Технологии 3G и 4G связаны со стандартами мобильной связи. Мобильная связь является одной из постоянно развивающихся областей для обеспечения более быстрого и лучшего мобильного широкополосного доступа. Каждая новая технология предлагает значительный прогресс в производительности и возможностях по сравнению со своим предшественником. Он предоставляет возможность доступа к Интернету через различные устройства, такие как вкладки, ноутбуки, настольные и мобильные телефоны.
Сравнительная таблица
| Основа для сравнения | Технология 3G | Технология 4G |
|---|---|---|
| Пропускная способность данных | 2 Мбит / с - 21 Мбит / с | 2 Мбит / с - 1 Гбит / с |
| Пиковая скорость загрузки | 5 Мбит / с | 500 Мбит / с |
| Пиковая скорость загрузки | 21 Мбит / с | 1 Гбит / с |
| Техника переключения | Пакетная коммутация | Пакетная коммутация, Переключение сообщений |
| стандарты | IMT 2000 3, 5 г HSDPA 3.75G HSUPA | Единый унифицированный стандарт Wimax и LTE |
| Технология стек | Цифровые широкополосные пакетные данные CDMA 2000, UMTS, EDGE и т. Д. | Цифровые широкополосные пакетные данные Wimax2 и LTE. |
| Диапазон частот | 1, 8 - 2, 5 ГГц | 2 - 8 ГГц |
| Сетевая архитектура | Глобальная ячейка на основе | Интеграция беспроводной локальной сети и глобальной сети |
| Прямое исправление ошибок | 3G использует турбокоды для исправления ошибок. | Объединенные коды используются для исправления ошибок в 4G. |
| Раздача | горизонтальный | Горизонтальный и вертикальный |
Определение технологии 3G
3G - это поколение стандартов услуг мобильной связи, которое удовлетворяет требованиям стандарта International Mobile Telecommunications -2000 (IMT-2000), обеспечивающего возможность передачи голоса и данных (загрузка музыки, электронная почта и мгновенные сообщения) по одной и той же сети одновременно.
Он обеспечивает широкополосную пропускную способность, поддерживает большее количество пользователей голосовой связи и передачи данных при меньших дополнительных затратах, чем его предшественник 2G. 3G использует коммутацию каналов для голосовой связи и пакетную коммутацию для передачи данных.
Максимальные скорости передачи данных, поддерживаемые 3G:
- 2.05 Мбит / с для стационарных устройств.
- 384 Кбит / с для устройств, движущихся в медленном темпе.
- 128 кбит / с для устройств, движущихся с высокой скоростью.
ФОРМИРОВАНИЕ 3GPP
3GPP (Партнерский проект 3-го поколения) был разработан во время формирования руководящих органов, которые включали сотрудничество как GSM, так и UMTS. 3GPP работал под наблюдением МСЭ-R ( Сектора радиосвязи Международного союза электросвязи), одного из секторов МСЭ.
Он отвечает за управление международным радиочастотным спектром, обеспечивает эффективное использование спектра и определяет семейства технологий, связывает определенные части спектра с семействами.
МСЭ окончательно ратифицировал семейство из пяти стандартов 3G, которые являются частью структуры 3G, известной как IMT-2000, после попытки создать единый стандарт 3G:
- Три стандарта, основанные на CDMA (множественный доступ с кодовым разделением), а именно:
- CDMA2000
- WCDMA (широкополосный множественный доступ с кодовым разделением) / HSPA + (высокоскоростной пакетный доступ)
- TDSCDMA.
- Два стандарта основаны на TDMA (множественный доступ с временным разделением), а именно:
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
Определение технологии 4G
4G расшифровывается как технология 4-го поколения, и это предприятие, которое необходимо развивать, объединяя в одном и том же 2G (2-го поколения), 3G (3-го поколения), WLAN (беспроводные локальные сети), системы малого радиуса действия, фиксированные проводные сети и широковещательную передачу., полностью функциональная, последовательная и согласованная интерсеть.
Это расширение технологии 3G, которое предоставляет возможности, определенные МСЭ (Международным союзом электросвязи) в IMT (Международная подвижная связь), и включает в себя такие функции, как масштабируемость, гибкость, эффективность, самоуправление, безопасность для поддержки взаимодействия с различными типами сетей и множества новых и существующих услуг.
Он предлагает полностью конвергентные специализированные услуги (голос, данные и мультимедиа) со скоростью передачи данных до 100 Мбит / с и повсеместный мобильный доступ для:
- Мобильное телевидение высокого разрешения
- IP телефония
- Игровые сервисы
- Видео-конференция
- 3D телевидение
Усовершенствованные версии современных технологий включают GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, беспроводные локальные сети и Bluetooth, интегрированные в 4G. Ожидается высококачественная потоковая передача аудио / видео через Интернет.
Версии Mobile LTE (Long Term Evolution) и WiMAX (всемирная совместимость для микроволнового доступа) в унисон поддерживают пиковую скорость передачи данных менее 1 Гбит / с, являются фирменными 4G поставщиками услуг, но полное соответствие IMT-Advanced отсутствует.
Основной целью 4G LTE было достижение высокой мобильности и глобальной связи.
Базовая сеть IP развивается для поддержки высоких скоростей передачи данных, расширенных прикладных услуг и более эффективного управления сетями IP и радиосвязи и предъявляет гораздо более строгие требования.
Радиотехнология с расширенным спектром, которая использовалась в 3G, заменяется:
- OFDMA (многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением каналов) с множеством несущих.
- Стратегия FDE (частотно-доменного выравнивания).
В результате он передает очень высокие скорости передачи данных без влияния огромного многолучевого распространения радиосигнала.
Для связи MIMO (с несколькими входами и несколькими выходами) пиковая скорость передачи данных дополнительно повышается за счет использования интеллектуальных антенных решеток. Для вещания используется модуляция более высокого порядка до 64 QAM и MBMS (Multimedia Broadcast Multicast services).
Ключевые различия между технологиями 3G и 4G
Точки, описанные ниже, представляют разницу между технологиями 3G и 4G:
- Что касается пропускной способности данных, 3G обеспечивает 21 Мбит / с, а 4G предлагает максимальную пропускную способность 1 Гбит / с.
- Максимальная скорость загрузки 3G составляет 5 Мбит / с, тогда как 500 Мбит / с - это самая высокая скорость загрузки 4G.
- Самая высокая скорость загрузки 3G составляет 21 Мбит / с. В отличие от 4G пиковая скорость загрузки 1 Гбит / с.
- 3G использует пакетную коммутацию для передачи данных. С другой стороны, коммутация пакетов и сообщений используется в 4G.
- В 4G используется архитектура гибридной сети. И наоборот, 3G использует глобальную сеть на основе сотовых ячеек.
- CDMA используется в 3G. В отличие от этого, 4G использует OFDMA (множественный доступ с ортогональным частотным разделением).
- Управление передачей обслуживания осуществляется в 3G вертикально, а в 4G - как вертикально, так и горизонтально.
- Сеть на базе полного IP поддерживается в 4G. Тем не менее, в случае 3G, это на основе схемы и пакета.
Архитектура 3G / UMTS
Составными частями сети 3G UMTS являются
• Мобильная станция: это может быть что угодно, например, мобильные телефоны с поддержкой передачи данных и голоса, вкладки или компьютеры, которые можно использовать в качестве конечного пользователя.
• RAN (сеть радиодоступа) : она состоит из базовых станций и контроллера радиодоступа, который устраняет разрыв между мобильной станцией и базовой сетью. Он также контролирует и управляет радиоинтерфейсом для всей сети.
• CN (базовая сеть) : обеспечивает основную обработку и управление подсистемами. Архитектура сети 3G UMTS перенесена из GSM с некоторыми улучшениями в элементах базовой сети.
- Домен с коммутацией каналов: он использует сеть с коммутацией каналов, в которой выделенная линия или канал предоставляется для определенного временного интервала для набора пользователей. Два блока, показанные в домене с коммутацией каналов:
- MSC - Центр коммутации мобильной связи управляет вызовами с коммутацией каналов.
- GMSC - шлюз MSC выступает в качестве посредника между внешней и внутренней сетями.
- Домен с коммутацией пакетов : он использует IP-сеть, где IP-адреса отвечают за передачу и прием данных между двумя или более устройствами. Два блока, показанные в домене с коммутацией пакетов:
- SGSN (обслуживающий узел поддержки GPRS) : SGSN предоставляет различные функции: управление мобильностью, управление сеансами, выставление счетов, связь с другими областями сети.
- GGSN (узел поддержки шлюза GPRS) : его можно рассматривать как очень сложный маршрутизатор, который обрабатывает внутренние операции между внешними сетями с коммутацией пакетов и сетью с коммутацией пакетов UMTS.
- IMS (IP Multimedia Subsystem) : это архитектурная структура, которая предоставляет услуги IP-мультимедиа.
Архитектура 4G LTE
Составными частями сети 4G LTE являются
- Пользовательское оборудование (UE) . Это может быть любое устройство, способное устанавливать функции связи, например мобильные телефоны, вкладки, компьютеры и т. Д.
- Развитая наземная сеть радиодоступа UMTS (E-UTRAN): она контролирует радиосвязь между пользовательским оборудованием и EPC. LTE mobile может одновременно подключаться только к одной ячейке и одной базовой станции. Основные операции, выполняемые EBS (Evolved Base Station)
- Аналоговые и цифровые функции обработки радиоинтерфейса LTE используются для передачи и приема радиопередачи на все устройства с поддержкой LTE.
- Управляет работой на низком уровне путем отправки сигнальных сообщений и команд.
- Evolved Packet Core (EPC) : он связывается с внутренними и внешними сетями пакетной передачи данных и мультимедийной IP-подсистемой. Он состоит из следующих блоков:
- HSS: Home Subscriber Server хранит всю информацию обо всех абонентах оператора сети в центральной базе данных.
- MME: объект управления мобильностью обрабатывает операции высокого уровня посредством сообщений сигнализации и HSS.
- S-GW: Сигнальный шлюз выполняет привязку мобильности и передает данные между шлюзом PDN и базовой станцией.
- P-GW: шлюз сети пакетной передачи данных обменивается данными с использованием интерфейсов PDN. Он выполняет такие операции, как распределение IP-адресов и фильтрация пакетов.
- PCRF: функция правил политики и начисления платы отвечает за управление операциями начисления платы на основе потоков в функции контроля выполнения политики (PCEF) и принятия решений по управлению политикой.
Преимущества 3G
- Он использует полосы частот 2G с полосами пропускания до 230 МГц, которые используются для обеспечения глобального роуминга и мультисервисных услуг.
- Широкополосный радиоканал для поддержки высокоскоростных услуг. Канал радиоканала использует полосу пропускания до 20 М, что повышает частоту микросхем и защиту от многолучевого распространения.
- В широкополосном канале качество бизнеса можно контролировать, применяя временное мультиплексирование и повторное использование кода. Различные коэффициенты расширения, различные скорости, необходимые для разных QOS, могут отображаться в широкополосный канал, выбираются для реализации мультисервисной и многоскоростной передачи .
- Для повышения производительности канала передачи нисходящей линии связи применяется технология быстрого управления мощностью с обратной связью.
- Для адаптивной регулировки мощности, снижения собственных помех системы, повышения чувствительности приемника и увеличения пропускной способности системы адаптивные антенные решетки внедрены в базовую станцию 3G.
WCDMA, в основном, состоит из следующих двух аспектов: канального кодирования и управления мощностью. - Технология коммутации требуется для связи между терминальными и мобильными сетями, когда терминалы не устойчивы и переключают свое положение из зоны покрытия одной базовой станции на другую базовую станцию.
Преимущества 4G
- Уменьшенные задержки как для установления соединения, так и для задержки передачи .
- Увеличенная пропускная способность данных пользователя.
- Увеличенный битрейт на границе ячейки .
- Минимизированная стоимость на бит благодаря повышенной спектральной эффективности .
- Упрощенная сетевая архитектура .
- Полная мобильность, в том числе между различными технологиями радиодоступа .
- Разумное энергопотребление для мобильного устройства.
- Минимизирует стоимость оборудования, поскольку устраняет необходимость использования дорогостоящего частотного эквалайзера на приемнике.
- Предоставляет комплексные услуги безопасности .
Ограничения 3G
- Стоимость сотовой инфраструктуры, модернизации базовых станций очень высока.
- Совместный роуминг и передача данных / голоса еще не реализованы.
- Энергопотребление высокое.
- Требуются базовые станции на короткие расстояния и дороги.
Ограничения 4G
- Координация местоположения и координация ресурсов для добавления новых устройств не адекватны.
- Ограниченные голосовые вызовы и услуги могут быть обработаны за раз.
- Будучи концентрированной услугой передачи данных, она требует широкой полосы пропускания.
- Это не обеспечивает хорошие услуги в сельской местности из-за требования беспроводной сети, и сеть 4G не очень хорошо развита в этих областях.
Заключение
Технологии 4G обеспечивают более качественные услуги по сравнению с технологиями 3G; с точки зрения пропускной способности данных, скорости передачи на границе ячейки, стоимости, мобильности, энергопотребления для мобильных устройств. Однако в 4G есть некоторые проблемы с совместимостью.
