4G移动通信技术及其安全缺陷研究

刘冠秀

摘 要：在信息化高速普及的今天，移动终端设备已成为人们之间进行交流沟通的重要工具，高效便捷的移动终端，精准安全的通信技术已成为人们生活中必不可少的重要工具。随着科技的发展，4G技术的应用开始在我国普及，保障其安全性已成为我国通信行业面临的新问题。本文就4G通讯技术的应用现状进行初步探析，根据实际情况中出现的问题，简述改进措施。

关键词：4G；移动通信技术；安全缺陷

中图分类号：TN929.53 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2017）06-0021-03

Research on 4G Mobile Communication Technology and Its Security Flaws

Liu Guanxiu

（Shangqiu Normal University of Information Technology，Shangqiu Henan 476000）

Abstract： In the high-speed information today， mobile terminal equipment has become an important tool for communication between people， accurate and secure communication technology has become an indispensable tool in people's lives. With the development of science and technology， 4G technology applications began to spread in China， ensuring its security has become China's communications industry is facing new problems. In this paper， the application status of 4G communication technology was preliminarily analyzed. According to the problems in the actual situation， the improvement measures were briefly described.

Keywords： 4G；mobile communication technology；security defects

1 4G移動通信技术的含义

一般来讲，能够具有分布网络和广带接入性能的通信技术被称之为4G移动通信技术，其在非对称信息传输过程中的速度至少可以达到2Mb/s，这种高速传输的特点使4G移动通信技术在一定程度上可以为数字电视的高清画面服务。随着人们对电视画面和视觉效果要求不断提高，其作为电视视频服务的业务范围正在迅速扩大，并在国内的大型城市中呈现全面普及的形势。4G移动通信技术在工作中既能完成无线信号的传输，同时又能完成频带网络的传输，这种配合传输的形式使信号传输的质量变得更高、速度变得更快。其可以不受海拔、气候、空气内物质含量等因素的影响，将信号实时接入互联网宽带中，使信号质量变得更高，信号的传输介质更可靠，并将信号准确无误且流畅地传输到接收端。4G移动通信技术的特点决定其对服务性能的提升作用是巨大的，4G技术不仅可以将基础的无线电信号和视频信号进行远距离精准传输，而且还可以对数据进行处理，使数据可以被实时记录、实时定位和实时传输。与互联网的高度兼容使4G移动通信系统被全面接入IP宽带体系，移动通信系统与网络系统融为一体，信息、通话记录、网络数据等被实时传输到通信系统的网络平台上，为高效的信息服务奠定基础[1]。

2 4G移动通信技术原理

多入多出技术、智能天线技术和正交频分复用技术都具有信息储存量庞大、速度传递快、集中化优势明显等特点，均是满足4G移动通信技术应用的常用技术。其明显的优势使4G移动通信技术在功能上更强大，音频信号质量逐渐增强，其信号整合水平逐渐提高，数据库维护能力显著增强，数据整合强度不断增大。这种技术上的改变使数据出错的概率明显降低，系统出现故障的频率降低，系统服务质量逐步提升。在一定程度上，其强大的硬件和软件系统保障4G通信系统高速运转，并且能够有效控制设备检修和维护成本，有效保证减少设备运转期间停工的次数。4G移动通信系统的主要优势在于其信号主要为数字信号，其载体为互联网，这种工作技术方式在一定程度上保证了信号传输的速度和质量，保证了连续工作的要求，避免了信号出现错误和断裂的现象。在实际使用时，信号在传输过程中还在实时进行整理和收集工作，为用户储存服务记录，便于其更好地进行查询工作，服务更为人性化。其优势主要体现在多入多出技术上，这一技术突破了3G技术蜂窝网络的局限性，将所有的用户端都能有效地连接到一个蜂窝中，实现全球覆盖的蜂窝控制系统，以高速的传播和安全路径作为保障，保质保量地完成多信道信号传输和接收服务，更好地实现全球通信目标[2]。

3 4G移动通信的核心技术

3.1 OFDM技术

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交频分复用技术，作为广泛应用于信道划分的通信技术，其稳定的工作性能和高效的传输途径使该技术成为4G移动通信系统的核心技术。在保证信道正常工作的情况下，对其进行进一步微分化，使信道传输的信号种类更加多样，各个种类信号传输的功能更加明显，信号在处理过程中的精度更高、速度更快、质量更好。信道信号在调试和正常使用的过程中，每个子载波都能够在一个互不干扰的平行环境中进行各自的传输工作，并能精确合理地控制传输速度，使每个信号传输到接收端的时间控制在一定误差之内，并能够保证传输信号的整合质量，保障传输路径的通畅。

该技术的优势明显主要体现在以下几点：首先，正交频分复用技术的传输路径广，传输质量高，比单载波系统的传输效率要高很多，并且精度和质量也要远高于单载波系统，其信息信号细化的程度保证了其传递质量是3G技术所无法比拟的；其次，正交频分复用技术在降噪方面也远高于之前的技术，其受外界电子和环境的干扰能力明显增强，在通过复杂环境区域时，能够有效完成信号的分解和整合工作，保证信号正常传输；最后，正交频分复用技术能够有效保证信息数据整合的精度和速度，对信息的实时整合程度使其可以为更多业务上的拓展提供有效的技术平台，根据不同服务的需要完成码分、频分、时分等多种数据分类方式的相互结合。

3.2 MIMO技术

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术，全称为多输入多输出技术，其主要特征是在设备的输入端和输出端各布置一根天线，其技术的特殊之处在于其并未通过信道和波形的改进而起到对通信技术改善的目的，其主要是利用传统的物理方法对信号质量进行改进，从而满足4G通信系统的信号质量要求。之前的3G系统和GSM系统都未能有效利用这一技术，因而其系统的信号传递质量不高，信号传输故障较多。

多输入多输出技术的构造特点使其对信号的接收范围明显扩大，接收空间内的分集增益大幅度提高，频谱的利用率以及无线信道容量有所增加，码间干扰进一步降低，这些明显的优势充分保障了信号传输的质量和速度。

3.3 SA技术

SA（Selective Availability）技术，全称为选择可用性天线技术，其主要工作原理是基于自适应天线移动通信的原理基础，通过对天线的技术改进消除信号在传输过程中的干扰因素，以起到扩大传输和接收范围的目的，从而提升信号服务质量。

选择可用性天线技术的优点也非常明显，其最为明显的优势莫过于其成本低廉，并且由于改进了结构，系统的内部容量有较大的提升，其成本优势和容量优势是其他技术无法替代的。储存容量的增大使其信号的传输功能得到了较好的发挥，可以充分运用空分复用接入技术将信号分布到不同频率之上，并对其加以充分区分，进一步扩大信号的覆盖范围。以主波束为主要的传播载体，利用主波束的信号传递优势，消除干扰因素的影响，增大覆盖区域的面积，使用户能够充分接收到来自发射方的全部信号，并能形成有效的信号集中效果。系统也可以通过该技术对用户进行实时定位，有效获取用户的行踪，及时完善用户所在区域周围的服务信息和环境情况，并及时根据实际情况调整传输模式，保证信号不会受到不良因素的影响，保障信号的传输质量，其优越的性能使该技术在4G移动通信领域的应用越来越广泛。

3.4 SDR技术

SDR技术的中文全称叫做软件无线电技术，其设立的主要目的是利用无线电通信技术将信号扩散到指定的用户端，其原理是基于用户间互相连通的需求，将信号在用户端之间进行高质量、高速度传输，其主要的传输载体是互联网信号，传输端口是若干种类的传输信道，利用信道与互联网设备的快捷性打造完备的信号传输平台，实现4G通信系统无障碍沟通，将互联体紧密连接形成高效的工作体系。

其优势在于该系统的灵活性很大，有专用的互联网系统建立起的平台，使其连通的可靠性大大增强，软件系统的高度整合使各种需求通过该技术得到充分满足，所有的程序都可以通过各自特定的硬件有条不紊地工作，通过专门程序的编译实现专门的功能，可以容纳较多的功能频段，传输较多的信号。

4 4G移动通信技术存在的安全缺陷

4G移动通信技术并非是完美的，其潜在的安全隐患较多，对用户的使用安全和系统的正常工作造成了较大的负面影响。其主要的威胁体现在人为方面，如操作的失误、恶意的人為攻击、信息的集体泄露、系统的防木马漏洞等都是造成系统故障的主要原因。系统的短暂崩溃会影响4G用户移动数据端的网络使用情况，增大浏览器的故障频率，加大浏览器崩溃的风险。一般情况下，投入较小的软件性能较差，其病毒防护能力不足，软件的使用故障发生概率增大，病毒入侵风险增大，用户信息泄露安全风险增大，对4G用户的关联账户安全亦是一种威胁，在一定程度上也扰乱了运营商的正常工作。开发人员在系统的编译和软件的开发上都未能尽力而为，优化工作不到位，一些设计人员的更新频率远不及病毒和关联软件的更新速度，黑客正是利用这一漏洞，不断编译木马程序和病毒程序，对健康的软件环境进行无休止的干扰，从中牟取暴利。这种破坏不但会造成用户信息大量泄露，还会影响4G用户与基站之间的信号传输速度，扰乱运营商的正常工作，破坏运营商的程序，造成用户间通信不正常，在未能形成有效的病毒预防机制的今天，用户抵抗病毒的难度越来越大，安全风险也越来越高。

5 应对4G移动通信技术安全缺陷的解决策略

4G移动通信运营商应当根据实际的技术实力，尽最大能力做好防护病毒入侵工作，并且在运营的过程中不断引进新的技术，引进新的管理理念。移动端用户要具有一定的自我安全防护意识，对于收集个人信息过于全面的软件应当慎重考虑之后再填写，对于账号关联的软件应当减少其关联性，并且选用较好的杀毒软件进行定时清理，增强安全保障意识。

运营商在运营过程中应当以提高服务质量作为主要的工作目的，在保证服务高效的前提下，选择较为廉价的设备，并且建立科学高效的管理体系，在管理上要明确相关的责任制度，保证责任追究清晰化，并且在一定程度上要保证用户的信息安全，对于用户信息数据库和设备程序的维护要定期进行，重点要及时对杀毒程序进行更新，保证服务正常进行。

异地间的服务要求两地间的管理机制能够完好衔接，并能够形成全国统一的操作模式和运营制度，使4G移动信息服务更加规范、标准，形成联动的运行机制和管理机制，保障通信的顺利和简便廉价。

6 结语

4G移动通信的正常使用是建立在先进的技术设备、高效的管理机制和完备的安全保障措施之上的，建立标准规范的运营机制，更好地服务通信需求，极大地保障用户的通信安全，是4G移动通信服务面临的巨大挑战。

参考文献：

[1]伍伟化.4G移动通信技术与安全缺陷分析[J].信息通信，2014（9）：168-169.

[2]王新宇.4G移动通信技术与安全缺陷分析[J].信息与电脑，2016（6）：178-179.