A 3G és a 4G technológia a mobil kommunikációs szabványokhoz kapcsolódik. A Mobile Communications az egyik folyamatosan fejlődő terület, amely gyorsabb és jobb mobil szélessávú élményeket nyújt. Minden új technológia jelentős előrelépést jelent a teljesítmény és a képességek terén az elődjéhez képest. Lehetővé teszi az internethez való hozzáférést különböző eszközökön, például lapon, laptopon, asztali és mobiltelefonon keresztül.
Összehasonlító táblázat
| Az összehasonlítás alapja | 3G technológia | 4G technológia |
|---|---|---|
| Adat sávszélesség | 2 Mbps - 21 Mbps | 2 Mbps - 1 Gbps |
| Csúcs feltöltési arány | 5 Mbps | 500 Mbps |
| Csúcs letöltési arány | 21 Mbps | 1 Gbps |
| Kapcsolási technika | Csomagkapcsolás | Csomagkapcsolás, Üzenetváltás |
| szabványok | IMT 2000 3.5G HSDPA 3, 75G HSUPA | Egységes egységes szabvány Wimax és LTE |
| Technológia Kazal | Digitális szélessávú csomagkapcsolt adatok CDMA 2000, UMTS, EDGE stb. | Digitális szélessávú csomagadatok Wimax2 és LTE előlegek. |
| Frekvencia sáv | 1, 8 - 2, 5 GHz | 2 - 8 GHz |
| Hálózati architektúra | Széleskörű cellás alapú | Vezeték nélküli LAN és széles terület integrálása |
| Forward Error Correction | A 3G a hibajavításhoz turbó kódokat használ. | Összekapcsolt kódokat használnak a hibajavításhoz a 4G-ben. |
| Az Átadás | Vízszintes | Vízszintes és függőleges |
A 3G technológia meghatározása
A 3G olyan szabványok generálása a mobil távközlési szolgáltatások számára, amelyek kielégítik a nemzetközi mobil távközlési szolgáltatásokat -2000 (IMT-2000) lehetővé teszi a hang és az adatok (zenei letöltések, e-mailek és azonnali üzenetküldés) egyidejű átadását ugyanazon a hálózaton.
Szélessávú kapacitást biztosít, nagyobb számú hang- és adatátviteli ügyfelet támogat, alacsonyabb növekvő költséggel, mint a 2G elődje. A 3G áramkör kapcsolást használ a hangkommunikációhoz, és a csomagkapcsolást az adatátvitelhez.
A 3G által támogatott maximális adatátviteli sebesség:
- 2, 05 Mbit / s a helyhez kötött eszközök esetében.
- 384 Kbit / másodperc a lassú ütemben mozgó eszközök esetében.
- 128 Kbit / másodperc nagy sebességgel mozgó eszközök esetén.
A 3GPP formázása
A 3GPP (3. generációs partnerségi projekt) az irányító testületek kialakítása során alakult ki, amely magában foglalta a GSM és az UMTS együttműködését. A 3GPP az ITU-R (Nemzetközi Távközlési Unió-rádiókommunikációs szektor) egyik ITU-szektorának megfigyelése alatt dolgozott.
Felelős a nemzetközi rádiófrekvenciás spektrum kezeléséért, a spektrum hatékony használatának biztosításáért és a technológiai családok meghatározásáért, a spektrum egyes részeinek társításával a családokkal.
Az ITU végül ratifikálta egy öt 3G szabvány családját, amelyek a 3G keretrendszer részét képezik, az ún.
- A CDMA-n (Code Division Multiple Access) alapuló három szabvány, nevezetesen:
- CDMA2000
- WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) / HSPA + (nagy sebességű csomagkapcsolt hozzáférés)
- TDSCDMA.
- Két szabvány a TDMA (Time Division Multiple Access) alapján, nevezetesen:
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
A 4G technológia meghatározása
A 4G a 4. generációs technológiát jelenti, és egy olyan vállalkozás, amely a jelenlegi 2G (2. generációs), a 3G (3. generációs), a WLAN (vezeték nélküli helyi hálózat), a rövid hatótávolságú, vezetékes rendszerek egyetlen és sugárzott rendszerébe történő beépítését is magába foglalja., teljesen működőképes, következetes és koherens internetes munka.
Ez egy olyan 3G technológia kiterjesztése, amely az ITU (Nemzetközi Távközlési Unió) által az IMT-ben (International Mobile Telecommunications) meghatározott képességeket tartalmaz, mint például a skálázhatóság, a rugalmasság, a hatékonyság, az önkormányzat, a biztonság, amely támogatja a különböző típusú hálózatokhoz való kapcsolódást és a sokaságot új és meglévő szolgáltatások.
Teljesen konvergált, személyre szabott szolgáltatásokat (hang-, adat- és multimédiás) kínál, akár 100 Mb / s adatátviteli sebességgel és átfogó mobil hozzáféréssel:
- Nagyfelbontású mobil televízió
- IP-telefonálás
- Játékszolgáltatások
- Videókonferenciázás
- 3D televízió
A jelenlegi technológiák továbbfejlesztett változatai a GSM, a GPRS, a CDMA, az IMT-2000, a W-CDMA, a CDMAone, a vezeték nélküli LAN-ok és a Bluetooth integrálva vannak a 4G-ben. Várhatóan a végfelhasználói internetprotokollon átnyúló magas minőségű audio / video adatfolyam.
A Mobile LTE (Long Term Evolution) és a WiMAX (világméretű kölcsönös átjárhatóság a mikrohullámú hozzáféréshez) változatai együttesen támogatják a kevesebb mint 1 Gbit / s csúcssebességet.
A 4G LTE fő célja a nagy mobilitás és a globális kapcsolat elérése volt.
Az IP Core hálózatot tovább fejlesztik, hogy hatékonyabban támogassák a magas adatátviteli sebességet, a fejlett alkalmazási szolgáltatásokat és az IP és a rádióhálózat kezelését, és sokkal szigorúbb követelményeket támaszt.
A 3G-ben használt elterjedt spektrumú rádió technológia helyébe a következő lép:
- OFDMA (ortogonális frekvenciaosztásos többszörös hozzáférés) többhordozó átvitel.
- FDE (frekvencia-tartomány kiegyenlítés).
Ennek eredményeként nagyon nagy bitsebességeket továbbít, anélkül, hogy a hatalmas többutas rádiószórás hatással lenne.
A MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) kommunikáció esetében a csúcssebességet tovább fokozza az intelligens antennarendszerek használata. Magasabb rendű moduláció max. 64 QAM és MBMS (multimédiás műsorszórási szolgáltatások) a műsorszóráshoz.
A 3G és a 4G technológia közötti legfontosabb különbségek
Az alábbi pontok a 3G és a 4G technológia közötti különbséget mutatják be:
- Az adat sávszélesség tekintetében a 3G 21 Mbps és 4G 1 Gbps maximális adat sávszélességet biztosít.
- A 3G maximális feltöltési sebessége 5 Mbps, míg az 500 Mbps a legmagasabb feltöltési arány 4G.
- A 3G legnagyobb letöltési sebessége 21 Mbps. A 4G-vel szemben 1Gbps csúcs letöltési sebességet kínál.
- A 3G adatátvitelhez csomagkapcsolást használ. Másrészt mind a csomag, mind az üzenetváltás a 4G-ben használatos.
- A 4G-ben a hibrid hálózati architektúrát használják. Ezzel szemben a 3G széles területű cellás hálózatot használ.
- A CDMA-t 3G-ben használják. Ezzel szemben a 4G az OFDMA-t (Ortogonális frekvenciaosztásos többszörös hozzáférés) használja.
- A handoff menedzsment vertikálisan történik 3G-ben, de a 4G-ben vertikálisan és vízszintesen is.
- A teljes IP alapú hálózatot 4G támogatja. A 3G esetében azonban áramkör és csomag alapú.
3G / UMTS architektúra
A 3G UMTS hálózat összetevői
• Mobil állomás: lehet bármi más, mint az adatok és a hanggal rendelkező mobiltelefonok, lapok vagy számítógépek, amelyeket végfelhasználóként lehet használni.
• RAN (rádiós hozzáférési hálózat) : Bázisállomásokból és rádiós hozzáférési vezérlőkből áll, amelyek áthidalják a mobil állomás és a központi hálózat közötti szakadékot. Azt is vezérli és kezeli az egész hálózat levegőfelületét.
• CN (központi hálózat) : biztosítja az alrendszerek fő feldolgozását és kezelését. A 3G UMTS hálózat architektúrája a GSM-ről áthelyeződik néhány alapvető fejlesztéssel.
- Áramkör kapcsolt tartomány : a Circuit Switched Network-et használja, amelyben egy adott időrésszel a felhasználó számára meghatározott dedikált kapcsolat vagy csatorna van. Az áramköri kapcsolt tartományban megjelenő két blokk:
- Az MSC - Mobile Switching Center kezeli a kapcsolt hívásokat.
- GMSC - Az átjáró MSC közvetítő szerepet tölt be a külső és belső hálózatok között.
- Csomagkapcsolt tartomány : IP-hálózatot használ, ahol az IP-k felelősek az adatok két vagy több eszköz közötti továbbításáért és fogadásáért. A Csomagkapcsolt tartományban megjelenő két blokk:
- SGSN (GPRS támogatási csomópont kiszolgálása) : Az SGSN által biztosított különböző funkciók a mobilitás menedzsment, a munkamenet-kezelés, a számlázás, a kommunikáció a hálózat más területeivel.
- GGSN (átjáró GPRS támogatási csomópont) : Nagyon összetett útválasztónak tekinthető és a külső csomagkapcsolt hálózatok és az UMTS csomagkapcsolt hálózat közötti belső műveleteket kezeli.
- IMS (IP multimédia alrendszer) : olyan architekturális keret, amely IP multimédiás szolgáltatásokat nyújt.
4G LTE architektúra
A 4G LTE hálózat összetevői
- Felhasználói berendezések (UE) : lehet olyan eszköz, amely képes kommunikációs funkciókat létrehozni, például mobiltelefonokat, lapokat, számítógépeket stb.
- Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN): A felhasználói berendezések és az EPC közötti rádiós kommunikációt vezérli. Az LTE mobil egyszerre csak egy cellával és egy bázisállomással tud csatlakozni. Az EBS (Evolved Base Station) által végzett főbb műveletek
- Az LTE légi interfész analóg és digitális feldolgozási funkcióit használják a rádióátvitel minden LTE-képes eszközre történő továbbítására és fogadására.
- Az alacsony szintű műveletet a jelzésüzenetek és parancsok küldésével kezeli.
- Evolved Packet Core (EPC) : Belső és külső csomagkapcsolt adatátviteli hálózatokkal és IP multimédiás alrendszerrel kommunikál. A következő blokkokból áll:
- HSS: A Home Subscriber Server egy központi adatbázisban tartja az összes hálózati szolgáltató előfizetőjét.
- MME: A mobilitási menedzsment egység kezeli a magas szintű műveletet a jelzésüzenetek és a HSS segítségével.
- S-GW: A jelátviteli átjáró rögzíti és továbbítja az adatokat a PDN átjáró és a bázisállomás között.
- P-GW: A Packet Data Network átjáró kommunikál a PDN interfészekkel. Olyan műveleteket hajt végre, mint az IP-címkiosztás és a csomagszűrés.
- A PCRF: A házirend és a töltési szabály funkció a felelősséggel tartozik az áramlás alapú töltési műveletek vezérléséért a házirend-felügyeleti végrehajtási funkcióban (PCEF) és a szabályozási döntéshozatalban.
A 3G előnyei
- 2G-s frekvenciasávot használ, amelyek legfeljebb 230 MHz-es sávszélességgel rendelkeznek a globális barangolás és a multi-szolgáltatások eléréséhez .
- Széles sávú rádiócsatorna a nagysebességű szolgáltatások támogatásához - A rádióhordozó csatorna akár 20M-os sávszélességet is használ, ami javítja a chipsebességet és az anti-multipath fadinget.
- A szélessávú csatornában az üzleti minőség az idő multiplexelés és a kód újrafelhasználása révén szabályozható. Különböző terjesztési tényezők, a különböző QOS-ok különböző szélessávú csatornákra történő leképezését úgy választják meg, hogy megvalósítsák a multi-service és a multi-rate átviteleket .
- A lefelé irányuló átviteli csatorna teljesítményének javítása érdekében gyors zárt hurkú teljesítményszabályozási technológiát alkalmaznak.
- Az áramellátás adaptív beállításához, a rendszer saját interferenciájának csökkentéséhez és a vevő érzékenységének fokozásához és a rendszer kapacitásának növeléséhez az adaptív antenna tömböket a 3G bázisállomáson hajtják végre.
WCDMA, amely főként a következő két szempontból áll: Csatorna kódolás és teljesítményszabályozás. - A terminál és a mobilhálózatok kommunikációjához kapcsolási technológia szükséges, ha a terminálok nem állnak állandóak, és az egyik bázisállomás lefedettségéből a másik bázisállomás egyikére vált.
A 4G előnyei
- Csökkentett késedelmek mind a kapcsolat létrehozása, mind az átviteli késleltetés esetében .
- Megnövelt felhasználói adatátviteli teljesítmény .
- Megnövekedett cella szélessége .
- Minimális költség / bit, fokozott spektrális hatékonysággal .
- Egyszerűsített hálózati architektúra .
- Zökkenőmentes mobilitás, beleértve a különböző rádiós hozzáférési technológiákat is .
- A mobil eszköz ésszerű energiafogyasztása .
- Minimálisra csökkenti a berendezések költségeit, mivel megszünteti a költséges frekvencia-kiegyenlítő szükségességét a vevőnél.
- Integrált biztonsági szolgáltatásokat nyújt .
A 3G korlátozásai
- A mobil infrastruktúra költsége, a bázisállomások korszerűsítése nagyon magas.
- A barangolás és az adat- / hangmunka együttesen még nem valósult meg.
- Az energiafelhasználás magas.
- Rövid távolságú bázisállomásokra van szükség, és drága.
A 4G korlátozása
- A helymeghatározás és az erőforrás-koordináció új eszközök hozzáadásához nem megfelelő.
- Korlátozott hanghívások és szolgáltatások kezelhetők egy időben.
- Koncentrált adatszolgáltatásként széles sávszélességet igényel.
- A vidéki térségekben nem nyújt jó szolgáltatást a vezeték nélküli hálózat követelménye miatt, és a 4G-hálózat nem bővül jól ezeken a területeken.
Következtetés
A 4G technológiák jobb szolgáltatásokat nyújtanak a 3G technológiákhoz képest; az adatátvitel, a sejtek szélessége, a költség, a mobilitás, a mobil eszközök energiafogyasztása szempontjából. Van azonban néhány kompatibilitási probléma a 4G-ben.
