【正文】 大城市。基于第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的“醫(yī)學(xué)影像遠(yuǎn)程服務(wù)”能夠使醫(yī)療資源共享，擴(kuò)大專(zhuān)家技術(shù)的輻射范圍，提高基層醫(yī)療水平，使國(guó)家醫(yī)療 技術(shù)資源全社會(huì)共享，使“人人享有平等醫(yī)療”成為現(xiàn)實(shí)。 3G 網(wǎng)絡(luò)給“醫(yī)學(xué)影像遠(yuǎn)程服務(wù)”提供高速的網(wǎng)絡(luò)多媒體傳輸，再加上分布式數(shù)據(jù)管理和集成信息平臺(tái)，為醫(yī)患之間提供高質(zhì)量的無(wú)損壞的醫(yī)學(xué)影像傳輸。只要在有 3G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋的城鄉(xiāng)或農(nóng)村，通過(guò)手機(jī)就能與專(zhuān)家進(jìn)行交流，除了文字和語(yǔ)音的溝通，醫(yī)生更能通過(guò)患者實(shí)時(shí)視頻來(lái)做出更精確的診斷。 六 第四代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 4G 通信技術(shù)的日新月異，的確給我們帶來(lái)了不少享受。隨著數(shù)字通信與多媒體業(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)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 2020 倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿(mǎn)足幾乎所有用戶(hù)對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。 最早的移動(dòng)通信電話(huà)采用的是模擬蜂窩通信技術(shù)，但是它的通信范圍很有限，效果較差，保密性也不好，于是出現(xiàn)了第二代也是比較流行的蜂窩網(wǎng)，一般采用 GSM 或 CDMA 技術(shù)，它提供了較為低速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但是由于沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，移動(dòng)通信系統(tǒng)互不兼容，這為用戶(hù)帶來(lái)了 很多的不便，之后又推了介于 2G 和 3G18 之間的 EDGE 技術(shù)，允許高達(dá) 384Kbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率。而在通信技術(shù)的不斷發(fā)展中， 3G 逐漸成為主流， 3G 的主要技術(shù)是 WCDMA 它能為用戶(hù)提供 2Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率，由于有效的利用寬頻帶， WCDMA 能有效的處理聲音，圖像等。但是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)還存在不少問(wèn)題，比如如何快速獲取自己需要的信息，如何更好的為用戶(hù)提供服務(wù)而不是騷擾，如何在不同的終端之間更好的協(xié)同工作，解決這些問(wèn)題即是 4G 網(wǎng)絡(luò)的要求。 4G 通信網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 目前有幾種技術(shù)正在競(jìng)爭(zhēng)成為第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)最終 采用的技術(shù)。其中OFDM 和 MCCDMA 是物理接口可能采用的技術(shù)；全 IP 和 WLAN 是高層的主要競(jìng)爭(zhēng)者。 正交頻分復(fù)用（ OFDM） 正交頻分復(fù)用 (OFDM， Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一種特殊的多載波傳輸方案，它既可以看作是一種調(diào)制技術(shù)，也可以看作是一種復(fù)用技術(shù)，它能最大程度的提高物理層信息傳輸?shù)目煽啃??；驹硎且粋€(gè)大的無(wú)線信號(hào)被劃分為若干小信號(hào)，然后分別在不同的頻率上傳輸?shù)浇邮斩?。它能滿(mǎn)足的 4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)最主要要求：覆蓋遠(yuǎn)，大容 量，最小成本下得 QOS保證。OFDM的載波是相互正交的，所以信號(hào)之間不會(huì)產(chǎn)生干擾。 為了增加系統(tǒng)的容量， OFDM 采用于與 MIMO 相結(jié)合的方式，通過(guò)增加發(fā)送和接收的天線個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 MIMO 天線原理如下圖： 發(fā) 射 天 線 接 收 天 線 圖 61 MIMO 天線系統(tǒng)原理 MIMO可以抗多徑衰落，但存在頻率選擇性衰落的缺點(diǎn)。如果在 OFDM的基礎(chǔ)上合理開(kāi)發(fā)空間資源，也就是 MIMO+OFDM，就可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。 OFDM由于碼率低和加入了時(shí)間保護(hù)間隔而具有極強(qiáng)的抗多徑干擾能力。由于 多徑時(shí)延小于保護(hù)間隔，所以系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾，這就允許單頻網(wǎng)絡(luò) (SFN)（可以用于寬帶 OFDM系統(tǒng)，依靠多天線來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用由大量低功率發(fā)射機(jī)組成的發(fā)射機(jī)陣列消除陰影效應(yīng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)完全覆蓋。 19 這兩種技術(shù)已經(jīng)成為目前 4G的研究熱點(diǎn)。 MCCDMA 多載波碼分多址 (Multi Carrier Code Division Multiple Access)是將 OFDM 和 CDMA 相結(jié)合 ,使之同時(shí)具有這兩者的優(yōu)點(diǎn)的新型技術(shù)，基于 CDMA 和 OFDM 相組合的多載波碼分多址系統(tǒng) (MC2CDMA)作為一 種多載波多址通信方式 , 具有頻譜效率高、數(shù)據(jù)傳輸率高、抗頻率選擇性衰落等特點(diǎn) ,非常適宜于無(wú)線高速數(shù)據(jù)傳輸。它采用擴(kuò)頻碼對(duì)原始數(shù)據(jù)擴(kuò)頻后將每一碼片調(diào)制到不同的子載波上 ,即在頻域完成擴(kuò)頻 ,可以獲得頻率分集的效果。 它的工作思想是： MCCDMA 先將原始數(shù)據(jù)流復(fù)制成 N 路并行數(shù)據(jù) ,每一路數(shù)據(jù)乘以長(zhǎng)度為 N 的頻域擴(kuò)展碼的一位 ,再調(diào)制到互相正交的子載波上傳輸。這一技術(shù)能有效地抗多徑引起的符號(hào)間串?dāng)_ (ISI),并具有頻率分集的優(yōu)點(diǎn) ,在移動(dòng)通信領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。 全 IP（ AllIP）網(wǎng)絡(luò) 全 IP移動(dòng)通信網(wǎng) (A11． p Mobile Network)是因特網(wǎng) IP技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)迅速發(fā)展相結(jié)合的產(chǎn)物。第三代移動(dòng)通信和第三代以后的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)都將向全I(xiàn)P移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，這將是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的一次重大變革。全I(xiàn)P移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念是將各種無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)和接入手段的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò) IP網(wǎng)關(guān)連接到因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。在全 IP移動(dòng)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)性模型中，網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)性管理可以分為兩個(gè)層次：域內(nèi)移動(dòng)性管理和域間移動(dòng)性管理。分別指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在同一域中移動(dòng)的管理和在域與域之間移動(dòng)的管理。 在全 IP網(wǎng)中 RNC和 BSC的被移動(dòng)到 BTS和一系列的服務(wù)器網(wǎng)關(guān)中實(shí)現(xiàn)。這也是與現(xiàn)有 2G， 3G網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別。網(wǎng)絡(luò)中包含的網(wǎng)元有： IPBTS，即 IP基站，負(fù)責(zé)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)層的大部分功能； IP服務(wù)器負(fù)責(zé)處理網(wǎng)元之間的信令交互；網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)IP接入網(wǎng)和 IP核心網(wǎng)之間的互聯(lián)。全 IP應(yīng)用舉例如圖 62： G S MI P B T SE D G EW C D M AG P R SI P B T SI P B T S網(wǎng) 關(guān)外 部 I P 網(wǎng) 絡(luò)I P 服 務(wù) 器I P 網(wǎng) 絡(luò)C S 核 心 網(wǎng)P S 核 心 網(wǎng) 圖 62 全 IP網(wǎng)舉例 無(wú)線局域網(wǎng)（ WLAN） 無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò) (Wireless Local Area Networks； WLAN)是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射 頻 (Radio Frequency； RF)的技術(shù)，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線 (Coaxial)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，使得無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡(jiǎn)單的存取架構(gòu)20 讓用戶(hù)透過(guò)它，能夠方便的攜帶和獲取信息。 WLAN 在第四代網(wǎng)絡(luò)中的作用，將作為現(xiàn)有 3G 和全 IP 網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，在電話(huà)業(yè)務(wù)相對(duì)比較密集的地區(qū)提供區(qū)域性的服務(wù)，而且具有比 3G， 4G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)更大的寬帶。目前這種技術(shù)被看好在移動(dòng)用戶(hù)群中使用，因?yàn)檫@適合在室內(nèi)空間內(nèi)傳輸高速率數(shù)據(jù)。 無(wú)線局域網(wǎng)最大的好處是在一個(gè)規(guī)劃的區(qū)域內(nèi)能提供完全的覆蓋，比如寢室，實(shí)驗(yàn)室等地方使用的無(wú)線局 域網(wǎng)，它能在指定的區(qū)域內(nèi)，提供高速的服務(wù)，而且使用也比較方便。 4G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 4G 是以數(shù)字寬帶為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，成為一個(gè)集無(wú)線 LAN 和基站寬帶網(wǎng)絡(luò)的混合網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖 63 所示： I P 核 心 網(wǎng)x D S LW L A N新 無(wú) 線 接 口G S MD V BD A BI M T 2 0 0 0U M T S其 他 網(wǎng) 絡(luò)應(yīng) 用 程 序 和服 務(wù)媒 體 接 入 系 統(tǒng)圖 63 4G 核心網(wǎng)絡(luò) 4G 的主要優(yōu)勢(shì) 作為新的移動(dòng)通信系統(tǒng)， 4G 將不僅僅應(yīng)用于蜂窩電話(huà)通信領(lǐng)域，它還能夠提供全息錄音、遠(yuǎn)程控制卡以及移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)等功能。 4G通信最早的目的就是提高無(wú)線速度，是通信可以達(dá)到 100Mbps的傳輸，這也要求需要更高的帶寬和 更大的網(wǎng)絡(luò)信息容量。 4G通信要求終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作加油更高的智能化，通信設(shè)備須開(kāi)放接口，能支持多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。另外還引入了交換層次技術(shù)和路由技術(shù)為主的網(wǎng)路架構(gòu)?？偨Y(jié)它的優(yōu)勢(shì)主要有： （ 1） 信息傳輸速率更快 （ 2） 帶寬更寬 （ 3） 容量更大 （ 4） 智能性更高 （ 5） 兼容性更強(qiáng) 21 （ 6） 高質(zhì)量多媒體通信 （ 7） 通信費(fèi)用更便宜 4G 存在的缺陷 從 4G 的優(yōu)勢(shì)可以看出，以 4G 為發(fā)展方向的下一代通信網(wǎng)絡(luò)將給我們帶來(lái)非常大的便利。但是業(yè)界內(nèi)很多人認(rèn)為 4G 網(wǎng)絡(luò)將會(huì)面對(duì)前所未有的技術(shù)難題，有很多技術(shù)領(lǐng)域需要公關(guān)。 4G 可能面臨的問(wèn)題有： （ 1） 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一問(wèn)題 我們知道現(xiàn)有 的通信網(wǎng)絡(luò)各種移動(dòng)通信系統(tǒng)相互之間都不兼容，而且也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。而第四代通信網(wǎng)絡(luò)的首先要解決的就是通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一問(wèn)題。 （ 2） 技術(shù)問(wèn)題 4G 通信網(wǎng)絡(luò)的初衷就是高速，而在現(xiàn)實(shí)生活中，由于空間環(huán)境因素的影響，通信信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)比較難保證。另外，基站轉(zhuǎn)移，通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等問(wèn)題，都是迫切要解決的問(wèn)題。 （ 3） 容量受限問(wèn)題 這個(gè)問(wèn)題主要是由于不斷增加的用戶(hù)和有限的系統(tǒng)容量造成的。 （ 4） 設(shè)施問(wèn)題 目前全球范圍內(nèi)的大部分無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施都是服務(wù)于 3G 網(wǎng)絡(luò)，因此如果要向 4G轉(zhuǎn)移的話(huà)，這些基礎(chǔ)設(shè)施要做大量的改進(jìn)和更新?？嚯y程度不難想象。 4G 的應(yīng)用 4G 網(wǎng)絡(luò)雖然仍在規(guī)劃和建設(shè)之中，但是全球已經(jīng)有不少 4G 的產(chǎn)品和實(shí)際應(yīng)用，具體有： （ 1） 第一個(gè) 4G 商用國(guó)（瑞典） Telia 是全球少數(shù)幾個(gè)建設(shè) LTE 網(wǎng)絡(luò)的公司 ,Telia 的 4G基站、 IP網(wǎng)絡(luò)和測(cè)試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均來(lái)自瑞典電信設(shè)備廠商愛(ài)立信。華為也有參與建設(shè)。他們?cè)谌鸬涫锥继峁?4G 服務(wù)，成為全球正式商用的第一個(gè) 4G 網(wǎng)路。 Telia 表示，新的 4G網(wǎng)絡(luò)可以帶來(lái)比 3G 快 10倍的速度，這意味著他們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 60100Mbps 的速度，并且由于瑞典的國(guó)土面積相對(duì)較小， Telia會(huì)很容易把 4G 信號(hào)覆蓋 99%以 上的瑞典人口。 （ 2） 4G 手機(jī) 目前已經(jīng)有摩托羅拉公司生產(chǎn)出來(lái)了 4G 手機(jī)。這款外形奇特的概念手機(jī)是由三名設(shè)計(jì)者共同設(shè)計(jì)出來(lái)的。這款手機(jī)就好比人們的個(gè)人數(shù)字管家，不僅能與個(gè)人的朋友及時(shí)保持聯(lián)絡(luò)，還能管理人的生活和工作中的任何事情。 這款概念手機(jī)可以在 4G 網(wǎng)絡(luò)下工作，內(nèi)置 GPS 模塊，采用圓形的觸摸界面，而社交網(wǎng)絡(luò)只是這款手機(jī)的一個(gè)預(yù)置功能。另外，摩托羅拉的這款概念手機(jī)還內(nèi)置了高分辨率的 LED 投影儀，可謂功能極為強(qiáng)大和完善。其他的 4G手機(jī)還有三星 SHVE110S， i997。HTC EVO 4G。LG OPTIMUS 3D，其中HTC EVO 4G 是世界首款 4G 手機(jī)。 總得來(lái)講， 4G作為一個(gè)正在規(guī)劃，發(fā)展，建設(shè)的技術(shù)領(lǐng)域，雖然有其必然的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景，但是也還存在很多問(wèn)題有待解決。目前推出的產(chǎn)品和局部范圍內(nèi)的 4G網(wǎng)絡(luò)，也只能是算作一個(gè)剛剛萌芽的起點(diǎn)，要真正在全22 球范圍內(nèi)實(shí)行，也需要時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)的不斷積累才能實(shí)現(xiàn)突破。另外 從技術(shù)和應(yīng)用層次方面講， 4G 將不僅僅應(yīng)用于蜂窩電話(huà)通信領(lǐng)域，它還能夠提供全息錄音、遠(yuǎn)程控制卡以及移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)等功能。但這樣的系統(tǒng)要得到廣泛的應(yīng)用，盡快地被人們接受，還應(yīng)該考慮到讓更多的用戶(hù)在投資 最少的情況下輕易地過(guò)渡到4G 通信。 23 參考文獻(xiàn) [1] Ajay R Mishra 等著 ,胡建村 ... 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