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（東北石油大學(xué)，1 633318）

0 引言

3G 的出現(xiàn)使移動(dòng)通信前進(jìn)了一大步,相對(duì)于2G,它能夠提供更大的容量、更佳的通信質(zhì)量并且支持多媒體應(yīng)用。但是3G 系統(tǒng)尚有很多需要改進(jìn)的地方,例如:（1）缺乏全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn);（2）所采用的語(yǔ)音交換架構(gòu)仍承襲了第二代(2G)的電路交換,而不是純IP 方式;（3）流媒體(視頻)的應(yīng)用不盡人意;（4）數(shù)據(jù)傳輸率也只接近于普通撥號(hào)接入的水平,更趕不上x(chóng)DSL 等。3G 面臨的致命缺點(diǎn)就是移動(dòng)無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)的空中接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。相對(duì)于3G 而言,第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4G)在技術(shù)和應(yīng)用上將有質(zhì)的飛躍,而不僅僅是在第三代移動(dòng)通信的基礎(chǔ)上再加上某些新的改進(jìn)技術(shù)。

隨著3G 網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及，人們的上網(wǎng)速度快了、手機(jī)信號(hào)好了、電子產(chǎn)品的品種也越來(lái)越豐富了。3G 網(wǎng)絡(luò)的普及給我們的生活帶來(lái)了各種便利，我們可以坐在車(chē)上辦公，可以進(jìn)行視頻會(huì)議。種種的好處，都是因?yàn)?G 帶給我們的網(wǎng)絡(luò)的便利。慢慢的人們已經(jīng)不滿(mǎn)足于3G 的現(xiàn)狀，人們向往著4G 網(wǎng)絡(luò)的普及。本文通過(guò)對(duì)3G 和4G 網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)方面的對(duì)比來(lái)向人們展示3G 和4G網(wǎng)絡(luò)的不同之處。

1 3G 和4G 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施

通過(guò)從3G 向4G 發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商將對(duì)其基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行變革。從語(yǔ)音及數(shù)據(jù)類(lèi)交付拓?fù)浒l(fā)展成多媒體及娛樂(lè)交付拓?fù)?。新拓?fù)溽槍?duì)各種不同用戶(hù)及使用情境進(jìn)行了優(yōu)化。利用small cell覆蓋現(xiàn)有宏蜂窩拓?fù)涞男盘?hào)盲區(qū)，運(yùn)營(yíng)商和用戶(hù)將通過(guò)更好的無(wú)線(xiàn)電頻譜效率及頻譜再利用獲得更高的數(shù)據(jù)速率。

2 3G 和4G 的多址接入技術(shù)

3G 系統(tǒng)采用碼分多址技術(shù)，對(duì)擴(kuò)頻碼的選擇也就變得很重要。IS-95 系統(tǒng)中采用了64位Walsh 函數(shù)作為擴(kuò)頻碼，前向信道的性能可以得到保證但反向信道性能還不盡如人意。3G 系統(tǒng)主要以CDMA 為核心技術(shù)。CDMA 是將相互正交的不同碼分配不同的用戶(hù)。4G 系統(tǒng)的核心技術(shù)OFDM 屬于多載波雕制（MCM）。

3 3G 和4G 網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)參數(shù)

下面我們從開(kāi)始時(shí)間、典型標(biāo)準(zhǔn)、頻帶范圍、帶寬、多址技術(shù)、核心網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)類(lèi)型、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)速率、接入方式、交換方式、前向糾錯(cuò)碼、模塊設(shè)計(jì)、協(xié)議和移動(dòng)臺(tái)速率等參數(shù)來(lái)對(duì)3G 和4G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)比。

4 3G 和4G 網(wǎng)絡(luò)的通信格局

3G 網(wǎng)絡(luò)屬于分層結(jié)構(gòu)，通常分為核心網(wǎng)、接入網(wǎng)和用戶(hù)設(shè)備三層。核心網(wǎng)又分為電路網(wǎng)和分組網(wǎng)兩個(gè)服務(wù)區(qū)域。用戶(hù)設(shè)備通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)限接口與接入網(wǎng)進(jìn)行連接。它分為三種工作模式，單載波頻分雙工、多載波頻分雙工和時(shí)分雙工方式。

4G 將采用全數(shù)字全I(xiàn)P 技術(shù)，使用單一的蜂窩核心網(wǎng)取代密密麻麻的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部及邊緣智能化向全網(wǎng)智能化進(jìn)行發(fā)展。核心網(wǎng)分為各種接入方式，例如IEEE802.11a、WCDMA、Bluetooth、HyperLAN 等。每個(gè)用戶(hù)設(shè)備可以擁有一個(gè)唯一的號(hào)碼，通過(guò)分層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)間的互操作，這種結(jié)構(gòu)使得多種業(yè)務(wù)能透明地與IP 核心網(wǎng)連接,具有較好的通用性和可擴(kuò)展性。4G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

5 3G 和4G 網(wǎng)絡(luò)的性能

3G 系統(tǒng)實(shí)際所能提供的最高速率也只有384kbps（雖然標(biāo)稱(chēng)最高速率為2Mbps），不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，而4G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的目標(biāo)速率是100Mbps。4G 系統(tǒng)的容量至少為3G 系統(tǒng)的10倍。4G 系統(tǒng)下行信道的最高速率將達(dá)100Mbps，因此移動(dòng)終端下載文件的速度將比3G 系統(tǒng)快得多。3G 使用1.8-2.5GHz 的頻率，其頻譜效率只有2bps/Hz，頻率資源不夠豐富，而4G 使用2-8GHz 的頻率，其頻譜效率應(yīng)達(dá)到5bps/Hz，能夠滿(mǎn)足手機(jī)用戶(hù)的日益增長(zhǎng)。從目前3G 的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，地區(qū)覆蓋方面存在著許多技術(shù)問(wèn)題，而4G 可在不同接入技術(shù)之間進(jìn)行全球漫游與互通，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫通信，另外4G 還可以在DSL 和有線(xiàn)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)。

6 3G 和4G 網(wǎng)絡(luò)的安全規(guī)定

3G 的安全規(guī)定：

·3G 業(yè)務(wù)中，除了需要緊急呼叫服務(wù)外，其余的業(yè)務(wù)接入都需要一個(gè)有效的USIM，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)決定緊急呼叫是否需要提供USIM。

·對(duì)業(yè)務(wù)提供者來(lái)說(shuō)可以在業(yè)務(wù)開(kāi)始、傳送期間來(lái)驗(yàn)證用戶(hù)的合法性，以防止入侵者通過(guò)偽裝或誤用權(quán)限來(lái)接入3G 業(yè)務(wù)。

·對(duì)于業(yè)務(wù)服務(wù)者來(lái)說(shuō)應(yīng)防止越權(quán)修改用戶(hù)業(yè)務(wù)，防止越權(quán)修改某些信令數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，特別是在無(wú)線(xiàn)接口上。

·在執(zhí)法領(lǐng)域中，業(yè)務(wù)提供者將會(huì)依國(guó)家相關(guān)法律提供合法的竊聽(tīng)，3G 可以為執(zhí)法機(jī)構(gòu)提供檢測(cè)和竊聽(tīng)每一個(gè)呼叫和呼叫嘗試，和其它服務(wù)。

4G 的安全規(guī)定：

·可用性 availability

保證網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)不會(huì)被破壞或中斷，例如惡意攻擊

·互操作性 interoperability

確保安全解決方案能夠避免互操作性問(wèn)題，例如通過(guò)使用適用于大多數(shù)下一代網(wǎng)絡(luò)

應(yīng)用和服務(wù)場(chǎng)景的通用解決方案

·易用性 usability

可以讓最終用戶(hù)容易使用安全功能和服務(wù)

·QoS 保證 QoS guarantee

類(lèi)似加密算法的安全解決方案應(yīng)該滿(mǎn)足語(yǔ)音和多媒體業(yè)務(wù)的QoS 限制

·低成本高效益 cost-effectiveness

盡量減少安全方案帶來(lái)的額外費(fèi)用，使之低于威脅風(fēng)險(xiǎn)的成本

·靈活性 flexibility

安全體系結(jié)構(gòu)必須足夠靈活，以適應(yīng)未來(lái)的威脅、自身的脆弱性和不斷變化的的安全要求

7 3G 和4G 網(wǎng)絡(luò)作為運(yùn)營(yíng)產(chǎn)品提供的服務(wù)

無(wú)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)商正在積極尋求手機(jī)之外的新產(chǎn)品市場(chǎng)機(jī)會(huì)，種類(lèi)眾多的消費(fèi)電子產(chǎn)品將可以作為3G/4G 無(wú)線(xiàn)服務(wù)接入終端，助燃無(wú)線(xiàn)服務(wù)市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)大。分析指出，多達(dá)20 類(lèi)的消費(fèi)電子終端將嵌入 3G/4G 無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)，運(yùn)營(yíng)商將可以通過(guò)這些終端提供數(shù)據(jù)和媒體服務(wù)。這些具有3G/4G 無(wú)線(xiàn)連接性的消費(fèi)電子終端在美國(guó)的市場(chǎng)存量在2014年將達(dá)到1 億部的規(guī)模，為無(wú)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)商催生出新的市場(chǎng)空間。美國(guó)市場(chǎng)將有840 萬(wàn)部帶有3G/4G 連接功能的消費(fèi)電子終端，其中超過(guò)半數(shù)是消費(fèi)者筆記本電腦。到2010年，具有3G/4G 連接功能的無(wú)線(xiàn)消費(fèi)電子終端市場(chǎng)存量規(guī)模將幾乎翻倍，達(dá)到1660 萬(wàn)部；到2014年將達(dá)到1.1 億部。

8 3G 和4G 系統(tǒng)所面臨的問(wèn)題

在高速發(fā)展的過(guò)程中，3G 技術(shù)這個(gè)領(lǐng)域不可避免地出現(xiàn)了一些問(wèn)題。其中比較突出的就是服務(wù)的問(wèn)題與普及的難度。在商業(yè)化的道路上，商家之間的競(jìng)爭(zhēng)廣告的宣傳之中無(wú)不在對(duì)消費(fèi)者進(jìn)行承諾，宣傳各自產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)用戶(hù)滿(mǎn)懷期待的使用之后發(fā)現(xiàn)其中問(wèn)題的時(shí)候，目前的各大運(yùn)營(yíng)公司還缺乏確保售后服務(wù)的能力。

4G 系統(tǒng)面臨的問(wèn)題是：資費(fèi)不是貴而是起點(diǎn)高。一定要牢記，要從以往3G 主推低端用戶(hù)的營(yíng)銷(xiāo)觀念中轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)，3G 用戶(hù)定位就是中高端用戶(hù)，關(guān)鍵是找準(zhǔn)目標(biāo)客戶(hù)群體；對(duì)渠道轉(zhuǎn)型過(guò)程中遇到的困難，要積極給予幫助，要引導(dǎo)渠道發(fā)展新業(yè)務(wù)，只有轉(zhuǎn)型成功，才能帶來(lái)好的發(fā)展。

9 結(jié)論

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，我們也得到了各種實(shí)惠。從3G 技術(shù)的普遍應(yīng)用我們就可以感受的到。4G 技術(shù)并不脫離之前的通信技術(shù)，它以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)最新的通信技術(shù)及設(shè)備來(lái)保證更好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。縱觀通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，我們相信，第四代技術(shù)將會(huì)帶給我們更好的多媒體服務(wù)。

目前雖然4G 網(wǎng)絡(luò)仍然處于起步階段，運(yùn)營(yíng)商們還在全力打造他們的4G 網(wǎng)絡(luò)，但是我們通過(guò)本文對(duì)3G 和4G 網(wǎng)絡(luò)的對(duì)比，可以讓人們更加明白的了解3G和4G網(wǎng)絡(luò)在本質(zhì)上存在的區(qū)別。對(duì)于我國(guó)的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，4G 還很遙遠(yuǎn)。雖然中國(guó)移動(dòng)的4G 運(yùn)營(yíng)商正在急行軍，不過(guò)距離我國(guó)真正發(fā)放4G 牌照還有很長(zhǎng)的時(shí)間。本文將未來(lái)的4G 網(wǎng)絡(luò)和目前基本普及的3G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了對(duì)比，一方面普及了我們對(duì)3G 和4G 網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知，另一方面也讓我們明白了，未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)將會(huì)是什么樣子。

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