◆牛玉冰

4G网络技术的安全性探讨

◆牛玉冰

（珠海广播电视大学 广东 519000）

近些年来，随着社会经济的不断发展，通信行业也迎来了发展的黄金时期，加上数据量越来越大，人们对移动通信网络的要求越来越高，导致现有的第三代和第二代通信网络不能满足用户需求。面对这样的形势，发展先进的移动通信技术，提升网络的能效，满足用户需求成为了首要问题。于是第四代移动通信系统应运而生，也成为通信行业发展的主要方向，将4G网络应用于人们的日常生活中也成为了通信人必须要做的事。本文先介绍4G通信系统的网络架构和关键技术，然后分析4G通信系统的安全性问题及其优势，最后展望4G通信系统的安全性前景。

安全性；通信系统；4G；网络架构；关键技术；发展前景

1 4G通信系统的网络架构

由于结构和功能的不同，4G网络是按层次划分的，按照功能主要划分为应用层、中间缓冲层和物理网络层。应用层是整个4G网络中的顶层，物理网络层是底层，中间缓冲层为应用层和物理层中间的第二层。这三个层次中每一层都有其明确的功能，这也保证了4G网络的正常运行，三个层次互相协调，使4G网络以良好的状态为用户提供服务。4G通信系统中的三个层次通过开放互联的网际协议进行连接，主要完成用户网络的快捷接入，也要为新诞生的应用和服务提供良好的平台，为开发者提供良好的环境，促进市场良性竞争，也保证能够为用户提供高质量的服务，还有在不同频带之间能通过4G网络进行良好的转换，能在多种环境下为用户提供各种服务，最后4G通信系统还能够为用户提供更好的网络环境和信号质量，也提升了4G通信系统的竞争力，促进4G的进一步发展。不同的运营商有不同的4G标准，服务模式也不尽相同，这都展现了4G通信系统在结构和功能上的强大之处。所以，4G有着十分明显的优势，并且能够保障用户的需求和服务质量。

2 4G通信系统中的关键技术

经过几代通信系统的发展，移动通信技术的发展也有了质的飞跃，而且还在以惊人的速度继续发展。相比于前三代通信系统，第四代通信系统有了质的改变,结构和功能都十分完善，但是通信技术比前几代更加复杂，单靠一种技术不能支撑其整个庞大的系统,需要有多种技术的协同使用才能实现其功能。目前，4G通信系统所提供的服务已经被广大用户所接受,4G也正在逐渐改变人们的生活,4G也将会让移动通信系统拥有更加良好的发展前景。

首先是正交频分复用技术（OFDM），也是4G网络的核心技术，其功能是其他技术不能相比的，功能和实用性极佳。由于4G系统采用了正交频分复用技术，大部分的客户能够接受4G网络，这种技术开辟了实现高效的抗干扰技术和提高频带利用率的新路径。这种技术的优势主要体现在两点，第一点是频谱效率高，信号的相邻子载波之间能够有一部分进行重叠，所以能够节省大量的带宽资源，在频谱资源有限的情况下能够发挥比较大的作用；第二点是抗干扰和抗衰落的能力较强，用户的信息被加载到多个子载波上进行传播，单个载波传输信号的时间变长，能够抵抗信道的快衰落和脉冲噪声。

第二个是智能天线技术，目前使用智能天线技术的地方也比较多，其在信号的处理和整合方面有很大的优势。智能天线技术在整个波束间不存在切换的自适应阵列或多波速天线技术。自适应阵列过程将大量天线接收到的信号进行处理整合，能够提高无线增益和分集增益。

第三个是移动IPv6技术。第四代移动通信网络的核心网络是全IP网络，信号在不同频率之间能够实现无缝连接，减小信号失真，4G完全使用IPv6协议，有以下几个特点:第一是IPv6协议地址是128比特，所以地址空间较大，每个网络设备能够拥有唯一一个IP地址，可以保证未来一段时间内IP地址的充足；第二是IPv6有多个层次，所以在路由聚合方面有优势，路由选择到互联网的效率提高；第三是能够更加有效地处理移动性，也拥有比较完善的安全机制；第四是IPv6的包头数据字段较少，支持包头校验，更加有效率，而且游标记字段还能提供流量区分；第五是IPv4版本包头的选项字段由IPv6新的扩展包头替代，能够提供更加灵活的功能和服务；第六是多种过渡机制保证从IPv4到IPv6平稳过渡。

3 4G通信系统的优势

IPv6由于其优秀的技术和便捷的服务获得了人们的关注，已经拥有大量的用户。IPv6移动通信系统的优势表现在以下几点:

首先是通信速度快，相对于前几代通信系统来说，4G移动通信系统运用了多种先进的技术，这些技术功能强大，并且使用得当。网络架构的核心技术是路由技术，将交换层级技术引用进来。多种技术融合在一起并同时并入类型不一的通信接口，使得移动网络的速度有了质的飞跃，无线网络的传输速度是手机网络地十几到几十倍。

第二是通信灵活。4G网络技术的广泛应用将会为用户带来极大地便利，由于速度提升，流量降价等。用户不需要担心流量不够用或者是信号不好无法加载，也不用受到固定网线的限制，也不需要依赖WiFi，能够实现随时随地使用手机登移动终端进行视频通话、文件的传输以及其他服务，在享受服务时更加便捷，所以4G广泛使用将是广大用户的福音。

第三是智能性增强。4G网络除了满足用户语音通话和视频通话的需求之外，还要能为用户提供资料上传（例如图片、文件、影像等），并且还能够满足用户其他的对于服务的要求，比如在线网络游戏等，在远程教育和远程医疗方面也能发挥重要作用。4G移动通信网络一方面满足人们对信息交换实时性的要求，另一方面智能化4G网络能够对周围环境进行感知，并且做出提示。

第四是增值业务。4G移动通信网的网络技术更加先进，并且是使用先进技术全新打造的通信网络。4G网络能够提供数字语音通信、数字广播等增值业务。

第五是兼容性好。4G的兼容性比其他网络更强，设备终端种类更加复杂，能够和多种网络进行互联，用户的使用成本比较低，4G网络的接口能够接纳多种终端设备，用户从而能够实现全球漫游。构建4G网络时可以以3G技术的基础上进行。

4 4G通信系统的安全性发展前景

中国移动、联通和电信已经在2013年取得了工信部发放的4G牌照，允许经营4G业务。目前，我国的TD-LTE已经基本成熟，4G网络也已经逐渐应用于人们的日常生活中，人们通过4G网络能够进行即时通信、视频通话、上网、购物等，4G对终端设备的兼容性也使大量用户能够使用4G网络，并且不需要太大的成本。人们能够通过4G网络了解周边环境的状况，了解天气和道路交通等情况来保证自己出行畅通；教师和学生可以通过基于4G网络的远程教育来进行学习，实现师生之间的互动，教师能够通过4G网络对学生的状态进行关注，学生通过4G网络能够方便自己的学习；通过4G网络救护车能够精准地找到病人的位置，进行及时治疗，通过远程医疗实现对病人的会诊；在工作中，可以通过4G网络召开视频会议；在生活中，可以通过4G网络观看高清视频和直播，能够实现流畅的观看；4G网络也能够使人们的生活更加智能化，能够满足人们的个体需求，可以按需提供服务；4G网络的宽带接入速率高，通信功能丰富，还能够降低能耗保护环境。在满足应用的同时，4G网络技术的安全性也需要高度关注。在购物中防止钓鱼网站的欺骗，上网时需要保护好应用账号密码，以防被盗取。

5 结束语

目前，高新技术发展日新月异，通信产业是高新技术产业中重要的一部分，不断调整产业结构，发展新型通信技术，加快系统发展速度，适应时代的发展和用户的需求。4G网络具有较高的传输速度，技术也比较先进，能够为用户提供更加便捷和多样化的高品质服务。目前全球有很多国家都在大力开展4G网络的建设和技术开发，4G网络必将会得到广泛的应用。

[1]董洁.关于4G技术在通信工程中的应用探讨[J].中国新通信，2014.

[2]李山，李娜.4G网络技术及应用[J].计算机光盘软件与应用，2013.

[3]王勇.4G网络技术及应用的研究[J].信息通信，2014.

[4]陈海龙.4G网络技术及应用研究[J].计算机光盘软件与应用，2014.

基金:广东省“粤教云”重点课题。

课题名称:基于兴趣簇的云流媒体系统模型的研究。

课题编号:2015yjyz016