3G un 4G tehnoloģija ir saistīta ar mobilo sakaru standartiem. Mobilās komunikācijas ir viena no pastāvīgi attīstītajām jomām, kas nodrošina ātrāku un labāku mobilo platjoslas pieredzi. Katra jaunā tehnoloģija piedāvā ievērojamu veiktspēju un spēju uzlabojumu salīdzinājumā ar iepriekšējo. Tas nodrošina iespēju piekļūt internetam, izmantojot dažādas ierīces, piemēram, cilni, klēpjdatoru, galddatoru un mobilos telefonus.
Salīdzinājuma diagramma
| Salīdzinājuma pamats | 3G tehnoloģija | 4G tehnoloģija |
|---|---|---|
| Datu joslas platums | 2 Mbps - 21 Mbps | 2 Mbps - 1 Gbps |
| Maksimālais augšupielādes ātrums | 5 Mbps | 500 Mbps |
| Maksimālā lejupielādes likme | 21 Mbps | 1 Gbps |
| Pārslēgšanas tehnika | Pakešu pārslēgšana | Pakešu pārslēgšana, Ziņu pārslēgšana |
| Standarti | IMT 2000 3.5G HSDPA 3.75G HSUPA | Vienots vienotais standarts Wimax un LTE |
| Tehnoloģija Kaudze | Digitālie platjoslas pakešu dati CDMA 2000, UMTS, EDGE uc | Digitālie platjoslas pakešu dati Wimax2 un LTE Advances. |
| Frekvenču josla | 1, 8 - 2, 5 GHz | 2 - 8 GHz |
| Tīkla arhitektūra | Plaša lauka šūnu darbība | Bezvadu LAN un platjoslas integrācija |
| Forward Error Correction | 3G izmanto turbodokumentus kļūdu labošanai. | 4G kļūdu korekcijai tiek izmantoti kodēti kodi. |
| Nodošana | Horizontāls | Horizontāli un vertikāli |
3G tehnoloģiju definīcija
3G ir mobilo telekomunikāciju pakalpojumu standartu paaudze, kas atbilst starptautiskajai mobilo sakaru telekomunikācijām -2000 (IMT-2000) nodrošina iespēju vienlaicīgi pārsūtīt balss un datus (mūzikas lejupielādes, e-pastus un tērzēšanu) tajā pašā tīklā.
Tā nodrošina platjoslas jaudu, atbalsta lielāku balss un datu klientu skaitu ar zemākām papildu izmaksām nekā tā priekšgājējs 2G. 3G izmanto ķēdes pārslēgšanu balss sakariem un pakešu komutāciju datu pārraidei.
Maksimālais datu pārraides ātrums, ko atbalsta 3G:
- 2, 05 Mbit / s stacionārām ierīcēm.
- 384 Kbit / s ierīcēm, kas pārvietojas lēni.
- 128 Kbit / s ierīcēm, kas pārvietojas lielā ātrumā.
3GPP FORMĀCIJA
3GPP (3. paaudzes partnerības projekts) tika veidots, veidojot pārvaldes struktūras, kas ietvēra gan GSM, gan UMTS sadarbību. 3GPP strādāja pie ITU-R (Starptautiskās telekomunikāciju savienības-radiosakaru nozares) viena no ITU nozarēm.
Tā ir atbildīga par starptautiskā radiofrekvenču spektra pārvaldību, lai nodrošinātu efektīvu spektra izmantošanu un definētu tehnoloģiju ģimenes, piesaista konkrētas spektra daļas ar ģimenēm.
ITU beidzot ratificēja piecu 3G standartu grupu, kas ir daļa no 3G sistēmas, kas pazīstama kā IMT-2000, pēc tam, kad mēģinājis izveidot vienu 3G standartu:
- Trīs standarti, kas balstīti uz CDMA (Code Division Multiple Access), proti:
- CDMA2000
- WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) / HSPA + (ātrgaitas pakešu piekļuve)
- TDSCDMA.
- Divi standarti, kuru pamatā ir TDMA (Time Division Multiple Access), proti:
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
4G tehnoloģijas definīcija
4G apzīmē 4. paaudzes tehnoloģiju, un tas ir risks attīstīt, iekļaut pašreizējo 2G (2. paaudze), 3G (3. paaudze), WLAN (bezvadu lokālais tīkls), neliela attāluma, fiksēto vadu sistēmas vienā un tajā pašā raidījumā pilnīgi funkcionāla, konsekventa un saskaņota interneta darbība.
Tas ir 3G tehnoloģijas paplašinājums, kas nodrošina ITU (Starptautiskā telekomunikāciju savienība) noteiktās iespējas IMT (International Mobile Telecommunications) ietver tādas iespējas kā mērogojamība, elastīgums, efektivitāte, pašpārvalde, drošība, lai atbalstītu saskarni ar dažāda veida tīkliem un daudziem jaunu un esošo pakalpojumu
Tā piedāvā pilnīgi konverģētus pielāgotus pakalpojumus (balss, datu un multivides), izmantojot datu pārraides ātrumu līdz 100 Mb / s un plašu mobilo piekļuvi:
- Augstas izšķirtspējas mobilā televīzija
- IP telefonija
- Spēļu pakalpojumi
- Videokonferences
- 3D televīzija
Pašreizējo tehnoloģiju uzlabotās versijas ietver GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, bezvadu LAN un Bluetooth ir integrētas 4G. Paredzams, ka augstas kvalitātes audio / video straumēšana beigsies līdz gala interneta protokolam.
Mobilās LTE versijas (Long Term Evolution) un WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) vienoti atbalsta daudz mazāk nekā 1 Gbit / s maksimālo bitu pārraides ātrumu, un pakalpojumu sniedzēji to apzīmē ar 4G, bet nav pilnīgas IMT-Advanced atbilstības.
4G LTE galvenais mērķis bija panākt augstu mobilitāti un globālo savienojamību.
IP Core tīkls tiek tālāk attīstīts, lai efektīvāk atbalstītu augstus datu pārraides ātrumus, progresīvus lietojumprogrammu pakalpojumus un IP un radio tīklu pārvaldību, un tam ir daudz stingrākas prasības.
3G izplatīta spektra radio tehnoloģija tiek aizstāta ar:
- OFDMA (ortogonālās frekvences sadalījuma vairāku piekļuves) pārraides pārraide.
- FDE (frekvenču domēna izlīdzināšana).
Tā rezultātā tā pārraida ļoti lielus bitu pārraides ātrumus, neietekmējot milzīgu daudzceļu radio izplatību.
MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) komunikācijām maksimālais bitu pārraides ātrums tiek vēl vairāk uzlabots, izmantojot viedo antenu blokus. Tiek izmantota augstāka pasūtījuma modulācija līdz 64 QAM un MBMS (multivides pārraides multivides pakalpojumi) apraidei.
Galvenās atšķirības starp 3G un 4G tehnoloģijām
Turpmāk izklāstītie punkti atspoguļo atšķirību starp 3G un 4G tehnoloģiju:
- Kad runa ir par datu joslas platumu, 3G nodrošina 21 Mbps un 4G piedāvā 1 Gbps maksimālo datu joslas platumu.
- Maksimālais 3G augšupielādes ātrums ir 5 Mbps, bet 500 Mbps ir augstākais augšupielādes ātrums - 4G.
- Augstākais lejupielādes ātrums 3G ir 21 Mbps. Kā pret 4G piedāvā 1Gbps maksimālo lejupielādes ātrumu.
- 3G datu pārraidei izmanto pakešu komutāciju. No otras puses, gan pakešu, gan ziņu pārslēgšana tiek izmantota 4G.
- 4G tiek izmantota hibrīda tīkla arhitektūra. Un otrādi, 3G izmanto platjoslas šūnu tīklu.
- CDMA ir nodarbināts 3G. Pretstatā 4G izmanto OFDMA (ortogonālo frekvenču sadalījuma vairākkārtēju piekļuvi).
- Handoff vadība tiek veikta vertikāli 3G, bet 4G tas tiek veikts gan vertikāli, gan horizontāli.
- Pilns IP tīkls tiek atbalstīts 4G. Tomēr 3G gadījumā tas ir ķēdes un paketes pamatā.
3G / UMTS arhitektūra
3G UMTS tīkla sastāvdaļas ir
• Mobilā stacija: tas varētu būt kaut kas līdzīgs datu un balss iespējotiem mobilajiem tālruņiem, cilnēm vai datoriem, ko varētu izmantot kā gala lietotāju.
• RAN (Radio Access Network) : tas sastāv no bāzes stacijām un radio piekļuves kontrolieriem, kas savieno plaisu starp mobilo staciju un galveno tīklu. Tā arī kontrolē un pārvalda visa tīkla gaisa saskarni.
• CN (pamattīkls) : nodrošina apakšsistēmu galveno apstrādi un pārvaldību. 3G UMTS tīkls Arhitektūra tiek pārvietota no GSM ar dažiem uzlabojumiem pamata tīkla elementos.
- Circuit Switched Domain : Tas izmanto Circuit Switched Network, kurā konkrētai laika nišai ir paredzēta īpaša saite vai kanāls lietotāju kopai. Divi bloki, kas parādīti ķēdes komutācijas domēnā, ir šādi:
- MSC - Mobile komutācijas centrs pārvalda ķēdes komutācijas zvanus.
- GMSC - Gateway MSC darbojas kā starpnieks starp ārējiem un iekšējiem tīkliem.
- Pakešu komutācijas domēns : izmanto IP tīklu, kur IP ir atbildīgs par datu pārsūtīšanu un saņemšanu starp divām vai vairākām ierīcēm. Divi bloki, kas redzami pakešu komutācijas domēnā, ir šādi:
- SGSN (GPRS atbalsta mezgla apkalpošana) : dažādas funkcijas, ko nodrošina SGSN, ir mobilitātes pārvaldība, sesijas pārvaldība, rēķinu sagatavošana, komunikācija ar citiem tīkla apgabaliem.
- GGSN (vārtejas GPRS atbalsta mezgls) : to var uzskatīt par ļoti sarežģītu maršrutētāju un apstrādā iekšējās operācijas starp ārējo pakešu komutācijas tīkliem un UMTS pakešu komutācijas tīklu.
- IMS (IP multimediju apakšsistēma) : tā ir arhitektūras sistēma, kas nodrošina IP multivides pakalpojumus.
4G LTE arhitektūra
4G LTE tīkla sastāvdaļas ir
- Lietotāja iekārtas (UE) : tā varētu būt jebkura ierīce, kas spēj izveidot sakaru funkcijas, piemēram, mobilos telefonus, cilnes, datorus utt.
- Evolved UMTS Sauszemes radio piekļuves tīkls (E-UTRAN): tas kontrolē radiosakaru starp lietotāju aprīkojumu un EPC. LTE mobilais var vienlaicīgi savienot tikai ar vienu šūnu un vienu bāzes staciju. Galvenās EBS darbības (Evolved Base Station)
- LTE gaisa interfeisa analogās un digitālās apstrādes funkcijas tiek izmantotas, lai pārraidītu un saņemtu radio pārraidi uz visām LTE iespējotajām ierīcēm.
- Rīko zema līmeņa darbību, nosūtot signalizācijas ziņojumus un komandas.
- Evolved Packet Core (EPC) : tā sazinās ar iekšējiem un ārējiem pakešdatu tīkliem un IP multivides apakšsistēmu. Tas sastāv no šādiem blokiem:
- HSS: Mājas abonentu serveris centrālajā datu bāzē glabā visu informāciju par visiem tīkla operatora abonentiem.
- MME: Mobilitātes pārvaldības vienība apstrādā augsta līmeņa operāciju ar signalizācijas ziņojumiem un HSS.
- S-GW: Signalizācijas vārteja veic mobilitātes nostiprināšanu un datu pārsūtīšanu starp PDN vārteju un bāzes staciju.
- P-GW: pakešdatu tīkla vārteja sazinās ar PDN, kas izmanto saskarnes. Tā veic tādas darbības kā IP adreses piešķiršana un pakešu filtrēšana.
- PCRF: Politikas un maksas noteikšanas funkcija ir atbildīga par plūsmas plūsmas uzlādes operāciju kontroli politikas īstenošanas kontroles funkcijā (PCEF) un politikas kontroles lēmumu pieņemšanā.
3G priekšrocības
- Tā izmanto 2G frekvenču joslas ar joslas platumu līdz 230MHz, lai sasniegtu globālos viesabonēšanas un daudzpakalpojumu pakalpojumus.
- Platjoslas radio kanāls ātrdarbīgu pakalpojumu atbalstam. Radio kanālu kanālā tiek izmantots joslas platums līdz 20M, kas uzlabo mikroshēmas ātrumu un anti-multipath izbalēšanu.
- Platjoslas kanālā uzņēmējdarbības kvalitāti var kontrolēt, izmantojot multipleksēšanu un koda atkārtotu izmantošanu. Dažādi izplatīšanas faktori, dažādas likmes, kas nepieciešamas dažādiem QOS, var iezīmēt platjoslas kanālu, lai realizētu vairāku pakalpojumu un daudzpakāpju pārraidi .
- Lai uzlabotu lejupsaites pārraides kanāla veiktspēju, tiek izmantota ātra slēgtā cikla jaudas kontroles tehnoloģija.
- Lai adaptīvi pielāgotu jaudu, samazinātu sistēmas pašinterferenci un uzlabotu uztvērēja jutību un palielinātu sistēmas kapacitāti, adaptīvās antenas bloki tiek ieviesti 3G bāzes stacijā.
WCDMA, kas galvenokārt sastāv no šādiem diviem aspektiem: kanālu kodēšana un jaudas kontrole. - Termināla un mobilo sakaru tīklam ir nepieciešama komutācijas tehnoloģija, kad termināli nav stabili un pārslēdzas no vienas bāzes stacijas pārklājuma uz citu bāzes staciju.
4G priekšrocības
- Samazināti kavējumi gan pieslēguma izveidošanai, gan pārraides latentumam .
- Palielināts lietotāju datu caurlaides spēks .
- Palielināts šūnu malas bitu pārraides ātrums .
- Minimizētas izmaksas par bitu, izmantojot paaugstinātu spektrālo efektivitāti .
- Vienkāršota tīkla arhitektūra .
- Bezšuvju mobilitāte, tostarp starp dažādām radio piekļuves tehnoloģijām .
- Mobilās ierīces saprātīgs enerģijas patēriņš .
- Samazina iekārtu izmaksas, jo tā atceļ vajadzību pēc dārgas frekvences izlīdzinātāja uztvērējā.
- Tā nodrošina integrētus drošības pakalpojumus .
3G ierobežojumi
- Mobilās infrastruktūras izmaksas, bāzes staciju modernizācija ir ļoti augstas.
- Viesabonēšana un datu / balss darbs vēl nav īstenots.
- Jaudas izmantošana ir augsta.
- Nepieciešamas īsa attāluma bāzes stacijas un tās ir dārgas.
4G ierobežojumi
- Vietu koordinācija un resursu koordinācija, lai pievienotu jaunas ierīces, nav pietiekama.
- Ierobežotus balss zvanus un pakalpojumus var apstrādāt ar laiku.
- Tā kā tas ir koncentrēts datu pakalpojums, tam ir vajadzīgs plašs joslas platums.
- Tas nenodrošina labus pakalpojumus lauku apvidos, jo bezvadu tīkla prasība ir nepietiekama, un 4G tīkls šajās jomās nepalielinās.
Secinājums
4G tehnoloģijas nodrošina labākus pakalpojumus salīdzinājumā ar 3G tehnoloģijām; datu caurlaidspējas, šūnu malu bitu pārraides ātruma, izmaksu, mobilitātes, mobilo ierīču enerģijas patēriņa ziņā. Tomēr 4G ir dažas saderības problēmas.
