分析LTE寬帶移動通信網絡及關鍵技術

李偉強

（長訊通信服務有限公司 廣東廣州 510000）

分析LTE寬帶移動通信網絡及關鍵技術

李偉強

（長訊通信服務有限公司 廣東廣州 510000）

現(xiàn)代社會中，科學技術的不斷進步，使得人們在進行信息傳輸與交換的過程中越來越多的選擇通信網絡這種手段，隨著傳統(tǒng)移動通信的不斷進步，逐漸衍生出LTE寬帶移動通信。本文首先對LTE寬帶移動通信技術發(fā)展的安全性進行了分析，并在此基礎上，對LTE寬帶移動通信網絡的關鍵技術進行了探討，以供同行參考。

LTE；寬帶移動；通信網絡；關鍵技術

1 引言

目前，第三代移動通信網絡主要有CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA三種主要的網絡制式。在多媒體業(yè)務、終端等各個方面逐漸出現(xiàn)了難以與時代需求相適應的發(fā)展狀態(tài)。隨著科學技術的不斷進步以及移動通信網絡的快速發(fā)展，將通信網絡的融合以及長期演變作為主要的目標，逐漸出現(xiàn)了LTE寬帶移動通信網絡。從某種程度上來說，LTE寬帶移動通信網絡已經初步具備商用的能力；其作為下一代演變的移動通信網絡，在現(xiàn)階段存在的多制式網絡基礎之上，將業(yè)務融合作為主要的目標，從而為服務客戶提供一個更加全面的寬帶移動通信網絡。

2 寬帶移動通信技術發(fā)展的安全性

通常來說，將LTE分為兩種雙工模式，即FDDLTE和TDDLTE；LTE能夠使頻譜效率與數(shù)據傳輸?shù)乃俣鹊靡燥@著地增加，其峰值速率上行能夠達到50Mbps，下行100Mbps。因此，其與3G網絡相比，在速度方面能夠提升10倍以上。

在寬帶移動通信中，多種技術的相互融合能夠使網絡的吞吐量得以提高，這不僅能夠使上網的速度得以明顯的改善，而且對于網絡漏洞以及安全問題的減少也有著十分重要的作用。LTE寬帶移動通信擁有屬于自己的安全體系，技術網絡的IP化能夠為各種網絡提供相關的幫助。在寬帶移動通信的安全方面，國際相關組織以及有關的學者都對此開展了一定的研究。3G網絡的不斷發(fā)展衍生了LTE，在安全性方面，LTE基本上保留了3G網絡中合理的安全性能，例如，網絡與終端的雙向認證。

3 通訊技術的演進

移動通信在從2G向3G再到LTE不斷演進的過程中，其技術演進方向從圖1中可以看出是載頻帶寬由窄帶向寬帶不斷發(fā)展，移動通信網絡也逐漸由以語音為主導的網絡向數(shù)據的高速傳輸為主的網絡發(fā)展，LTE寬帶移動通信網絡能夠以PS的全業(yè)務為基礎來實現(xiàn)數(shù)據傳輸?shù)母咚俾剩湎螺d的峰值速率能夠達到100Mbps，傳統(tǒng)的語音業(yè)務能夠為其提供QoS傳輸保障，這對于數(shù)據及信息的實時性與安全性的保障有著十分重要的現(xiàn)實意義。

3.1 LTE組網

從圖2中能夠看出，LTE組網主要具有以下幾個特點：

（1）扁平化：與2G/3G網絡相比，LTE網絡結構沒有無線控制層（RNC/BSC），eNB能夠直接對核心網（MME/xGW）進行連接，網絡結構從總體上來說呈扁平化的狀態(tài)。

（2）網狀組網：相鄰的eNB之間自組網，MESH網絡結構。

（3）全IP化：主要傳輸方式為以太網；eNB之間的通信要經過X2接口，對于小區(qū)間移動資源的優(yōu)化管理有著重要作用，這樣的全IP化，扁平化的網狀組網能夠使eNB集成更多的功能塊，包括：媒體接入層（MAC）、分組數(shù)據匯聚協(xié)議（PDCP）、物理層（PHY）、移動鏈路控制（RLC）、小區(qū)間移動資源管理（RRM）、移動資源分配和調度等。

圖1 LTE與移動通信網絡的演進

圖2 LTE組網示意圖

3.2 LTE網絡的設計要求

為了能夠使相關用戶對于移動網絡的高速率、實時性以及全業(yè)務的需求得以滿足，在設計方面，LTE需要對以下幾個方面進行考慮：

（1）更加靈活的信道寬帶需求。在信道寬帶的需求方面，LTE網絡比較靈活，可以是 1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz等，這樣一來對于現(xiàn)有頻率的使用十分有利。

（2）更低的無線網時延。一般來說，單向用戶面的時延會低于5ms，控制面的時延通常不超過100ms。

（3）全分組域業(yè)務。其能夠為傳統(tǒng)的電信業(yè)務提供QoS傳輸，也就是說，其能夠為客戶提供2G或者是3G網絡的基本數(shù)據以及語音服務。

（4）頻譜效率更高。一般下行要比WCDMA R6提高3～4倍，上行頻譜效率比R6提高2～3倍。

4 LTE寬帶移動通信網絡的關鍵技術

4.1 LTE寬帶移動通信網絡技術的特點

LTE移動寬帶通信技術與3G網絡相比主要具有下列幾個技術特點：①在速率方面，LTE寬帶移動通信更快，下行峰值速率為100Mbps、上行為50Mbps，這種傳輸速率與其他制式的移動通信相比具有更大的優(yōu)勢；②LTE寬帶移動通信技術通過對分組交換手段的利用，能夠轉換整體的結構，從而使LTE寬帶移動通信分組域的目的得以實現(xiàn)；③LTE寬帶移動通信的QoS機制能夠使LTE業(yè)務的順利開展得以保證。同時，通過對良好的設計系統(tǒng)進行充分地利用并對Qos保護進行不斷地完善，能夠使得VoIP的服務質量得到切實地保證；④對于無線網絡時延的降低有著重要的作用；⑤能夠在基站位置保持不變的狀態(tài)下對領域邊界的比特速率進行增加。

4.2 正交頻分復用技術

在LTE寬帶移動通信網絡中，OFDM就是所謂的正交頻分復用，其技術具有以下幾個特點：①對于多徑干擾抑制的實現(xiàn)意義重大；②在頻譜擴展使用方面，其更加地靈活；③受到頻率偏差的影響，例如多普勒頻偏，很有可能會造成本地接收與異地發(fā)射之間產生正交性的干擾破壞。OFDM技術能夠通過大量的窄帶子載波來使多載波傳輸?shù)靡詫崿F(xiàn)。將循環(huán)前綴應用到LTE寬帶移動通信網絡中，能夠對移動網絡傳輸環(huán)境中的多徑效應進行有效地對抗，而且還能夠解調與調制快速傅立葉反變換與快速傅立葉變換，從而使系統(tǒng)的復雜性得以簡化，另外，為了能夠使不同時延而造成的符號間的干擾得以有效地預防，在LTE寬帶移動通信網絡中對CP（CyclicPrefix）進行了利用。

4.3 跨小區(qū)間的鏈路自適應，資源管理與干擾協(xié)調

以用戶所在的地理位置為依據來對頻帶資源進行分配，從而使小區(qū)間的干擾降低，使鏈路穩(wěn)定性得以提高，并實現(xiàn)多小區(qū)頻譜效率的優(yōu)化。

4.3.1 靜態(tài)鄰小區(qū)干擾協(xié)調與功率控制

①小區(qū)間的干擾能夠使小區(qū)邊緣的頻譜效率得以降低；②將小區(qū)間干擾協(xié)調（ICIC）和功率控制（PC）結合在一起能夠使干擾得到一定程度地降低；③上行功率的控制：終端UE在對本小區(qū)與鄰小區(qū)的路損計算完成之后，與路損差相結合來對補償因子進行計算；④部分頻率復用：系統(tǒng)對頻率資源分成兩個復用集，一個為頻率復用因子大于1的頻率集合，在邊緣用戶（CEU）的調度中應用；一個頻率復用因子等于1的頻率集合，應用在中心用戶（CCU）的調度過程中。

4.3.2 動態(tài)鄰小區(qū)干擾協(xié)調

①LTE對于同頻組網下動態(tài)小區(qū)間的干擾協(xié)調有著重要的作用；②任何小區(qū)都能夠通過X2消息來對強干擾指示（HII）發(fā)送至相鄰的小區(qū)，對小區(qū)進行事先控制，避免對相鄰小區(qū)資源調度產生干擾；③還可以通過X2消息發(fā)送過載指示（OI）至相鄰的小區(qū)，當相鄰的小區(qū)收到OI報告后會采取自降干擾措施，例如對本小區(qū)的發(fā)射功率進行降低。

5 LTE寬帶移動通信網絡技術的應用

隨著我國經濟發(fā)展水平的不斷提高，科學技術的不斷進步，移動支付、移動社交等移動互聯(lián)網技術得到了繁榮的發(fā)展，并且伴隨著智能手機與平板電腦等移動互聯(lián)網終端的應用范圍的不斷擴大，網絡技術的落后阻礙了移動寬帶時代的真正到來。為了能夠突破這一阻礙，一方面，蜂窩移動通信網絡開始向著更高速率、更高頻譜利用率的LTE網絡升級；另一方面，將LTE網絡與WiFi網絡結合在一起，也成為該領域研究的重要方向。LTE寬帶移動通信網絡技術由于自身所具有的高速移動性、實時性、高速率以及全業(yè)務等優(yōu)點，使寬帶移動網絡能夠在眾多領域進行推廣與應用，例如遠程醫(yī)療、虛擬導航、遠程多媒體教學、虛擬現(xiàn)實、遠程地理應用以及應急等各個領域。

6 結語

科學技術的快速發(fā)展與進步，促進了移動網絡由2G向3G再到LTE寬帶移動通信網絡的發(fā)展，使人們的生活發(fā)生了極大的改變?，F(xiàn)階段，LTE寬帶移動通信網絡技術被大眾應用得還不夠廣泛，本文主要針對LTE寬帶移動通信技術的安全性以及其關鍵技術進行了一定的探討，以期能夠為LTE寬帶的發(fā)展及更好地應用提供一定的幫助，使LTE寬帶移動通信網絡技術能夠得到更大的突破與發(fā)展。

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[3]彭銳.寬帶移動移動網絡（LTE）專利分析與對策研究[D].北京：北京化工大學，2010.

TN929

A

1004-7344（2016）11-0255-02

2016-3-25

李偉強（1985-），男，漢族，本科，主要從事移動通信相關工作。