四代移動(dòng)移動(dòng)通信系統(tǒng)中,移動(dòng)終端可能在不同系統(tǒng)間進(jìn)行移動(dòng)通信，對(duì)移動(dòng)終端的定位和跟蹤是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端在不同系統(tǒng)間無(wú)縫連接和系統(tǒng)中高速率和高質(zhì)量的移動(dòng)通信的前提和保障。</p><p>　　3.10 調(diào)制與編碼技術(shù) 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)采用新的調(diào)制技術(shù)，如多載波正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)以及單載波自適應(yīng)均衡技術(shù)等調(diào)制方式，以保證頻譜利用率和延長(zhǎng)用戶終端

42、電池的壽命。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)采用更高級(jí)的信道編碼方案(如Turbo碼、級(jí)連碼和LDPC等)、自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(ARQ)技術(shù)和分集接收技術(shù)等，從而在低Eb/N0條件下保證系統(tǒng)足夠的性能。 3.11 高性能的接收機(jī) 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)接收機(jī)提出了很高的要求。Shannon定理給出了在帶寬為BW的信道中實(shí)現(xiàn)容量為C的可靠傳輸所需要的最小SNR。按照Shannon定理，可以 計(jì)算 出，對(duì)于3G系統(tǒng)如果信道帶寬為5MHz，數(shù)據(jù)速

43、率為2Mb/s，所需的SNR為l.2dB；而對(duì)于4G系統(tǒng)，要在5MHz的帶寬上傳輸20Mb/s的數(shù)據(jù)，則所需要的SNR為12dB?？梢?jiàn)對(duì)于4G系統(tǒng)，由于速率很高，對(duì)接收機(jī)的性能要求也要高得多。 3.12 睡眠模式 終端睡眠模式：Sleep模式和Idle模式。Sleep模式的目的在于減少終端的能量消耗并降低對(duì)Serving基站空中資源的使用。Sleep模式是終端在預(yù)先協(xié)商的指定周期內(nèi)暫時(shí)中止S</p><p

44、><b>　　4. 4G標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)已經(jīng)將WiMax、HSPA+、LTE正式納入到4G標(biāo)準(zhǔn)里，加上之前就已經(jīng)確定的LTE-Advanced 和WirelessMAN-Advanced這兩種標(biāo)準(zhǔn)，目前4G標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到了5種。 </p><p><b>　　4.1 LTE</b></p>

45、<p>　　LTE(Long Term Evolution,長(zhǎng)期演進(jìn))項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。主要特點(diǎn)是 在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率，相對(duì)于3G網(wǎng)絡(luò)大大的提高了小區(qū)的容量，同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)延遲大大降低：內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激

46、活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于100ms。并且這一標(biāo)準(zhǔn)也是3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)項(xiàng)目，是近兩年來(lái)3GPP啟動(dòng)的最大的新技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，其演進(jìn)的歷史如下： </p><p>　　GSM-->GPRS-->EDGE-->WCDMA-->HSDPA/HSUPA-->HSDPA+/HSUPA+-->LTE長(zhǎng)期演進(jìn) </p><p>　　GSM：9K -->GPRS

47、:42K--> EDGE:172K -->WCDMA：364k -->HSDPA/HSUPA:14.4M -->HSDPA+/HSUPA+:42M -->LTE:300M </p><p>　　由于目前的WCDMA網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)版HSPA和HSPA+均能夠演化到LTE這一狀態(tài)，包括中國(guó)自主的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)也將繞過(guò)HSPA直接向LTE演進(jìn)，所以這一4G標(biāo)準(zhǔn)獲得了最大的支持，也將是未來(lái)

48、4G標(biāo)準(zhǔn)的主流。該網(wǎng)絡(luò)提供媲美固定寬帶的網(wǎng)速和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的切換速度，網(wǎng)絡(luò)瀏覽速度大大提升。 </p><p>　　4.2 LTE-Advanced</p><p>　　LTE-Advanced： 從字面上看，LTE-Advanced就是LTE技術(shù)的升級(jí)版，那么為何兩種標(biāo)準(zhǔn)都能夠成為4G標(biāo)準(zhǔn)呢？LTE-Advanced的正式名稱(chēng)為 Further Advancements for E-UTR

49、A，它滿足 ITU-R的IMT-Advanced技術(shù)征集的需求，是3GPP形成歐洲IMT-Advanced技術(shù)提案的一個(gè)重要來(lái)源。LTE-Advanced是 一個(gè)后向兼容的技術(shù)，完全兼容LTE，是演進(jìn)而不是革命，相當(dāng)于HSPA和WCDMA這樣的關(guān)系。LTE-Advanced的相關(guān)特性如下： 帶寬：100MHz 峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps 峰值頻譜效率：下行30bps/Hz，上行15bps/Hz 針對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化 ，

50、有效支持新頻段和大帶寬應(yīng)用 ，峰值速率大幅提高，頻譜效率有限的改進(jìn) </p><p>　　如果嚴(yán)格的講，LTE作為3.9G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，那么LTE-Advanced作為4G標(biāo)準(zhǔn)更加確切一些。LTE-Advanced的入圍，包含 TDD和FDD兩種制式，其中TD-SCDMA將能夠進(jìn)化到TDD制式，而WCDMA網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)化到FDD制式。移動(dòng)主導(dǎo)的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)期望能夠 直接繞過(guò)HSPA+網(wǎng)絡(luò)而直接進(jìn)入到LTE

51、。 </p><p>　　4.3 WiMax</p><p>　　WiMax：WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互聯(lián)接入，WiMAX的另一個(gè)名字是IEEE 802.16。WiMAX的技術(shù)起點(diǎn)較高，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，這個(gè)速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，這的確是

52、一個(gè)驚人的進(jìn)步。WiMAX逐步實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動(dòng)化，而3G則實(shí)現(xiàn)移動(dòng)業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度會(huì)越來(lái)越高，這也是未來(lái)移動(dòng)世界和固定網(wǎng)絡(luò)的融合趨勢(shì)。 </p><p>　　802.16工作的頻段采用的是無(wú)需授權(quán)頻段，范圍在2GHz至66GHz之間，而802.16a則是一種采用2G至11GHz無(wú)需授權(quán)頻段的寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)，其頻道帶寬可根據(jù)需求在1.5M至20MHz范圍進(jìn)行調(diào)整，目前具有更好高速移動(dòng)下無(wú)縫切換的

53、IEEE 802.16m的技術(shù)正在研發(fā)。因此，802.16所使用的頻譜可能比其它任何無(wú)線技術(shù)更豐富，WiMax具有以下優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　　(1)對(duì)于已知的干擾，窄的信道帶寬有利于避開(kāi)干擾，而且有利于節(jié)省頻譜資源。 </p><p>　　(2)靈活的帶寬調(diào)整能力，有利于運(yùn)營(yíng)商或用戶協(xié)調(diào)頻譜資源。 </p><p>　　(3)WiMax所能實(shí)現(xiàn)的50公里的無(wú)線

54、信號(hào)傳輸距離是無(wú)線局域網(wǎng)所不能比擬的，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G發(fā)射塔的10倍，只要少數(shù)基站建設(shè)就能實(shí)現(xiàn)全城覆蓋，能夠使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積大大提升。 不過(guò)WiMax網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積和網(wǎng)絡(luò)的帶寬上優(yōu)勢(shì)巨大，但是其移動(dòng)性卻有著先天的缺陷，無(wú)法滿足高速(≧50km/h)下的網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫鏈接，從這個(gè)意義上講，WiMax還無(wú)法達(dá)到3G網(wǎng)絡(luò)的水平，嚴(yán)格的說(shuō)并不能算作移動(dòng)通信技術(shù)，而僅僅是無(wú)線局域網(wǎng)的技術(shù)。但是WiMax的希望在于IEEE 802.11m技術(shù)

55、上，將能夠有效的解決這些問(wèn)題，也正是因?yàn)橛兄袊?guó)移動(dòng)、因特爾、Sprint各大廠商的積極參與，WiMax成為呼聲僅次于LTE的4G網(wǎng)絡(luò)手機(jī)。關(guān)于IEEE 802.16m這一技術(shù)。</p><p>　　5.國(guó)際電聯(lián)無(wú)處不在的覆蓋體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　一個(gè)地區(qū)（宏小區(qū)，微小區(qū)，微微小區(qū)或熱點(diǎn)小區(qū)）可被一個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)所覆蓋，換句話說(shuō)，多個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋同一區(qū)域。到后來(lái)，國(guó)際電聯(lián)描述了網(wǎng)絡(luò)架

56、構(gòu)，多為了評(píng)估多個(gè)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的，并且實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的無(wú)縫覆蓋頻率帶寬分配。首先，它把無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)分為四組。第1組包括預(yù)IMT系統(tǒng)，IMT - 2000和它的增強(qiáng)型系統(tǒng);第2組包括超IMT - 2000系統(tǒng):；第3組包括現(xiàn)有的無(wú)線電局域網(wǎng)和改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò);第4組，包括數(shù)字移動(dòng)廣播系統(tǒng)及其改進(jìn)型系統(tǒng)。第一組為宏小區(qū)，微小區(qū)，微微小區(qū)提供1到2.5 Mb / s的數(shù)據(jù)傳輸速率。第二組為所有單元提供50至1000 Mb / s的數(shù)據(jù)速率。第三組為微

57、微小區(qū)和熱點(diǎn)小區(qū)提供50至100 MB/s的/傳輸速率。</p><p>　　由于區(qū)域內(nèi)電話密度（或流量）的不同，蜂窩小區(qū)的大小可能會(huì)有所不同。城市里宏小區(qū)半徑超過(guò)1km，因?yàn)槌鞘欣镫娫捗芏雀?，在農(nóng)村地區(qū)宏小區(qū)的半徑將會(huì)超過(guò)40km，因?yàn)樵谵r(nóng)村電話密度很低。微蜂窩小區(qū)半徑為50m至1km，而微微小區(qū)半徑小于50m，熱點(diǎn)小區(qū)是幾十公尺。有了這個(gè)普適的覆蓋結(jié)構(gòu)，下一代網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就類(lèi)似于3GPP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)了。6.

58、 4G存在的安全威脅6.1 4G 系統(tǒng)所面臨的安全威脅</p><p>　　4G 系統(tǒng)投入實(shí)際應(yīng)用將遇到技術(shù)的挑戰(zhàn)。從技術(shù)角度來(lái)分析，4G 要實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、高機(jī)動(dòng)性和無(wú)縫隙漫游，必須對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行更新改造，首先需要解決無(wú)線系統(tǒng)中的移動(dòng)性管理、資源管理和核心網(wǎng)的移動(dòng)IP 技術(shù)等問(wèn)題，還有4G 的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。其次要開(kāi)發(fā)新的頻譜資源，提高頻譜利用率并選擇合適的傳輸技術(shù)。例如，利用RAKE接收、跳頻以

59、及Turbo 碼等技術(shù)來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的性能，提高信噪比；提高檢測(cè)可用的資源以及信號(hào)質(zhì)量、動(dòng)態(tài)分配頻率資源和信號(hào)發(fā)射功率、增加移動(dòng)通信系統(tǒng)容量、降低信號(hào)射</p><p>　　功率；提高通信的覆蓋范圍，并支持多媒體通信、無(wú)線接入寬帶固定網(wǎng)以及在不同系統(tǒng)之間的漫游等。但這種自由和便利帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和威脅。所以有線網(wǎng)絡(luò)中安全隱患依然存在于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，而且由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有著以下特性，其面臨的安全威脅更多，導(dǎo)致的安全問(wèn)題也更為復(fù)

60、雜和難于解決。(1)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性使其更容易受到攻擊和被動(dòng)竊聽(tīng)。(2)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，不適應(yīng)計(jì)算、存儲(chǔ)能力以電池容量有限的ME。(3)無(wú)線接入信道的有效數(shù)目和傳輸速率有限，且信道誤碼率要高。(4)終端的移動(dòng)性使得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全管理難度更大，因用戶可在不同的系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間的漫游和切換。(5)移動(dòng)終端內(nèi)部各個(gè)通信接口缺乏完善訪問(wèn)控制機(jī)制，在此之上傳遞的信息容易被竊取和篡改。(6)移動(dòng)終端使用不同種類(lèi)的操作系統(tǒng)，但各種移動(dòng)操</p>

61、;<p>　　作系統(tǒng)不安全，存在許多公開(kāi)漏洞。(7)某些無(wú)線網(wǎng)絡(luò)存在動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?，建立集中的安全管理制度很難。</p><p>　　6.2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自身的脆弱性面臨的安全威脅。</p><p>　　(1)無(wú)線或有線鏈路上面臨安全威脅：由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的有線鏈路部分可視為不開(kāi)放的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，而設(shè)計(jì)方案在不同程度上被忽視。但隨著Internet 與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展相互互連和結(jié)構(gòu)

62、復(fù)雜的4G 系統(tǒng)，無(wú)線和有線鏈路面臨的威脅更大。因此，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線和有線鏈路所面臨安全威脅，具體表現(xiàn)如下：攻擊者可隨意篡改、插入或刪除鏈路上的數(shù)據(jù)。攻擊者被動(dòng)竊聽(tīng)鏈路上的未加密信息，收集數(shù)據(jù)和非法獲取用戶的私</p><p>　　隱。。攻擊者通過(guò)移動(dòng)代理截獲所需要的信息。因鏈路被攻擊而導(dǎo)致ME 和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的信息不同步增加誤碼率的提高。(2)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體上面臨安全威脅：網(wǎng)絡(luò)實(shí)體包括接入網(wǎng)和核心網(wǎng)中的實(shí)體，如無(wú)線2G/

63、3G 系統(tǒng)中的VRL(拜訪位置寄存器)和HRL(歸屬位置寄存器)，以及無(wú)線LAD 中的AP 和認(rèn)證服務(wù)器等。具體安全威脅如下：攻擊者偽裝成合法用戶使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。攻擊者在空中接口對(duì)用戶的非法跟蹤而獲取有效的用戶信息，從而開(kāi)展進(jìn)一步的攻擊。由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入信道的數(shù)量和帶寬有限，因此在未來(lái)的安全威脅中，該種攻擊成功的可能性將越來(lái)越大。用戶否認(rèn)其使用的服務(wù)或資源。服務(wù)網(wǎng)絡(luò)惡意收取用戶的接入費(fèi)用。(3)移動(dòng)終端中面臨安全威脅：隨著智能手機(jī)和PDA

64、 的問(wèn)世，移動(dòng)終端的計(jì)算和存儲(chǔ)能力不斷增強(qiáng)帶來(lái)更大安全威脅。這些無(wú)線應(yīng)用也豐富了移動(dòng)終端感染病毒、木馬或惡意</p><p>　　7. 4G通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)和缺陷</p><p>　　如果說(shuō)2G、3G通信對(duì)于人類(lèi)信息化的發(fā)展是微不足道的話，那么未來(lái)的4G通信卻給了我們真正的溝通自由，并將徹底改變我們的生活方式甚至社會(huì)形態(tài)。目前正在構(gòu)思中的4G通信具有下面的特征： (1) 通信速度更快 ：由于人

65、們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動(dòng)裝置無(wú)線訪問(wèn)Internet的速率，因此4G通信給人印象最深刻的特征莫過(guò)于它具有更快的無(wú)線通信速度。從移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率作比較，第一代模擬式僅提供語(yǔ)音服務(wù)；第二代數(shù)位式移動(dòng)通信系統(tǒng)傳輸速率也只有9.6Kbps，最高可達(dá)32Kbps，如PHS；而第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到2Mbps；專(zhuān)家則預(yù)估，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)可以達(dá)到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以達(dá)到每秒高達(dá)1

66、00Mbps速度傳輸無(wú)線信息，這種速度將相當(dāng)于目前手機(jī)的傳輸速度的1萬(wàn)倍左右。 (2)網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬 ：要想使4G通信達(dá)到100Mbps的傳輸，通信營(yíng)運(yùn)商必須在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大幅度的改造和研究，以便使4G網(wǎng)絡(luò)在通信帶寬上比3G網(wǎng)絡(luò)的蜂窩系統(tǒng)的帶寬高出許多。據(jù)研究4G通信的AT&T的執(zhí)行官們說(shuō)，估計(jì)每個(gè)4G信道將占有100MHz的頻譜，相</p><p>　　要使第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)能投入實(shí)際應(yīng)用，

67、就需要對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行更新改造，首先需要解決無(wú)線系統(tǒng)中的移動(dòng)性管理和核心網(wǎng)的移動(dòng)IP技術(shù)等問(wèn)題，當(dāng)然還有4G的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)性是4G移動(dòng)性管理的關(guān)鍵，移動(dòng)性通常涉及到在不同網(wǎng)段間漫游的移動(dòng)用戶，數(shù)據(jù)鏈路層的移動(dòng)性支持通常限制在同類(lèi)網(wǎng)絡(luò)之間。移動(dòng)IP代表了一種簡(jiǎn)單而且可以升級(jí)的全球移動(dòng)性方案。但是，對(duì)于第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，它缺乏實(shí)時(shí)位置管理和快速無(wú)縫切換機(jī)制的支持。要解決這些問(wèn)題，必須采用新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和管理路由優(yōu)化方

68、案，需要采用高效的發(fā)送和切換協(xié)議，這些協(xié)議必須能很好地解決數(shù)據(jù)丟失和延遲的問(wèn)題。另外，移動(dòng)IP環(huán)境下的QoS所使用的綜合業(yè)務(wù)/RSVP技術(shù)(IntSev/RSVP)和區(qū)別型業(yè)務(wù)技術(shù)(DifServ)也需解決。在4G系統(tǒng)中，要開(kāi)發(fā)新的頻譜資源，提供頻譜利用率并選擇合適的傳輸技術(shù)，如多載波傳輸方式以及自適應(yīng)均衡等技術(shù)來(lái)對(duì)抗頻率選擇性衰。利用RAKE接收、跳頻以及Turbo碼等技術(shù)來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的性能，提高信干比;提高檢測(cè)可用的資源以及信號(hào)質(zhì)量、

69、動(dòng)態(tài)分配頻率資源和信號(hào)發(fā)射功率、增加移動(dòng)通信系統(tǒng)容量、降低信號(hào)發(fā)射功率;提高通信的</p><p><b>　　8. 總結(jié)</b></p><p>　　本文分析了4G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架以及其關(guān)鍵技術(shù),并對(duì)4G和3G采用的技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比，解讀了五大4G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，展望了4G的市場(chǎng)發(fā)展，并分析了4G的主要優(yōu)勢(shì)和存在缺陷。我們可以看出4G中除了核心網(wǎng)絡(luò)之外,其他的很多的設(shè)備和技術(shù),都可

70、以利用3G中所采用的技術(shù)資源和設(shè)備,改進(jìn)原有的硬件設(shè)施,對(duì)原有的軟件進(jìn)行升級(jí)融合,再加上4G的關(guān)鍵技術(shù),使得3G平滑過(guò)渡到4G,并且能夠最大限度的降低通信建設(shè)的投資資本。雖然我國(guó)在4G研究上已經(jīng)取得可喜的成果,但仍有很多難題有待解決。對(duì)于我國(guó)能否從現(xiàn)有的TD-CDMA平滑過(guò)渡到4G,形成4G標(biāo)準(zhǔn)并商用化,讓我們拭目以待</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p>&

71、lt;p>　　[1] Mobile Ad hoc Networks. http://www.ietf.org/html.charters/Ad hoc network-charter.html. May, 2000</p><p>　　[2] Power Aware Communications for Wireless OptiMised personal Area Network, PACWOMAN (

72、IST-2001-34157); http://www.imec.be/pacwoman</p><p>　　[3] Protocols for Heterogeneous Multi-Hop Wireless IPv6 Networks, 6HOP (IST-2001-37385); http://www.cwc. oulu.fi/projects/6hop/</p><p>　　[4]

73、 D. S. J. De Couto et al., “Performance of Multihop Wireless Networks: Shortest Path is Not Enough,” Proc. 1st Wksp. Hot Topic in Networks, Princeton, NJ, Oct. 2002.</p><p>　　[5] IETF Network Mobility (NEMO)

74、; http://www.ietf.org/ html.charters/nemo-charter.html).</p><p>　　[6] J. Border et al., “Performance Enhancing Proxies Intended to Mitigate Link-Related Degradations,” RFC 3135, June 2001.</p><p&g

75、t;　　[7] D.C. Feldmeier et al., “Protocol Boosters,” IEEE JSAC, vol. 16, no. 3, Apr. 1998, pp. 437–44.</p><p>　　[8]米志超，鄭少仁. 無(wú)線戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)控制器通信協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000年第1卷第6期</p><p>　　[9] 李云 陳前斌 隆克平 吳詩(shī)其