Tehnologija 3G in 4G sta povezana s standardi mobilne komunikacije. Mobilne komunikacije so eno od področij, ki se nenehno razvija, da bi zagotovili hitrejše in boljše mobilne širokopasovne izkušnje. Vsaka nova tehnologija ponuja pomemben napredek v zmogljivosti in zmogljivostih v primerjavi s predhodnikom. Omogoča dostop do interneta prek različnih naprav, kot so kartice, prenosni računalniki, namizni in mobilni telefoni.
Primerjalna tabela
| Podlaga za primerjavo | Tehnologija 3G | Tehnologija 4G |
|---|---|---|
| Pasovna širina podatkov | 2 Mb / s - 21 Mb / s | 2 Mbps - 1 Gb / s |
| Najvišja stopnja prenosa | 5 Mb / s | 500 Mb / s |
| Najvišja stopnja prenosa | 21 Mbps | 1 Gbps |
| Preklopna tehnika | Preklapljanje paketov | Preklapljanje paketov, Preklapljanje sporočil |
| Standardi | IMT 2000 3.5G HSDPA 3.75G HSUPA | Enotni enotni standard Wimax in LTE |
| Tehnologija Stack | Digitalni širokopasovni paketni prenos podatkov CDMA 2000, UMTS, EDGE itd. | Predplačila za digitalne širokopasovne paketne podatke Wimax2 in LTE. |
| Frekvenčni pas | 1, 8 - 2, 5 GHz | 2 - 8 GHz |
| Arhitektura omrežja | Široko območje celične baze | Vključitev brezžičnega LAN-a in širokega območja |
| Preusmeritev napak | 3G uporablja turbo kode za popravljanje napak. | Za popravljanje napak v 4G se uporabljajo združene kode. |
| Roke stran | Vodoravno | Vodoravno in navpično |
Definicija tehnologije 3G
3G je generacija standardov za mobilne telekomunikacijske storitve, ki izpolnjuje mednarodne mobilne telekomunikacije -2000 (IMT-2000) in omogoča prenos glasu in podatkov (prenos glasbe, e-poštna sporočila in takojšnje sporočanje) istočasno v istem omrežju.
Omogoča širokopasovne zmogljivosti, podpira večje število govornih in podatkovnih odjemalcev z nižjimi dodatnimi stroški kot njegov predhodnik 2G. 3G uporablja preklapljanje vezij za govorno komunikacijo in paketno preklapljanje za podatkovno komunikacijo.
Najvišja hitrost prenosa podatkov, ki jo podpira 3G:
- 2, 05 Mbit / s za stacionarne naprave.
- 384 Kb / sekundo za naprave, ki se gibljejo počasi.
- 128 Kbits / sekundo za naprave, ki se gibljejo pri visoki hitrosti.
OBLIKOVANJE 3GPP
3GPP (projekt 3. generacije partnerstva) je nastal med oblikovanjem vodstvenih organov, ki so vključevali sodelovanje GSM in UMTS. 3GPP je delal pod opazovanjem ITU-R (sektor mednarodne telekomunikacijske zveze-radiokomunikacije), ki je eden od sektorjev ITU.
Odgovoren je za upravljanje mednarodnega radiofrekvenčnega spektra, za zagotovitev učinkovite uporabe spektra in za določanje tehnoloških družin, povezovanje določenih delov spektra z družinami.
ITU je končno ratificiral družino petih standardov 3G, ki so del okvira 3G, znanega kot IMT-2000, po tem, ko je poskušal zgraditi enotni standard 3G:
- Trije standardi, ki temeljijo na CDMA (Code Access Multiple Access), in sicer:
- CDMA2000
- WCDMA (širokopasovni kode za večkratni dostop) / HSPA + (hitri paketni dostop)
- TDSCDMA.
- Dva standarda, ki temeljijo na TDMA (časovni razdelek večkratni dostop), in sicer:
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
Definicija tehnologije 4G
4G predstavlja tehnologijo 4. generacije, zato je treba razviti, vključiti trenutno 2G (2. generacija), 3G (3. generacija), WLAN (brezžično lokalno omrežje), sisteme kratkega dosega, fiksne žice v eno in oddajno popolnoma funkcionalno, dosledno in skladno omrežje.
Gre za razširitev 3G tehnologije, ki zagotavlja zmogljivosti, ki jih opredeljuje Mednarodna telekomunikacijska zveza (ITU) v IMT (International Mobile Telecommunications) in vključuje funkcije, kot so prilagodljivost, prilagodljivost, učinkovitost, samoupravljanje, varnost za podporo povezovanju z različnimi tipi omrežij in množico. novih in obstoječih storitev.
Ponuja popolnoma usklajene prilagojene storitve (govorne, podatkovne in večpredstavnostne) s hitrostjo prenosa podatkov do 100 Mb / s in razširjenim mobilnim dostopom za:
- Mobilna televizija visoke ločljivosti
- IP telefonija
- Igralne storitve
- Video konferenca
- 3D televizija
Izboljšane različice obstoječih tehnologij pokrivajo GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, brezžična omrežja LAN in Bluetooth, ki so integrirani v 4G. Pričakuje se visokokakovostno pretakanje zvoka in videa prek internetnega protokola od konca do konca.
Različice mobilnega LTE (Long Term Evolution) in WiMAX (svetovna interoperabilnost za mikrovalovni dostop) podpirajo enotno več kot 1 Gbit / s bitno hitrost, ponudniki storitev pa jih označijo kot 4G, vendar ni popolne skladnosti z IMT-Advanced.
Glavni cilj 4G LTE je bil doseči visoko mobilnost in globalno povezljivost.
Glavno omrežje IP je dodatno razvito za podporo visokim hitrostim prenosa podatkov, naprednejšim aplikacijskim storitvam ter učinkovitejšemu upravljanju IP in radijskega omrežja ter veliko zahtevnejših zahtev.
Radijsko tehnologijo razširjenega spektra, ki je bila uporabljena v 3G, nadomesti:
- OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) prenos z več nosilci.
- FDE (izenačevanje frekvenčnega področja).
Posledica tega je, da prenaša zelo visoke bitne hitrosti, ne da bi bila prizadeta z obsežnim množičnim radijskim prenosom.
Pri komunikacijah MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) je hitrost bitne hitrosti še večja z uporabo pametnih antenskih nizov. Uporablja se modulacija višjega reda do 64 QAM in MBMS (Multimedia Broadcast Multicast storitve) za oddajanje.
Ključne razlike med tehnologijo 3G in 4G
Spodnje točke prikazujejo razliko med tehnologijo 3G in 4G:
- Ko gre za podatkovno pasovno širino, 3G zagotavlja 21 Mbps in 4G ponuja največjo pasovno širino podatkov za 1 Gb / s.
- Največja hitrost prenosa 3G je 5 Mbps, medtem ko je 500 Mbps najvišja stopnja prenosa 4G.
- Najvišja stopnja prenosa 3G je 21 Mbps. V primerjavi s 4G ponuja 1Gbps najvišjo stopnjo prenosa.
- 3G uporablja paketno preklapljanje za prenos podatkov. Po drugi strani pa se v 4G uporabljajo tako preklapljanje paketov kot sporočil.
- V 4G se uporablja arhitektura hibridne mreže. Nasprotno pa 3G uporablja omrežje, ki temelji na celični površini.
- CDMA je zaposlen v 3G. V nasprotju s tem 4G uporablja OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access).
- Upravljanje z ročno upravljanje je izvedeno vertikalno v 3G, v 4G pa vertikalno in horizontalno.
- Polno omrežje, ki temelji na IP, je podprto v 4G. Vendar pa je v primeru 3G, je vezje in paket temelji.
Arhitektura 3G / UMTS
Sestavni deli omrežja 3G UMTS so
• Mobilna postaja: to so lahko podatki kot so mobilni telefoni, kartice ali računalniki, ki omogočajo uporabo glasu in jih lahko uporabite kot končnega uporabnika.
• RAN (radijsko dostopovno omrežje) : Sestavljen je iz baznih postaj in radijskega dostopovnega krmilnika, ki zapolnjuje vrzel med mobilno postajo in jedrom omrežja. Prav tako nadzoruje in upravlja zračni vmesnik za celotno omrežje.
• CN (Core Network) : Zagotavlja glavno obdelavo in upravljanje podsistemov. Arhitektura omrežja UMTS 3G je preusmerjena iz GSM z nekaterimi izboljšavami v elementih osrednjega omrežja.
- Domena s preklopom vezja : uporablja omrežno komutirano omrežje, v katerem je namenska povezava ali kanal zagotovljena za določeno časovno režo za nabor uporabnikov. Dva bloka, prikazana v komutirani domeni, sta:
- MSC - Mobile Switching Center upravlja preklopne klice.
- GMSC - Gateway MSC deluje kot posrednik med zunanjimi in notranjimi omrežji.
- Paketno komutirana domena : uporablja IP omrežje, kjer so IP-ji odgovorni za prenos in sprejem podatkov med dvema ali več napravami. Dva bloka, prikazana v paketni komutirani domeni, sta:
- SGSN (Vzdrževanje vozlišča za GPRS) : Različne funkcije, ki jih zagotavlja SGSN, so upravljanje mobilnosti, upravljanje sej, zaračunavanje, komunikacija z drugimi področji omrežja.
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Lahko se obravnava kot zelo kompleksen usmerjevalnik in obravnava notranje operacije med zunanjimi paketnimi komutiranimi omrežji in UMTS paketno komutiranim omrežjem.
- IMS (IP Multimedia Subsystem) : To je arhitekturni okvir, ki zagotavlja IP multimedijske storitve.
4G LTE arhitektura
Sestavni deli 4G LTE omrežja so
- Uporabniška oprema (UE) : Lahko je katera koli naprava, ki lahko vzpostavi komunikacijske funkcije, kot so mobilni telefoni, zavihki, računalniki itd.
- Razvito UMTS zemeljsko radijsko dostopno omrežje (E-UTRAN): nadzoruje radijsko komunikacijo med uporabniško opremo in EPC. LTE mobile se lahko poveže s samo eno celico in eno bazno postajo naenkrat. Glavne operacije, ki jih izvaja EBS (Evolved Base Station)
- Funkcije analogne in digitalne obdelave vmesnika zraka LTE se uporabljajo za prenos in sprejem radijskega prenosa do vseh naprav, ki omogočajo LTE.
- Obravnava nizko raven delovanja s pošiljanjem signalnih sporočil in ukazov.
- Evolved Packet Core (EPC) : komunicira z notranjimi in zunanjimi paketnimi podatkovnimi omrežji ter multimedijskim podsistemom IP. Sestavljen je iz naslednjih blokov:
- HSS: Home Subscriber Server hrani vse informacije o vseh naročnikih omrežnega operaterja v osrednji podatkovni zbirki.
- MME: Mobility Management Entity obravnava delovanje na visoki ravni s signalizacijskimi sporočili in HSS.
- S-GW: Signalizacija Gateway izvaja mobilnost sidranje in posredovanje podatkov med PDN Gateway in bazno postajo.
- P-GW: Omrežje za paketno podatkovno omrežje komunicira z vmesniki PDN. Opravlja operacije, kot je dodeljevanje naslovov IP in filtriranje paketov.
- PCRF: funkcija politike in pravila o zaračunavanju pristojnosti je odgovorna za nadzorovanje operacij zaračunavanja, ki temeljijo na pretoku, v funkciji uveljavljanja nadzora politik (PCEF) in pri odločanju o nadzoru politike.
Prednosti 3G
- Uporablja 2G frekvenčne pasove s pasovno širino do 230MHz, ki se uporabljajo za doseganje globalnega gostovanja in multi-storitev.
- Širokopasovni radijski kanal za podporo visokohitrostnim storitvam - Radio nosilni kanal uporablja pasovno širino do 20M, ki improvizira hitrost čipov in bledenje večstranskim prenosom.
- V širokopasovnem kanalu je kakovost poslovanja mogoče nadzorovati z uporabo multipleksiranja časa in ponovne uporabe kod. Različni dejavniki širjenja, različne stopnje potrebujejo različne QOS lahko zemljevid v širokopasovni kanal, so izbrani za uresničitev multi-service in multi-stopnjo prenosa .
- Za izboljšanje učinkovitosti prenosnega kanala za prenos podatkov se uporablja hitra tehnologija za nadzor moči zaprte zanke.
- Za prilagodljivo prilagoditev moči, zmanjšanje samooskrbe sistema in povečanje občutljivosti sprejemnika ter povečanje zmogljivosti sistema se na bazno postajo 3G izvedejo prilagodljive antene.
WCDMA, ki je sestavljena predvsem iz naslednjih dveh vidikov: kodiranje kanalov in nadzor moči. - Za komuniciranje terminalskih in mobilnih omrežij je potrebna preklopna tehnologija, kadar terminali niso enakomerni in preklapljajo svoj položaj iz pokritja ene bazne postaje v drugo bazno postajo.
Prednosti 4G
- Zmanjšane zamude za vzpostavitev povezave in zakasnitev prenosa .
- Povečan pretok podatkov uporabnikov.
- Povečana hitrost bitov na robovih celic .
- Minimizirani stroški na bit, ki uporabljajo izboljšano spektralno učinkovitost .
- Poenostavljena arhitektura omrežja .
- Brezhibna mobilnost, vključno med različnimi tehnologijami radijskega dostopa .
- Razumna poraba energije za mobilno napravo.
- Zmanjša stroške opreme, saj odpravlja potrebo po dragih frekvenčnih izenačevalnikih na sprejemniku.
- Zagotavlja integrirane varnostne storitve .
Omejitve 3G
- Stroški celične infrastrukture, nadgradnja baznih postaj je zelo visoka.
- Storitve gostovanja in podatkovnega / glasovnega dela skupaj še niso izvedene.
- Izkoriščenost energije je visoka.
- Potrebuje bazne postaje kratke razdalje in so drage.
Omejitve 4G
- Usklajevanje lokacije in usklajevanje virov za dodajanje novih naprav ni ustrezno.
- Omejeni glasovni klici in storitve se lahko obravnavajo časovno.
- Ker gre za koncentrirano podatkovno storitev, zahteva široko pasovno širino.
- Ne zagotavlja dobrih storitev na podeželskih območjih zaradi potrebe po brezžičnem omrežju in 4G omrežju na teh področjih ni dobro razširjeno.
Zaključek
4G tehnologije zagotavljajo boljše storitve v primerjavi s tehnologijami 3G; v smislu prepustnosti podatkov, hitrostjo robov celic, stroškov, mobilnosti, porabe energije za mobilne naprave. Vendar pa obstajajo nekatere težave z združljivostjo v 4G.
