Технології 3G і 4G пов'язані зі стандартами мобільного зв'язку. Мобільна комунікація є однією з постійно розвиваються областей для швидшого та кращого мобільного широкосмугового доступу. Кожна нова технологія пропонує значний прогрес у продуктивності та можливостях порівняно з попередником. Він надає можливість доступу до Інтернету через різні пристрої, такі як вкладки, ноутбуки, настільні та мобільні телефони.
Діаграма порівняння
| Основа для порівняння | Технологія 3G | Технологія 4G |
|---|---|---|
| Пропускна здатність даних | 2 Мбіт / с - 21 Мбіт / с | 2 Мбіт / с - 1 Гбіт / с |
| Частота завантаження піку | 5 Мбіт / с | 500 Мбіт / с |
| Швидкість завантаження піку | 21 Мбіт / с | 1 Гбіт / с |
| Техніка перемикання | Перемикання пакетів | Перемикання пакетів, Перемикання повідомлень |
| Стандарти | IMT 2000 3.5G HSDPA 3.75G HSUPA | Єдиний уніфікований стандарт Wimax і LTE |
| Технологія Стек | Цифрові широкосмугові пакетні дані CDMA 2000, UMTS, EDGE тощо. | Аванси цифрових широкосмугових пакетних даних Wimax2 і LTE. |
| Частотний діапазон | 1, 8 - 2, 5 ГГц | 2 - 8 ГГц |
| Мережева архітектура | Розташування на основі широкої області | Інтеграція бездротової локальної мережі та широкого простору |
| Корекція помилок вперед | 3G використовує турбокоди для виправлення помилок. | Кореговані коди використовуються для виправлення помилок в 4G. |
| Руки геть | Горизонтальний | Горизонтальні та вертикальні |
Визначення технології 3G
3G - це покоління стандартів для мобільних телекомунікаційних послуг, що задовольняє міжнародні мобільні телекомунікації -2000 (IMT-2000) забезпечує можливість передачі голосу і даних (завантаження музики, електронної пошти та миттєвих повідомлень) по одній мережі одночасно.
Вона забезпечує потужність широкосмугового зв'язку, підтримує більшу кількість користувачів голосових даних та даних, що мають меншу вартість, ніж попередній 2G. 3G використовує перемикання ланцюга для голосового зв'язку та комутації пакетів для передачі даних.
Максимальна швидкість передачі даних, яка підтримується 3G:
- 2, 05 Мбіт / с для стаціонарних пристроїв.
- 384 Кбіт / с для пристроїв, що рухаються повільно.
- 128 Кбіт / с для пристроїв, що рухаються з високою швидкістю.
ФОРМУВАННЯ 3GPP
3GPP (Проект партнерства третього покоління) розвивався під час формування керівних органів, які включали співпрацю як GSM, так і UMTS. 3GPP працював під спостереженням МСЕ-R (Міжнародний союз телекомунікацій-сектор радіозв'язку) одним з секторів МСЕ.
Він відповідає за управління міжнародним радіочастотним спектром, для забезпечення ефективного використання спектра та визначення сімей технологій, пов'язує специфічні частини спектру з сім'ями.
Нарешті, МСЕ ратифікувала сім'ю з п'яти стандартів 3G, які є частиною платформи 3G, відомої як IMT-2000, після спроби побудувати єдиний стандарт 3G:
- Три стандарти на основі CDMA (Code Division Multiple Access), а саме:
- CDMA2000
- WCDMA (Широкосмуговий множинний доступ з кодовим поділом) / HSPA + (високошвидкісний пакетний доступ)
- TDSCDMA.
- Два стандарти, засновані на TDMA (Time Division Multiple Access), а саме:
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
Визначення технології 4G
4G - це технологія 4-го покоління, і це розробка, що включає поточні 2G (2-е покоління), 3G (3-го покоління), WLAN (бездротова локальна мережа), короткострокові, фіксовані провідні системи в єдину та трансляційну, повністю функціональний, послідовний і послідовний міжмережевий зв'язок.
Це розширення технології 3G, яка надає можливості, визначені МСЕ (Міжнародний союз телекомунікацій) в IMT (Міжнародні мобільні телекомунікації), включає функції, такі як масштабованість, гнучкість, ефективність, самоврядування, безпеку для підтримки взаємодії з різними типами мереж і безліч нових та існуючих послуг.
Вона пропонує повністю конвергентні індивідуальні послуги (голос, дані та мультимедіа) зі швидкістю передачі даних до 100 Мбіт / с і широким мобільним доступом для:
- Мобільне телебачення з високою роздільною здатністю
- IP-телефонія
- Ігрові послуги
- Відеоконференція
- 3D телебачення
Розширені версії сучасних технологій охоплюють GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, бездротові локальні мережі та Bluetooth. Очікується високоякісне потокове передавання аудіо / відео через Internet Protocol.
Версії мобільного LTE (Long Term Evolution) і WiMAX (Всесвітня інтероперабельність для мікрохвильового доступу) підтримують в унісон набагато менше 1 Гбіт / с бітної швидкості, а фірми 4G називають 4G, але не існує повної відповідності IMT-Advanced.
Головною метою 4G LTE було досягнення високої мобільності та глобальної зв'язку.
Мережа IP Core розроблена надалі для підтримки високої швидкості передачі даних, вдосконалених служб прикладних програм і управління IP та радіомережами більш ефективно і має набагато більш вимогливі вимоги.
Радіотехніка з поширеним спектром, яка використовувалася в 3G, замінюється на:
- OFDMA (Ортогональний частотний розподіл множинного доступу) передачі з кількома несучими.
- Стратегія FDE (частотно-доменний вирівнювання).
Як результат, він передає дуже високі бітові швидкості, не впливаючи на величезне багатопроменеве поширення радіо.
Для MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) комунікацій пікова швидкість бітів додатково підвищується за допомогою матриць смарт-антен. Використовується модуляція більш високого порядку до 64 QAM і MBMS (Multimedia Broadcast Multicast services) для мовлення.
Основні відмінності між технологіями 3G і 4G
Нижче розглянуто питання, що відрізняє технологію 3G та 4G:
- Що стосується пропускної здатності даних, то 3G забезпечує 21 Мбіт / с, а 4G пропонує максимальну пропускну здатність даних 1 Гбіт / с.
- Максимальна швидкість завантаження 3G становить 5 Мбіт / с, тоді як 500 Мб / с - найвища швидкість завантаження 4G.
- Найбільша швидкість завантаження 3G становить 21 Мбіт / с. У порівнянні з 4G пропонується 1Gbps пікова швидкість завантаження.
- 3G використовує комутацію пакетів для передачі даних. З іншого боку, як перемикання пакетів, так і повідомлення використовуються в 4G.
- У 4G використовується архітектура гібридної мережі. І навпаки, 3G використовує мережу, що базується на широкому просторі.
- CDMA використовується в 3G. На відміну від 4G використовується OFDMA (ортогональний частотний розподіл множинного доступу).
- Керування передачею передач здійснюється вертикально в 3G, але в 4G це робиться як вертикально, так і горизонтально.
- Повна мережа на базі IP підтримується в 4G. Однак, у випадку 3G, це схема і пакет на основі.
Архітектура 3G / UMTS
Складові частини мережі 3G UMTS є
• Мобільна станція: це може бути щось подібне до мобільних телефонів з даними та голосом, вкладки або комп'ютери, які можна використовувати як кінцевого користувача.
• RAN (мережа радіодоступу) : вона складається з базових станцій і контролера радіодоступу, який перекриває розрив між мобільною станцією та базовою мережею. Він також контролює і керує повітряним інтерфейсом для всієї мережі.
• CN (Core Network) : забезпечує основну обробку та управління підсистемами. Архітектура мережі 3G UMTS переноситься з GSM з деякими вдосконаленнями в елементах базової мережі.
- Домен з комутацією каналів : він використовує мережу з комутацією каналів, в якій виділена зв'язок або канал надається для певного часового інтервалу для безлічі користувачів. Два блоки, що відображаються в домені з комутацією ланцюгів:
- Центр комутації MSC - Mobile управляє викликами з комутацією каналів.
- GMSC - Gateway MSC виступає посередником між зовнішніми та внутрішніми мережами.
- Домен з комутацією пакетів : Він використовує IP-мережу, де IP-адреси відповідають за передачу і прийом даних між двома або більше пристроями. Два блоки, показані в домені з комутацією пакетів:
- SGSN (Обслуговування вузла підтримки GPRS) : Різні функції, що надаються SGSN, - це управління мобільністю, керування сеансами, біллінг, зв'язок з іншими областями мережі.
- GGSN (вузол підтримки шлюзу GPRS) : він може розглядатися як дуже складний маршрутизатор і обробляє внутрішні операції між зовнішніми мережами з комутацією пакетів і мережею з комутацією пакетів UMTS.
- IMS (IP-мультимедійна підсистема) : це архітектурна основа, яка забезпечує IP-мультимедійні послуги.
Архітектура 4G LTE
Складовими частинами мережі 4G LTE є
- Обладнання користувача (UE) : це може бути будь-який пристрій, здатний встановлювати функції зв'язку, такі як мобільні телефони, вкладки, комп'ютери тощо.
- Розвинена мережа наземного радіодоступу UMTS (E-UTRAN): Контролює радіозв'язок між обладнанням користувача та EPC. Мобільний термінал LTE може з'єднуватися тільки з однією коміркою і однією базовою станцією за один раз. Основні операції EBS (Evolved Base Station)
- Аналогові і цифрові функції обробки інтерфейсу повітря LTE використовуються для передачі і прийому радіопередачі до всіх пристроїв з підтримкою LTE.
- Обробляє операції низького рівня, посилаючи повідомлення і команди сигналізації.
- Evolved Packet Core (EPC) : взаємодіє з внутрішніми та зовнішніми мережами пакетної передачі даних та IP-мультимедійною підсистемою. Він складається з наступних блоків:
- HSS: Home Абонентський сервер зберігає всю інформацію про всіх абонентів оператора мережі в центральній базі даних.
- ММЕ: Мобільний менеджмент обробляє операції високого рівня за допомогою повідомлень сигналізації та HSS.
- S-GW: Шлюз сигналізації виконує прив'язку мобільності і пересилає дані між шлюзом PDN і базовою станцією.
- P-GW: Шлюз мережі пакетних даних обмінюється даними з використанням інтерфейсів PDN. Він виконує такі операції, як виділення IP-адрес і фільтрація пакетів.
- PCRF: Функція політики та правил тарифікації є відповідальною за контроль за операціями з нарахування на основі потоку в функції контролю за дотриманням політики (PCEF) та прийняття рішень щодо управління політикою.
Переваги 3G
- Вона використовує 2G смуги частот з пропускною здатністю до 230 МГц, які використовуються для досягнення глобального роумінгу і мультисервісних послуг.
- Широкосмуговий радіоканал для підтримки високошвидкісних послуг - канал радіоканалу використовує смугу пропускання до 20 М, яка імпровізує швидкість чипа і анти-багатопроменеве затухання.
- У широкосмуговому каналі якість бізнесу можна контролювати, застосовуючи мультиплексування часу і повторне використання коду. Різні коефіцієнти поширення, різні показники потреби в різних QOS можуть відображатися в широкосмуговому каналі, вибраних для реалізації мультисервісної і багатоканальної передачі .
- Для підвищення продуктивності низхідній лінії зв'язку застосовується швидка технологія управління потужністю замкнутого циклу.
- Для адаптивного регулювання потужності, зниження самостійних перешкод системи та підвищення чутливості приймача та збільшення ємності системи, в базову станцію 3G реалізовані адаптивні антенні решітки.
WCDMA, в основному складається з наступних двох аспектів, тобто каналів кодування і управління потужністю. - Технологія комутації необхідна для зв'язку термінальних і мобільних мереж, коли термінали не є стійкими і перемикають своє положення від покриття однієї базової станції до однієї іншої базової станції.
Переваги 4G
- Зменшення затримок для встановлення з'єднання та затримки передачі .
- Збільшення пропускної здатності користувачів .
- Збільшення бітової швидкості клітинки .
- Мінімальна вартість на біт із застосуванням підвищеної спектральної ефективності .
- Спрощена архітектура мережі .
- Безпроблемна мобільність, включаючи різні технології радіодоступу .
- Розумне споживання енергії для мобільного пристрою.
- Мінімізує вартість обладнання, оскільки вона скасовує необхідність дорогого частотного еквалайзера на приймачі.
- Він надає комплексні послуги безпеки .
Обмеження 3G
- Вартість стільникової інфраструктури, модернізація базових станцій дуже висока.
- Роумінг та робота з даними / голосом колективно ще не реалізовані.
- Використання енергії є високим.
- Потребує короткі відстані базові станції і коштує дорого.
Обмеження 4G
- Координація розташування та координація ресурсів для додавання нових пристроїв не є адекватною.
- Обмежені голосові дзвінки та послуги можуть оброблятися один раз.
- Будучи концентрованою послугою передачі даних, вона вимагає широкої смуги пропускання.
- Це не забезпечує хороших послуг у сільській місцевості через вимоги бездротової мережі і мережі 4G не розширюється добре в цих областях.
Висновок
Технології 4G забезпечують кращі послуги в порівнянні з технологіями 3G; з точки зору пропускної здатності даних, бітової швидкості клітин, вартості, мобільності, енергоспоживання для мобільних пристроїв. Тим не менш, є деякі проблеми сумісності в 4G.
