Technológie 3G a 4G sú spojené s normami mobilnej komunikácie. Mobilná komunikácia je jednou z neustále sa rozvíjajúcich oblastí, ktorá prináša rýchlejšie a lepšie skúsenosti s mobilným širokopásmovým pripojením. Každá nová technológia ponúka významný pokrok vo výkonnosti a schopnostiach v porovnaní s jej predchodcom. Poskytuje možnosť prístupu na internet cez rôzne zariadenia, ako sú karty, prenosné počítače, stolné a mobilné telefóny.
Porovnávacia tabuľka
| Základ pre porovnanie | 3G technológie | 4G technológie |
|---|---|---|
| Šírka dátového pásma | 2 Mb / s - 21 Mb / s | 2 Mb / s - 1 Gb / s |
| Maximálna rýchlosť nahrávania | 5 Mb / s | 500 Mbps |
| Špičková rýchlosť sťahovania | 21 Mbps | 1 Gb / s |
| Spínacia technika | Prepínanie paketov | Prepínanie paketov, Prepínanie správ |
| štandardy | IMT 2000 3, 5G HSDPA 3, 75G HSUPA | Jednotný jednotný štandard Wimax a LTE |
| technológie Stoh | Digitálne širokopásmové paketové dáta CDMA 2000, UMTS, EDGE atď. | Digitálne širokopásmové paketové dáta Wimax2 a LTE Advances. |
| Frekvenčná pásma | 1, 8 - 2, 5 GHz | 2 - 8 GHz |
| Sieťová architektúra | Široká oblasť na bunkách | Integrácia bezdrôtovej siete LAN a širokej oblasti |
| Korekcia chyby dopredu | 3G používa turbo kódy na korekciu chýb. | Zlučiteľné kódy sa používajú na korekciu chýb v 4G. |
| Ruky preč | horizontálne | Horizontálne a vertikálne |
Definícia 3G technológie
3G je generácia štandardov pre mobilné telekomunikačné služby, ktoré spĺňajú požiadavky Medzinárodnej mobilnej telekomunikácie -2000 (IMT-2000) poskytuje schopnosť prenosu hlasu a dát (sťahovanie hudby, e-mailov a okamžitých správ) súčasne do tej istej siete.
Poskytuje širokopásmovú kapacitu, podporuje väčší počet hlasových a dátových zákazníkov s nižšími prírastkovými nákladmi ako ich predchodca 2G. 3G využíva prepínanie obvodov pre hlasovú komunikáciu a prepínanie paketov pre dátovú komunikáciu.
Maximálne rýchlosti prenosu dát podporované 3G:
- 2, 05 Mbit / s pre stacionárne zariadenia.
- 384 Kb / s pre zariadenia pohybujúce sa pomaly.
- 128 Kb / s pre zariadenia pohybujúce sa vysokou rýchlosťou.
FORMÁCIA 3GPP
Projekt 3GPP (3. generácia partnerstva) sa vyvinul počas formovania riadiacich orgánov, ktoré zahŕňali spoluprácu GSM a UMTS. 3GPP pracoval pod záštitou ITU-R (Medzinárodná telekomunikačná únia - rádiokomunikačný sektor) v jednom z odvetví ITU.
Je zodpovedný za riadenie medzinárodného rádiového frekvenčného spektra, za zabezpečenie efektívneho využívania frekvenčného spektra a definovania rodín technológií, priraďovania špecifických častí spektra k rodine.
ITU konečne schválila rodinu piatich 3G štandardov, ktoré sú súčasťou 3G rámca známeho ako IMT-2000, po pokuse vybudovať jediný 3G štandard:
- Tri štandardy založené na CDMA (Code Division Multiple Access), a to:
- CDMA2000
- WCDMA (viacnásobný prístup k širokopásmovému kódu) / HSPA + (vysokorýchlostný paketový prístup)
- TDSCDMA.
- Dva štandardy založené na základe TDMA (Time Division Multiple Access), a to:
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
Definícia technológie 4G
4G znamená technológiu 4. generácie a je to práca na vývoji a začleňovanie súčasných systémov pevných drôtov 2G (2. generácie), 3G (3. generácie), WLAN (bezdrôtové lokálne siete), úplne funkčná, konzistentná a koherentná sieť.
Je to rozšírenie technológie 3G, ktorá poskytuje funkcie definované ITU (Medzinárodná telekomunikačná únia) v IMT (International Mobile Telecommunications) zahŕňa funkcie ako škálovateľnosť, flexibilita, efektívnosť, samospráva, bezpečnosť na podporu prepojenia s rôznymi typmi sietí a množstvom nových a existujúcich služieb.
Ponúka úplne konvergované personalizované služby (hlasové, dátové a multimediálne) s dátovými rýchlosťami až do 100 Mbps a všadeprítomným mobilným prístupom pre:
- Mobilná televízia s vysokým rozlíšením
- IP telefónia
- Herné služby
- Video konferencia
- 3D televízia
Zdokonalené verzie súčasných technológií pokrývajú GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, bezdrôtové siete LAN a Bluetooth sú integrované do 4G. Je očakávaný vysokokvalitný streaming audio / video streaming cez internet.
Verzie platformy Mobile LTE (Long Term Evolution) a WiMAX (celosvetová interoperabilita pre mikrovlnný prístup) podporujú oveľa menej než 1 Gbit / s najvyššej prenosovej rýchlosti, sú poskytovateľmi služieb značkou 4G, ale neexistuje úplné dodržiavanie pravidiel IMT.
Hlavným cieľom spoločnosti 4G LTE bolo dosiahnuť vysokú mobilitu a globálnu konektivitu.
Sieť IP Core sa ďalej rozvíja s cieľom podporovať vysokú rýchlosť prenosu dát, pokročilé aplikačné služby a riadenie IP a rádiovej siete efektívnejšie a má oveľa náročnejšie požiadavky.
Rozhlasová technológia rozšíreného spektra, ktorá bola použitá v 3G, sa nahrádza takto:
- OFDMA (viacnásobný prístup s ortogonálnym frekvenčným delením) s viacerými nosnými prevodmi.
- Stratégia FDE (vyrovnanie frekvencie - domény).
V dôsledku toho prenáša veľmi vysoké prenosové rýchlosti bez toho, aby boli ovplyvnené obrovským rozširovaním rozhlasových staníc.
Pre komunikáciu MIMO (Multiple Input Multiple-Output) je špičková prenosová rýchlosť ďalej rozšírená pomocou inteligentných anténnych polí. Pre vysielanie sa používa modulácia vyššej objednávky až do 64 QAM a MBMS (Multimedia Broadcast Broadcast Services).
Kľúčové rozdiely medzi technológiami 3G a 4G
Body uvedené nižšie predstavujú rozdiel medzi technológiou 3G a 4G:
- Pokiaľ ide o dátovú šírku pásma 3G poskytuje 21 Mb / s a 4G ponúka maximálnu šírku pásma dát 1 Gb / s.
- Maximálna rýchlosť nahrávania 3G je 5 Mb / s, zatiaľ čo najvyššia rýchlosť nahrávania 4G je 500 Mb / s.
- Najvyššia rýchlosť sťahovania 3G je 21 Mbps. V porovnaní s 4G ponúka 1Gbps maximálnu rýchlosť sťahovania.
- 3G využíva prepínanie paketov na prenos dát. Na druhej strane sa v 4G používa aj prepínanie paketov a správ.
- V 4G sa používa hybridná sieťová architektúra. Naopak 3G využíva širokopásmovú bunkovú sieť.
- CDMA sa používa v 3G. Oproti tomu 4G využíva OFDMA (viacnásobný prístup pre ortogonálnu frekvenčnú divíziu).
- Riadenie odovzdávania sa vykonáva vertikálne v 3G, ale v 4G je to vertikálne aj horizontálne.
- Plná IP sieť je podporovaná v 4G. Avšak v prípade 3G je to obvod a paket.
3G / UMTS architektúra
Súčasťou siete 3G UMTS je
• Mobilná stanica: Mohlo by to byť niečo ako mobilné telefóny, karty alebo počítače, ktoré by mohli slúžiť ako koncový používateľ.
• RAN (Radio Access Network) : Skladá sa zo základňových staníc a regulátora rádiového prístupu, ktorý premosťuje medzeru medzi mobilnou stanicou a základnou sieťou. Ovládanie a riadenie vzdušného rozhrania pre celú sieť.
• CN (Core Network) : Poskytuje hlavné spracovanie a riadenie subsystémov. Sieť 3G UMTS Architecture je migrovaná z GSM s niektorými vylepšeniami v základných sieťových prvkoch.
- Doména prepínania obvodov : Používa sieť s prepínaním okruhov, v ktorej je určený odkaz alebo kanál určený pre určitý časový interval pre skupinu používateľov. Obidve bloky zobrazené v okruhu Switched Circuit are:
- MSC - mobilné spínacie centrum spravuje volania s prepínaním obvodov.
- GMSC - Gateway MSC pôsobí ako sprostredkovateľ medzi vonkajšími a vnútornými sieťami.
- Doména s prepájaním paketov : Používa IP sieť, kde IP sú zodpovedné za prenos a prijímanie dát medzi dvoma alebo viacerými zariadeniami. Dva bloky zobrazené v doméne paketového prepojenia sú:
- SGSN (Servisný uzol podpory GPRS) : Rôzne funkcie poskytované SGSN sú riadenie mobility, riadenie relácií, fakturácia, komunikácia s inými oblasťami siete.
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Môže byť považovaný za veľmi zložitý smerovač a spracováva interné operácie medzi sieťami prepojenými s externými paketmi a sieťou s prepájaním paketov UMTS.
- IMS (IP multimediálny subsystém) : Jedná sa o architektonický rámec, ktorý poskytuje IP multimediálne služby.
4G LTE Architecture
Sú súčasťou siete 4G LTE
- Užívateľské zariadenie (UE) : Mohlo by to byť akékoľvek zariadenie schopné vytvoriť komunikačné funkcie ako sú mobilné telefóny, karty, počítače atď.
- Vyvinutá sieťová sieť rádiového prístupu UMTS (E-UTRAN): riadi rádiovú komunikáciu medzi užívateľským zariadením a EPC. LTE mobil sa môže pripojiť len s jednou bunkou a jednou základňovou stanicou naraz. Hlavné operácie vykonávané spoločnosťou EBS (Evolved Base Station)
- Funkcie analógového a digitálneho spracovania vzdušného rozhrania LTE sa používajú na prenos a prijímanie rádiového prenosu na všetky zariadenia s podporou LTE.
- Ovládanie činnosti na nízkej úrovni prostredníctvom odosielania signalizačných správ a príkazov.
- Evolved Packet Core (EPC) : komunikuje s internými a externými paketovými dátovými sieťami a IP multimediálnym subsystémom. Skladá sa z týchto blokov:
- HSS: Domovský účastnícky server obsahuje všetky informácie o všetkých účastníkoch operátora siete v centrálnej databáze.
- MME: Subjekt manažmentu mobility riadi prevádzku na vysokej úrovni pomocou signalizačných správ a HSS.
- S-GW: Signalizačná brána zabezpečuje pohybové a forwardové údaje medzi PDN Gateway a základňovou stanicou.
- P-GW: Brána paketových dátových sietí komunikuje s používateľskými rozhraniami PDN. Vykonáva operácie ako alokácia IP adries a filtrovanie paketov.
- PCRF: politika a pravidlo účtovania Funkcia je zodpovedná za riadenie procesov spoplatňovania založených na tokoch vo funkcii presadzovania kontroly politiky (PCEF) a pri rozhodovaní o riadení politiky.
Výhody 3G
- Využíva 2G frekvenčné pásma s šírkou pásma až 230MHz, ktoré sa používajú na dosiahnutie globálneho roamingu a multifunkčných služieb.
- Širokopásmový rádiový kanál na podporu vysokorýchlostných služieb - Kanál rádiového nosiča využíva šírku pásma až 20 miliónov, čo prispieva k vyblednutiu čipovej rýchlosti a proti krádeži.
- V širokopásmovom kanáli môže byť kvalita podnikania kontrolovaná použitím časového multiplexovania a opätovného použitia kódu. Rôzne faktory šírenia, rôzne sadzby, ktoré potrebujú rôzne QOS mapy do širokopásmového kanála, sa vyberú tak, aby realizovali viacstupňový a viacstupňový prenos .
- Na zlepšenie výkonu prenosového kanálu pre downlink kanál sa používa technológia riadenia výkonu s rýchlou uzatvorenou slučkou.
- Adaptívne nastavenie napájania, zníženie vlastného rušenia systému a zvýšenie citlivosti prijímača a zvýšenie kapacity systému prispievajú k základnej stanici 3G Adaptive Adaptive Arrays.
WCDMA, ktorý sa skladá najmä z nasledujúcich dvoch aspektov: kódovanie kanálov a kontrola výkonu. - Technológia spínania je potrebná na komunikáciu terminálov a mobilných sietí, keď terminály nie sú stabilné a prepínajú svoju pozíciu z pokrytia jednej základnej stanice do jednej z iných základňových staníc.
Výhody 4G
- Zníženie oneskorení pri vytváraní spojenia a latencii prenosu .
- Zvýšená dátová priepustnosť používateľov.
- Zvýšená bitová rýchlosť buniek .
- Minimalizované náklady na bit využívajúce zvýšenú spektrálnu účinnosť .
- Zjednodušená architektúra siete .
- Bezproblémová mobilita vrátane rôznych technológií rádiového prístupu .
- Primeraná spotreba energie pre mobilné zariadenie.
- Minimalizuje náklady na zariadenie, pretože ruší potrebu nákladného frekvenčného ekvalizéra na prijímači.
- Poskytuje integrované bezpečnostné služby .
Obmedzenia 3G
- Náklady na celulárnu infraštruktúru, modernizácia základňových staníc je veľmi vysoká.
- Roaming a dátová / hlasová práca súhrnne ešte neboli implementované.
- Využitie energie je vysoké.
- Potrebujú základňové stanice na krátke vzdialenosti a sú drahé.
Obmedzenia 4G
- Koordinácia polohy a koordinácia zdrojov na pridanie nových zariadení nie sú adekvátne.
- Obmedzené hlasové volania a služby môžu byť spracované časom.
- Keďže je to koncentrovaná dátová služba, vyžaduje si širokú šírku pásma.
- Neposkytuje dobré služby vo vidieckych oblastiach kvôli požiadavke bezdrôtovej siete a sieť 4G nie je v týchto oblastiach dobre rozšírená.
záver
4G technológie poskytujú lepšie služby v porovnaní s 3G technológiami; z hľadiska prenosu dát, bitovej rýchlosti buniek, nákladov, mobility, spotreby energie pre mobilné zariadenia. Existujú však problémy s kompatibilitou v 4G.
