3G ja 4G tehnoloogia on seotud mobiilside standarditega. Mobiilside on üks pidevalt arenevatest piirkondadest, et pakkuda kiiremat ja paremat mobiilse lairibaühenduse kogemust. Iga uus tehnoloogia pakub oma eelkäijaga võrreldes märkimisväärset edu ja suutlikkust. See võimaldab Interneti-ühendust erinevate seadmete, näiteks vahekaardi, sülearvuti, lauaarvuti ja mobiiltelefoni kaudu.
Võrdluskaart
| Võrdluse alus | 3G tehnoloogia | 4G tehnoloogia |
|---|---|---|
| Andmete ribalaius | 2 Mbps - 21 Mbps | 2 Mbps - 1 Gbps |
| Maksimaalne üleslaadimise määr | 5 Mbit / s | 500 Mbit / s |
| Maksimaalne allalaadimiskiirus | 21 Mbps | 1 Gbps |
| Lülitusmeetod | Pakettkommuteerimine | Pakettkommuteerimine, Sõnumi vahetamine |
| Standardid | IMT 2000 3.5G HSDPA 3.75G HSUPA | Ühtne ühtne standard Wimax ja LTE |
| Tehnoloogia Stack | Digitaalne lairibaühenduse pakettandmeside CDMA 2000, UMTS, EDGE jne | Digitaalne lairibaühenduse pakettandmeside Wimax2 ja LTE ettemaksed. |
| Sagedusribad | 1, 8-2, 5 GHz | 2 - 8 GHz |
| Võrgu arhitektuur | Lai lairiba põhine | Wireless LAN ja Wide Area integreerimine |
| Forward Error Correction | 3G kasutab vigade parandamiseks turbokoode. | 4G-s kasutatakse veakorrektsiooni jaoks kokkuühendatud koode. |
| Käsi eemale | Horisontaalne | Horisontaalne ja vertikaalne |
3G tehnoloogia määratlus
3G on mobiilside teenuste standardite põlvkond, mis vastab rahvusvahelisele mobiiltelekommunikatsioonile. 2000 (IMT-2000) annab võimaluse edastada samaaegselt sama võrgu kaudu häält ja andmeid (muusika allalaadimine, e-kirjad ja kiirsõnumid).
See pakub lairibaühenduse võimsust, toetab suuremat arvu kõne- ja andmesideteenuseid, mille lisakulud on väiksemad kui tema eelkäija 2G. 3G kasutab kõneside jaoks Circuit switchingit ja andmeside jaoks pakettkommuteerimist .
3G toetatavad maksimaalsed andmeedastuskiirused:
- 2, 05 Mbit / s statsionaarsete seadmete puhul.
- 384 kbit / s aeglaselt liikuvate seadmete puhul.
- 128 Kbit / s suurtel kiirustel liikuvate seadmete puhul.
3GPP vormistamine
3GPP (3. põlvkonna partnerlusprojekt) arendati juhtorganite moodustamise ajal, mis hõlmasid nii GSM kui ka UMTSi koostööd. 3GPP töötas ITU-R (Rahvusvaheline Telekommunikatsiooniliit-raadioside sektor) ühe ITU sektorina.
See vastutab rahvusvahelise raadiosagedusspektri haldamise, spektri tõhusa kasutamise tagamise ja tehnoloogia perede määratlemise eest, seostab spektri konkreetseid osi peredega.
Lõpuks ratifitseeris ITU viie 3G standardi perekonna, mis on osa 3G raamistikust, mida tuntakse IMT-2000 nime all, pärast seda, kui nad on püüdnud luua ühe 3G standardi:
- Kolm standardit, mis põhinevad CDMA-l (Code Division Multiple Access), nimelt:
- CDMA2000
- WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) / HSPA + (suure kiirusega pakett juurdepääs)
- TDSCDMA.
- Kaks standardit, mis põhinevad TDMA-l (Time Division Multiple Access), nimelt:
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
4G tehnoloogia määratlus
4G tähistab neljanda põlvkonna tehnoloogiat, ja on kindel, et arendatakse, ühendatakse praegune 2G (2. põlvkond), 3G (3. põlvkond), WLAN (traadita kohtvõrk), lähitoimeseadmed, fikseeritud traadisüsteemid ühte ja edastatavasse täiesti funktsionaalne, järjepidev ja sidus internetitöö.
See on 3G tehnoloogia laiendus, mis pakub ITU (Rahvusvaheline Telekommunikatsiooniliit) poolt IMT-s (International Mobile Telecommunications) määratletud võimeid, nagu skaleeritavus, paindlikkus, tõhusus, isereguleerimine, turvalisus, et toetada liideseid eri tüüpi võrkudega ja paljusid uute ja olemasolevate teenuste
See pakub täielikult konverteeritavaid kohandatud teenuseid (kõne-, andmeside- ja multimeediateenuseid) andmeedastuskiirusega kuni 100 Mbit / s ja laialdast mobiilset juurdepääsu:
- Kõrglahutusega mobiiltelevisioon
- IP-telefon
- Mänguteenused
- Videokonverentsid
- 3D-televisioon
Praeguste tehnoloogiate täiustatud versioonid hõlmavad GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, traadita kohtvõrke ja Bluetooth integreeritakse 4G-sse. Oodatakse kõrgekvaliteedilist audio-video voogesitust Interneti-protokolli lõpuni.
Mobiilse LTE (Long Term Evolution) ja WiMAXi (ülemaailmne mikrolaineühenduse ülemaailmne koostalitlusvõime) versioonid toetavad teenusepakkujad 4G-s palju vähem kui 1 Gbit / s tipp-bitikiirust, kuid puudub täielik IMT-täiustatud vastavus.
4G LTE peamine eesmärk oli saavutada suur liikuvus ja globaalne ühenduvus.
IP-põhivõrku arendatakse edasi, et toetada tõhusamalt kõrget andmeedastuskiirust, täiustatud rakendusteenuseid ning IP- ja raadiosidevõrgu haldamist ning millel on palju rangemad nõuded.
3G-s kasutatud hajutusspektri raadiosidetehnoloogia asendatakse järgmisega:
- OFDMA (ortogonaalne sagedusjaamade mitmekordne juurdepääs) mitme kandja edastamine.
- FDE (sagedus-domeeni tasakaalustamine) kihlveo.
Selle tulemusena edastab see väga palju bitikiirusi, ilma et seda mõjutaks tohutu mitme tee raadio levimine.
MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) side puhul suurendatakse tipp-bitikiirust nutika antenni massiivi abil. Kasutatakse kõrgemat tellimuse modulatsiooni kuni 64 QAM ja MBMS (multimeediumsõnumi multimeediumsõnumiteenused) ringhäälinguks.
Peamised erinevused 3G ja 4G tehnoloogia vahel
Allpool toodud punktid näitavad erinevust 3G ja 4G tehnoloogia vahel:
- Andmete ribalaiuse puhul pakub 3G 21 Mbit / s ja 4G 1 Gb / s maksimaalse ribalaiuse.
- 3G maksimaalne üleslaadimise kiirus on 5 Mbit / s, samas kui 500 Mbit / s on kõrgeim üleslaadimise kiirus 4G.
- 3G suurim allalaadimiskiirus on 21 Mbps. Seoses 4G-ga on 1Gbps maksimaalne allalaadimiskiirus.
- 3G kasutab andmete edastamiseks pakettkommuteerimist. Teisest küljest kasutatakse 4G-s nii pakett- kui ka sõnumivahetust.
- 4G-s kasutatakse hübriidvõrgu arhitektuuri. 3G kasutab vastupidi laiapõhjalist rakupõhist võrku.
- CDMA töötab 3G-s. Vastupidi, 4G kasutab OFDMA-d (ortogonaalsete sageduste jagamise mitmekordne juurdepääs).
- Üleandmise juhtimine toimub 3G-s vertikaalselt, kuid 4G-s toimub nii vertikaalselt kui ka horisontaalselt.
- Täielik IP-põhist võrku toetab 4G. 3G puhul on see aga ringkonnakohtu ja pakettpõhine.
3G / UMTS arhitektuur
3G UMTS-võrgu koostisosad on
• Mobiiljaam : see võib olla midagi sellist, nagu andmete ja häälega mobiiltelefonid, kaardid või arvutid, mida saaks kasutada lõppkasutajana.
• RAN (raadio juurdepääsuvõrk) : see koosneb tugijaamadest ja raadio juurdepääsukontrollerist, mis sillutab lõhet mobiiljaama ja põhivõrgu vahel. Samuti kontrollib ja haldab kogu võrgu õhuliides.
• CN (põhivõrk) : pakub alamsüsteemide peamist töötlemist ja haldamist. 3G UMTS-võrk Arhitektuur migreerub GSM-i põhivõrgu elementide mõningate täiustustega.
- Circuit Switched Domain (Circuit Switched Domain) : See kasutab Circuit Switched Networki, kus konkreetse ajapilu jaoks on kasutajate jaoks ette nähtud spetsiaalne link või kanal. Kaks plokki, mis on näidatud lülituslülitusega domeenis, on järgmised:
- MSC - Mobile Switching Center haldab ringkommutatsioonikõnesid.
- GMSC - Gateway MSC toimib väliste ja sisevõrkude vahel.
- Pakettkommuteeritud domeen : see kasutab IP-võrku, kus IP-d vastutavad andmete edastamise ja vastuvõtmise eest kahe või enama seadme vahel. Pakettkommuteeritud domeenis kuvatud kaks plokki on:
- SGSN (GPRS-tugisõlme teenindamine) : SGSNi erinevad funktsioonid on liikuvuse haldamine, seansihaldus, arveldamine, suhtlemine teiste võrgu piirkondadega.
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : seda võib pidada väga keeruliseks marsruuteriks ja see tegeleb väliste pakettkommutatsioonivõrkude ja UMTS-pakettkommutatsioonivõrgu vaheliste sisemiste toimingutega.
- IMS (IP multimeedia alamsüsteem) : see on arhitektuuriline raamistik, mis varustab IP multimeediateenuseid.
4G LTE arhitektuur
4G LTE võrgustiku koostisosad on
- Kasutaja seadmed (UE) : see võib olla mis tahes seade, mis suudab luua sidefunktsioone, nagu mobiiltelefonid, sakid, arvutid jne.
- Arenenud UMTS maapealne raadio juurdepääsuvõrk (E-UTRAN): see juhib raadiosidet kasutajate seadmete ja EPC vahel. LTE mobiil saab ühendada korraga vaid ühe lahtri ja ühe tugijaama. EBSi (Evolved Base Station) peamised toimingud
- LTE õhuliidese analoog- ja digitaalset töötlemisfunktsiooni kasutatakse raadiosaate edastamiseks ja vastuvõtmiseks kõikidele LTE-toega seadmetele.
- Käsitseb madala taseme toimingut, saates signaalsõnumeid ja käske.
- Evolved Packet Core (EPC) : see suhtleb sisemiste ja väliste pakettandmesidevõrkude ja IP multimeedia alamsüsteemiga. See koosneb järgmistest plokkidest:
- HSS: Home Subscriber Server omab keskandmebaasis kogu informatsiooni võrguoperaatori abonentide kohta.
- MME: Mobiilsuse juhtimisüksus tegeleb kõrgetasemelise operatsiooniga signaalimissõnumite ja HSS-i abil.
- S-GW: Signaling Gateway teostab liikumise ankurdamist ja edastab andmeid PDN Gateway ja tugijaama vahel.
- P-GW: Pakettandmesidevõrguühendus suhtleb PDN-i liidestega. See teostab selliseid toiminguid nagu IP-aadressi jaotamine ja pakettide filtreerimine.
- PCRF: poliitika ja tasude reeglite funktsioon on vastutav voogepõhiste laadimisoperatsioonide juhtimise eest poliisikontrolli teostamise funktsioonis (PCEF) ja poliitika kontrolli otsuste tegemisel.
3G eelised
- See kasutab 2G sagedusribasid, mille ribalaius on kuni 230MHz, et saavutada ülemaailmseid rändlusteenuseid ja multiteenuseid .
- Lairiba-raadiokanal, mis toetab kiiret teenust - Raadiosaatjakanal kasutab kuni 20M ribalaiust, mis parandab kiibi kiirust ja anti-multiradade pleegimist.
- Lairibaühenduse kanalis saab ettevõtte kvaliteeti juhtida ajalise multipleksimise ja koodide taaskasutamise abil. Mitme teenuse ja mitme kiirusega ülekande realiseerimiseks valitakse lairibakanalisse erinevad hajutegurid, erinevad QOS-i määrad, mis vajavad kaardistamist.
- Allalüli edastuskanali jõudluse parandamiseks rakendatakse kiiret suletud ahela võimsuse juhtimise tehnoloogiat.
- Võimsuse kohandamiseks, süsteemi iseseisvuse vähendamiseks ja vastuvõtja tundlikkuse suurendamiseks ning süsteemi võimsuse suurendamiseks rakendatakse 3G baasjaama Adaptive antennimasse.
WCDMA, mis koosneb peamiselt kahest järgmisest aspektist, st kanali kodeerimisest ja võimsuse juhtimisest. - Terminalide ja mobiilsidevõrkude edastamiseks on vajalik lülitustehnoloogia, kui terminalid ei ole stabiilsed ja vahetavad oma positsiooni ühe tugijaama katvusest teisele tugijaamale.
4G eelised
- Vähendatud viivitused nii ühenduse loomiseks kui ka edastamise latentsuseks .
- Suurenenud kasutajaandmete läbilaskevõime .
- Suurenenud raku serva bitikiirus .
- Minimeeritud kulu bitti kohta, kasutades kõrgendatud spektraalset efektiivsust .
- Lihtsustatud võrgu arhitektuur .
- Sujuv liikuvus, sealhulgas erinevate raadioühenduse tehnoloogiate vahel .
- Mobiilseadme mõistlik energiatarbimine .
- Minimeerib seadmete maksumust, kuna see kaotab nõudmise kulukate sageduste ekvalaiseri järele vastuvõtjal.
- See pakub integreeritud turvateenuseid .
3G piirangud
- Mobiilside infrastruktuuri maksumus, tugijaamade uuendamine on väga suur.
- Rändlusteenuseid ja andme- / häälteost kollektiivselt ei ole veel rakendatud.
- Võimsuse kasutamine on kõrge.
- Vajab lühikese vahemaa baasjaamu ja on kallid.
4G piirangud
- Asukoha koordineerimine ja ressursside koordineerimine uute seadmete lisamiseks ei ole piisav.
- Piiratud häälkõnesid ja -teenuseid saab käsitleda aja jooksul.
- Kuna tegemist on kontsentreeritud andmesideteenusega, vajab see laia ribalaiust.
- See ei paku maapiirkondades häid teenuseid, kuna traadita võrgu nõue on vajalik ja 4G võrk nendes piirkondades ei laiene.
Järeldus
4G tehnoloogia pakub paremaid teenuseid võrreldes 3G tehnoloogiatega; andmete läbilaskevõime, rakkude serva bitikiiruse, maksumuse, mobiilsuse, mobiilseadmete energiatarbimise osas. Siiski on 4G-s mõned ühilduvuse probleemid.
