4G

隨著數據通信與多媒體業務需求的發展，適應移動數據、移動計算及移動多媒體運作需要的第四代移動通信開始興起，因此有理由期待這種第四代移動通信技術給人們帶來更加美好的未來。另一方面，4G也因為其擁有的超高數據傳輸速度，被中國物聯網校企聯盟譽為機器之間當之無愧的“高速對話”。

所謂4G通信技術就是指第四代移動通信信息系統，是基於3G通信技術基礎上不斷優化升級、創新發展而來，融合了3G通信技術的優勢，並衍生出了一系列自身固有的特徵，以WLAN技術為發展重點。4G通信技術的創新使其與3G通信技術相比具有更大的競爭優勢。首先，4G通信在圖片、視頻傳輸上能夠實現原圖、原視頻高清傳輸，其傳輸質量與電腦畫質不相上下；其次，利用4G通信技術，在軟體、文件、圖片、音視頻下載上其速度最高可達到最高每秒幾十兆，這是3G通信技術無法實現的，同時這也是4G通信技術一個顯著優勢；這種快捷的下載模式能夠為我們帶來更佳的通信體驗，也便於我們日常學習中學習資料的下載；同時，在網路高速便捷的發展背景下，用戶對流量成本也提出了更高的要求，從當前4G網路通信收費來看，價格比較合理，同時各大運營商針對不同的群體也推出了對應的流量優惠政策，能夠滿足不同消費群體的需求。

1、多天線技術

其指任何一方產生的通信信號豆漿由多個天線來進行傳遞，和傳統的單天線傳遞信號相比，這種方式有很多的優點。在實施過程中，主要運用了分集技術，其特點是發射機是無需對信號進行分析的，是由接收機決定接收哪一個類型信號，簡單理解為在有一條天線出現故障，無法傳遞信號時，不影響別的天線傳播信號，且其他天線的信號不會受到影響，其實現了天線之間的獨立，這就為信號的傳輸提供了更多的途徑，保障旅客傳輸的穩定性。該技術最大的優點是，雖然天線數量並無增加，但通信的質量和速度都提高了，總的來說，擴寬了通道容量，在有限的設備條件下，能支持更多數量用戶使用，提高了頻譜的利用率。

2、ipv6技術

對於公共網路來說，需要解決的最大問題是IP地址的問題，以前使用的ipv4技術的地址長度只有32位，最多只能提供232個不同IP，也就是說，一個路由器設備只能保證232個用戶同時使用。Ipv6的應用，將地址空間的容量提高到了2128，因此，ipv6技術完全稱得上是4G通信的技術要點。

3、智能天線技術

智能天線應用較為廣泛，比如4G手機已經成為人們工作、學習以及生活的重要通信工具。智能天線技術作為4G通信工程技術的重要技術要點，其工作原理非常簡單，就是通過編寫程序，並將這組程序變為一組天線單元，通過天線單元就能夠對信號傳輸方向進行獲取。智能天線技術還能夠復用多光束頻率，其復用原理也相對簡單，就是通過標記方位相同但是頻率不同的天線，進而實現復用。此外，智能天線技術中還具有空分多址的功能，能夠統一劃分不同空間的路徑，進而快速確定目標的具體方位，避免出現目標在移動過程中無法定位的情況。在將波束分撥給對應的用戶后，它會隨著用戶的移動而進行移動。空分多址功能的廣泛應用，實現了天線效率的有效提升，同時也在很大程度上降低了發射機的功率。不僅如此，職能天線技術還能夠自行設定所需參數，並且當參數不準確時進行自動調整，以此來確保其所發出的信號與實際通道參數吻合。

4、正交頻分復用技術

正交頻分復用技術是4G通信工程中的關鍵性技術，對推動4G通信工程技術的進一步發展有著不可忽視的作用。其工作原理是將通信通道劃分為若干個子通道，然後將所需要傳輸的數據分流到子通道中進行傳輸，以此來實現信號的有效傳遞。該項技術最大的優勢在於能夠降低通信傳輸過程中信號的衰弱情況，具有較強的抗衰力。同時，正交頻分復用技術在傳輸時還具有防止干擾的功效，能夠其實提高數據傳輸效率，給用戶帶來更佳的網路體驗。

1、通信速度快

由於人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet的速率，因此4G通信給人印象最深刻的特徵莫過於它具有更快的無線通信速度。

從移動通信系統數據傳輸速率作比較，第一代模擬式僅提供語音服務；第二代數位式移動通信系統傳輸速率也只有9.6Kbps，最高可達32Kbps，如PHS；第三代移動通信系統數據傳輸速率可達到2Mbps；而第四代移動通信系統傳輸速率可達到20Mbps，甚至最高可以達到高達100Mbps，這種速度會相當於2009年最新手機的傳輸速度的1萬倍左右，第三代手機傳輸速度的50倍。

2、網路頻譜寬

要想使4G通信達到100Mbps的傳輸，通信營運商必須在3G通信網路的基礎上，進行大幅度的改造和研究，以便使4G網路在通信帶寬上比3G網路的蜂窩系統的帶寬高出許多。據研究4G通信的AT&T的執行官們說，估計每個4G通道會佔有100MHz的頻譜，相當於W-CDMA3G網路的20倍。

3、通信靈活

從嚴格意義上說，4G手機的功能，已不能簡單劃歸“電話機”的範疇，畢竟語音資料的傳輸只是4G行動電話的功能之一而已，因此未來4G手機更應該算得上是一隻小型電腦了，而且4G手機從外觀和式樣上，會有更驚人的突破，人們可以想象的是，眼鏡、手錶、化妝盒、旅遊鞋，以方便和個性為前提，任何一件能看到的物品都有可能成為4G終端，只是人們還不知應該怎麼稱呼它。

未來的4G通信使人們不僅可以隨時隨地通信，更可以雙向下載傳遞資料、圖畫、影像，當然更可以和從未謀面的陌生人網上聯線對打遊戲。也許有被網上定位系統永遠鎖定無處遁形的苦惱，但是與它據此提供的地圖帶來的便利和安全相比，這簡直可以忽略不計。

4、智能性能高

第四代移動通信的智能性更高，不僅表現於4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，例如對菜單和滾動操作的依賴程度會大大降低，更重要的4G手機可以實現許多難以想象的功能。

例如4G手機能根據環境、時間以及其他設定的因素來適時地提醒手機的主人此時該做什麼事，或者不該做什麼事，4G手機可以把電影院票房資料，直接下載到PDA之上，這些資料能夠把售票情況、座位情況顯示得清清楚楚，大家可以根據這些信息來進行在線購買自己滿意的電影票；4G手機可以被看作是一台手提電視，用來看體育比賽之類的各種現場直播。LG G3支持雙卡，支持2014年的主流4G，並內置可拆卸式3000毫安時電池。

5、兼容性好

要使4G通信儘快地被人們接受，不但考慮的它的功能強大外，還應該考慮到現有通信的基礎，以便讓更多的現有通信用戶在投資最少的情況下就能很輕易地過渡到4G通信。

因此，從這個角度來看，未來的第四代移動通信系統應當具備全球漫遊，介面開放，能跟多種網路互聯，終端多樣化以及能從第二代平穩過渡等特點。

6、提供增值服務

4G通信並不是從3G通信的基礎上經過簡單的升級而演變過來的，它們的核心建設技術根本就是不同的，3G移動通信系統主要是以CDMA為核心技術，而4G移動通信系統技術則以正交多任務分頻技術(OFDM)最受矚目，利用這種技術人們可以實現例如無線區域環路(WLL)、數字音訊廣播(DAB)等方面的無線通信增值服務；不過考慮到與3G通信的過渡性，第四代移動通信系統不會在未來僅僅只採用OFDM一種技術，CDMA技術會在第四代移動通信系統中，與OFDM技術相互配合以便發揮出更大的作用，甚至未來的第四代移動通信系統也會有新的整合技術如OFDM/CDMA產生，前文所提到的數字音訊廣播，其實它真正運用的技術是OFDM/FDMA的整合技術，同樣是利用兩種技術的結合。

因此未來以OFDM為核心技術的第四代移動通信系統，也會結合兩項技術的優點，一部分會是以CDMA的延伸技術。

7、高質量通信

儘管第三代移動通信系統也能實現各種多媒體通信，為此未來的第四代移動通信系統也稱為“多媒體移動通信。

第四代移動通信不僅僅是為了因應用戶數的增加，更重要的是，必須要因應多媒體的傳輸需求，當然還包括通信品質的要求。總結來說，首先必須可以容納市場龐大的用戶數、改善現有通信品質不良，以及達到高速數據傳輸的要求。

8、頻率效率高

相比第三代移動通信技術來說，第四代移動通信技術在開發研製過程中使用和引入許多功能強大的突破性技術，例如一些光纖通信產品公司為了進一步提高無線網際網路的主幹帶寬寬度，引入了交換層級技術，這種技術能同時涵蓋不同類型的通信介面，也就是說第四代主要是運用路由技術(Routing)為主的網路架構。

由於利用了幾項不同的技術，所以無線頻率的使用比第二代和第三代系統有效得多。

按照最樂觀的情況估計，這種有效性可以讓更多的人使用與以前相同數量的無線頻譜做更多的事情，而且做這些事情的時候速度相當快。研究人員說，下載速率有可能達到5Mbps到10Mbps。

1、標準多

雖然從理論上講，3G手機用戶在全球範圍都可以進行移動通信，但是由於沒有統一的國際標準，各種移動通信系統彼此互不兼容，給手機用戶帶來諸多不便。因此，開發第四代移動通信系統必須首先解決通信制式等需要全球統一的標準化問題，而世界各大通信廠商會對此一直在爭論不休。

2、技術難

儘管未來的4G通信能夠給人帶來美好的明天，現已研究出來，但並未普及。據研究這項技術的開發人員而言，要實現4G通信的下載速度還面臨著一系列技術問題。

例如，如何保證樓區、山區，及其它有障礙物等易受影響地區的信號強度等問題。日本DoCoMo公司表示，為了解決這一問題，公司會對不同編碼技術和傳輸技術進行測試。另外在移交方面存在的技術問題，使手機很容易在從一個基站的覆蓋區域進入另一個基站的覆蓋區域時和網路失去聯繫。

3、容量受限

人們對未來的4G通信的印象最深的莫過於它的通信傳輸速度會得到極大提升，從理論上說其所謂的每秒100Mbps的寬頻速度（約為每秒12.5MB），比2009年最新手機信息傳輸速度每秒10KB要快1000多倍，但手機的速度會受到通信系統容量的限制，如系統容量有限，手機用戶越多，速度就越慢。據有關行家分析，4G手機會很難達到其理論速度。如果速度上不去，4G手機就要大打折扣。

4、其他

因為手機的功能越來越強大，而無線通信網路也變得越來越複雜，同樣4G通信在功能日益增多的同時，它的建設和開發也會遇到比以前系統建設更多的困難和麻煩。

例如每一種新的設備和技術推出時，其後的軟體設計和開發必須及時能跟上步伐，才能使新的設備和技術得到很快推廣和應用，但遺憾的是4G通信還只處於研究和開發階段，具體的設備和用到的技術還沒有完全成型，因此對應的軟體開發也會遇到困難；另外費率和計費方式對於4G通信的移動數據市場的發展尤為重要，例如WAP手機推出后，用戶花了很多的連接時間才能獲得信息，而按時間及信息內容的收費方式使用戶難以承受，因此必須及早慎重研究基於4G通信的收費系統，以利於市場發展。

整體而言，4G網路提供的業務數據大多為全IP化網路，所以在一定程度上可以滿足移動通信業務的發展需求。然而，隨著經濟社會及物聯網技術的迅速發展，雲計算、社交網路、車聯網等新型移動通信業務不斷產生，對通信技術提出了更高層次的需求。將來，移動通信網路將會完全覆蓋我們的辦公娛樂休息區、住宅區，且每一個場景對通信網路的需求完全不一樣。例如，一些場景對高移動性要求較高，一些場景要求較高的流量密度等，然而對於這些需求4G網路難以滿足，所以針對未來用戶的新需求，我們應重點探究更加高速、更加先進的移動網路通信技術。

第四代移動通信技術，具有較高的帶寬，因此呈現出高清圖片和視頻，滿足人們的使用需求。5G是為物聯網而生的。與其他的網路技術相比，5G通信網路的容量更大，同時保證了更快的上網速率。一般是通過智能終端連接網際網路設備進行網路傳輸。5G技術提供給物聯網更大的網路平台，因此滿足更大的運行需求。4G網路能夠提供給智能用戶一定的服務，但是不能根據物聯網產生的變化和需求及時地優化處理。5G通信網路所支持的終端設備要比4G通信網路支持的設備多出幾倍，同時保證了較低的能量消耗。5G通信網路解決了使用4G網路不能持續實時玩遊戲的情況。作為一個高效連接、能耗較低的通信網路體系，5G通信網路在網際網路技術不斷更新變革的前提下，網路、業務和管控都產生了一定的變化，導致相關產業的服務對象也有所改變。

網路信息的安全問題

儘管4G通信技術給人們的生活帶來了很大的便利，但是其中的網路安全問題直接影響著用戶信息的安全。這其中就存在著一些不法分子，假冒運營商，對通信用戶進行電信詐騙，或者製作一些有病毒的鏈接或簡訊，通信用戶一旦打開這些鏈接或簡訊，不法分子就會通過網路服務直接竊取用戶的話費或是銀行卡信息。而且還有一些計算機專業技術比較高的黑客，他們利用計算機技術就能盜取用戶的賬號和信息，並能夠通過身份驗證，直接進入到網路中，這些都對通信用戶的信息安全造成了威脅。另外，4G寬頻網路的連接客戶端數量有限，這也容易讓不法分子能夠監聽用戶的客戶端，還能修改用戶信息，使得網路連接的安全性降低。

移動終端中的安全問題

人們之間實現通信交流的關鍵要素就是移動終端，隨著4G技術的不斷發展和創新，移動終端也在不斷的更新中，形式變得越來越多樣化，傳統的移動終端只能接打電話，而現在的移動終端不僅能夠接打電話、收發簡訊，還能實現視頻通話，移動終端的功能擴展使得其中的安全技術也在不斷創新。隨著4G通信技術的不斷發展，越來越多的人使用智能手機，因此移動終端的用戶量越來越多，用戶與用戶之間的聯繫也越來越緊密，用戶對移動終端的存儲功能的要求也越來越嚴格，因此，這就需要相關企業對移動終端雲存儲空間進行不斷的升級，但是升級雲存儲也會有一定的風險問題，例如使終端不能有效抵抗病毒的入侵，因此越來越多的電信詐騙問題接踵而來。

認證系統中的安全問題

4G通信技術的不斷發展和創新，讓各種不法分子發現其技術的漏洞，直接或間接的危害了用戶的信息安全和財產安全，這時認證系統就顯得尤為重要。然而，認證系統並沒有受到廣大用戶的重點關注，導致網路中各種不良信息四處宣揚，影響用戶的網路健康追究其發生的根本原因，主要有以下幾點：第一，用戶數量呈增長趨勢，數量越發龐大，這對實名認證造成了不小的壓力，讓實名認證的工作更加複雜。此外，認證時間較長，用戶在等待過程中會失去耐心。第二，計算機網路技術的發展越來越快，實名認證技術也需要跟上網路技術的發展，難度也隨之加大。第三，無線網路類型比較多，沒有統一固定的網路模式，使得認證工作難以繼續進行。

EPON網路構架

EPON組網結構一共由三個部分組成，在用戶和通信供應商之間分別有終端設備、交換設備和電網局端設備。在傳輸線路中一共有64個傳輸幀，而每個傳輸幀又包括24個位元組，也就是192個bit數據，這個傳輸結構最大的傳輸距離可以達到20公里。而EPON傳輸線路又分為上下兩層，上層線路是應用時分復用方式進行傳輸，交換設備會在不同的傳輸時間將不同的信息傳輸到終端設備，以避免各種信息發生混淆；而下層線路則是採用廣播傳輸的方式實時傳輸，終端設備對不同信息進行甄別，選擇實時需要的信息進行接收。

TD-LTE網路構架

TD-LTE主要是從三個層面對網路信息進行布點規劃，其中核心層是為了提高傳輸數據的速度，減少用戶端到基站的傳輸時間；業務層是為了完成數據的處理和交換，在4G通信業務中，需要傳輸的數據信息非常多，業務層可以有效提升原來的傳輸速率，緩解接受數據的延時性；傳輸層主要是用來引用無源光網路，在OLT和NOU之間實現分光。其中ONU在上行埠應採用雙PON傳輸模式，在局端設備附近形成一個保護網，避免數據流失。

提高網路信息的安全性

為了有效提高4G通信技術的安全性，首先必須有安全性較高的網路技術，確保用戶的使用安全和信息安全，以此避免一些不法分子的侵入。其次可以更新密碼體制，傳統的密碼設置比較簡單，而且很容易被破解，因此，使用先進的密碼技術，讓密碼變得更加複雜，同時還加上簡訊驗證、指紋驗證等方式，讓一些網路黑客無從下手，最終確保用戶的通信安全和上網安全。除此之外，還要對用戶宣傳網路安全教育，提高用戶的信息安全警惕性，只有提高人們的安全意識，才能更好的保證網路通信技術的安全性，保證用戶的財產安全和信息安全。

提高移動終端的安全性

移動終端的安全問題直接影響了用戶的信息安全、通信安全，所以就要提高移動終端的安全性，同時對移動終端的系統進行改良。首先，就要對4G通信中的操作系統進行改良，採用科學性較高的訪問機制來實現遠程操控，嚴格管理用戶的移動終端，為各個用戶的移動終端建立起安全防護機制，確保信息通信的安全性。其次，改良移動終端的雲存儲功能，讓其不受外在因素的影響，阻擋病毒的入侵。最後，對移動終端的的系統進行改良，做好安全數據的接入，讓移動終端中的數據經過嚴格的監管之後才能流入用戶的終端中，減少不良信息的發布。

提高認證系統的安全性

提高認證系統的安全性也是有效解決4G通信技術的網路安全問題重要方式，儘管目前大部分的用戶所使用的4G通信網路已經通過了認證系統，然而就目前情況來看，手機應用市場上仍然有不少的萬能鑰匙軟體能夠破解網路密碼，這就說明了單一的密碼認證系統並不能完全的確保網路的安全，而且我國認證體系過於簡單，這時就需要高端的密碼技術和手段來更新認證系統，對於不同的網路通信技術，要做到有針對性的更新和改良，建立起科學的認證機制，讓認證系統的安全性大大提高。

手機網游是我國現在經濟組成的重要支撐行業之一，在手機網游的運作過程中便是應用了4G通信技術，手機網游的快速發展正是得益於4G通信技術的發展，讓人們在遊戲過程中的使用感覺更好，更加順暢和流利，並且高速度的4G通信技術也滿足了人們隨時隨地可以開始遊戲的需求，這表明4G通信技術給手機網游的發展提供了一定的機遇。

雲計算是我國當下正在重點鑽研的一個領域，其對於我國的進步和發展具有十分重大的意義，因為計算的信息量十分巨大，對雲計算便提出了更好的要求，在4G通信技術沒有研發出來以前，這一項工作將會浪費大量的人力物力和財力，但是4G通信技術的出現很好地彌補了這一方面的不足，大大提高了雲計算的效率。視頻直播也是同手機網游一般在當下掀起了很大的狂潮，但是視頻直播也需要強大的通信技術作為支撐，運用4G通信技術以後視頻直播變得更加方便和順暢。

5G大規模建設的同時，有不少用戶質疑4G網路在逐漸變慢。

2019年，曾有過一輪4G降速的傳聞。當時三大運營商稱從未接到過任何對4G進行限速的要求，也從未對用戶4G速率進行限制。

工信部信息通信發展司司長聞庫表示，工信部搭建了覆蓋全國的監測平台，通過技術手段監測4G網路速率。監測顯示，近年來全國4G平均下載速率持續提升，整體上未出現速率明顯下降的情況。

不過他也坦承，4G網路屬於共享網路，在區域內由所有用戶共享，速率會在區間內波動。網路體驗速率也會受到包括用戶數量、流量規模、網站訪問量等多種因素影響。比如在火車站、演唱會現場等用戶密集的地方，可能會造成暫時的體驗速率下降。

一位通信行業分析師認為，運營商在財力有限的情況下，已經將資金預算大規模投入到5G建設上，這樣就導致在4G網路的投資和運營費用上出現下滑。由於目前4G用戶仍舊遠遠超過5G用戶，這必然會加重現有4G網路的壓力，降低用戶在4G網路上的使用體驗。

另外一個趨勢是，隨著5G建設的大規模開展，運營商們還在逐步清退2G甚至3G網路，以騰出頻譜資源、降低運維費用。在清退2G和3G網路的過程中，要引導用戶向4G轉移，這進一步加大了4G網路的承載用戶數量和流量規模。