3G og 4G teknologi er forbundet med mobilkommunikationsstandarder. Mobile Communications er et af de stadigt voksende områder, der leverer hurtigere og bedre mobilt bredbåndsoplevelser. Hver ny teknologi tilbyder den betydelige fremskridt i performance og kapaciteter i forhold til sin forgænger. Det giver mulighed for at få adgang til internettet via forskellige enheder som fane, bærbare, desktop og mobiltelefoner.
Sammenligningstabel
| Grundlag for sammenligning | 3G-teknologi | 4G teknologi |
|---|---|---|
| Databåndbredde | 2 Mbps - 21 Mbps | 2 Mbps - 1 Gbps |
| Peak Upload Rate | 5 Mbps | 500 Mbps |
| Peak download rate | 21 Mbps | 1 Gbps |
| Switching Technique | Pakkeomskiftning | Pakke skifte, Beskedskift |
| standarder | IMT 2000 3, 5G HSDPA 3, 75G HSUPA | Single Unified standard Wimax og LTE |
| Teknologi Stak | Digital bredbåndspakkedata CDMA 2000, UMTS, EDGE etc. | Digital bredbåndspakke data Wimax2 og LTE Advances. |
| Frekvensbånd | 1, 8 - 2, 5 GHz | 2 - 8 GHz |
| Netværksarkitektur | Wide Area Cell Based | Integration af Wireless LAN og Wide Area |
| Videresend fejlkorrektion | 3G bruger turbokoder til fejlkorrektion. | Konkaterede koder anvendes til fejlkorrektion i 4G. |
| handoff | Vandret | Vandret og lodret |
Definition af 3G-teknologi
3G er en generation af standarder for mobil telekommunikationstjenester, der opfylder International Mobile Telecommunications -2000 (IMT-2000), giver mulighed for at overføre tal og data (musik downloads, e-mails og instant messaging) over det samme netværk samtidigt.
Det leverer bredbåndskapacitet, understøtter større antal voice- og datakunder med lavere inkrementale omkostninger end sin forgænger 2G. 3G bruger Circuit switching til talekommunikation og Packet switching til datakommunikation.
Maksimale dataoverførselshastigheder understøttet af 3G:
- 2, 05 Mbits / sekund til stationære enheder.
- 384 Kbits / sekund for enheder, der bevæger sig i et langsommeligt tempo.
- 128 Kbits / sekund for enheder, der bevæger sig med høj hastighed.
FORMATION AF 3GPP
3GPP (3rd Generation Partnership Project) blev udviklet under dannelsen af styrende organer, som omfattede samarbejdet mellem både GSM og UMTS. 3GPP arbejdede under observation af ITU-R (International Telecommunications Union-radiokommunikationssektor) en af ITU's sektorer.
Det er ansvarligt for at styre det internationale radiofrekvensspektrum, for at sikre en effektiv anvendelse af spektrum og definere teknologifamilier, forbinder bestemte dele af spektret med familierne.
ITU ratificerede endelig en familie på fem 3G-standarder, som er en del af 3G-rammen kendt som IMT-2000, efter at have forsøgt at opbygge en enkelt 3G-standard:
- Tre standarder baseret på CDMA (Code Division Multiple Access), nemlig:
- CDMA2000
- WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) / HSPA + (High-Speed Packet Access)
- TDSCDMA.
- To standarder baseret på TDMA (Time Division Multiple Access), nemlig:
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
Definition af 4G-teknologi
4G står for 4. generationsteknologi, og det er et initiativ til at udvikle, inkorporere den nuværende 2G (2nd Generation), 3G (3rd Generation), WLAN (Wireless Local Area Network), kortfristede, faste trådsystemer i en enkelt og udsendelse, helt funktionelt, sammenhængende og sammenhængende internetarbejde.
Det er en udvidelse af 3G-teknologi, som giver funktioner defineret af ITU (International Telecommunications Union) i IMT (International Mobile Telecommunications), omfatter funktioner som skalerbarhed, fleksibilitet, effektivitet, selvstyring, sikkerhed til at understøtte grænseflader med forskellige typer netværk og en mangfoldighed af nye og eksisterende tjenester.
Det tilbyder fuldstændigt konvergerede tilpassede tjenester (voice, data og multimedia) til datahastigheder på op til 100 Mbps og gennemgribende mobiladgang til:
- Mobil-tv med høj opløsning
- IP-telefoni
- Gaming services
- Videokonference
- 3D-tv
De forbedrede versioner af nuværende teknologier omfatter GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, Trådløse LAN og Bluetooth er integreret i 4G. Højkvalitets audio / video streaming over ende til ende Internet Protocol forventes.
Versioner af Mobile LTE (Long Term Evolution) og WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) understøtter i høj grad mindre end 1 Gbit / s topbithastighed, mærkes 4G af tjenesteudbydere, men der er ingen komplet IMT-Advanced compliance.
Hovedformålet med 4G LTE var at opnå høj mobilitet og global tilslutning.
IP Core-netværket er udviklet yderligere for at understøtte høje datahastigheder, avancerede applikationstjenester og styring af IP- og radionetværk mere effektivt og har meget mere krævende krav.
Spredtradio-radioteknologien, der blev brugt i 3G, er erstattet af:
- OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) multi-carrier transmission.
- FDE (Frequency-Domain Equalization) stratagem.
Som følge heraf overfører det meget høje bithastigheder uden at blive påvirket af enorme multipathradioformidling.
For MIMO (Multiple-Input Multiple Output) -kommunikation forbedres topbithastigheden yderligere ved brug af intelligente antennestrukturer. Højereordemodulation op til 64 QAM og MBMS (Multimedia Broadcast Multicast-tjenester) til udsendelse anvendes.
Nøgleforskelle mellem 3G og 4G-teknologi
Nedenstående punkter viser forskellen mellem 3G og 4G teknologi:
- Når det kommer til data båndbredde 3G giver 21 Mbps og 4G tilbyder 1 Gbps maksimal data båndbredde.
- Den maksimale uploadhastighed på 3G er 5 Mbps, mens 500 Mbps er den højeste uploadhastighed på 4G.
- Den højeste downloadhastighed på 3G er 21 Mbps. I modsætning til 4G tilbyder 1Gbps peak download rate.
- 3G bruger pakke skifte til dataoverførsel. På den anden side anvendes både pakke- og meddelelseskobling i 4G.
- I 4G anvendes hybridnetværksarkitektur. Omvendt bruger 3G stort områdebaseret netværk.
- CDMA er ansat i 3G. I modsætning hertil bruger 4G OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access).
- Handoff-styring foregår vertikalt i 3G, men i 4G er det gjort lodret såvel som vandret.
- Fuld IP-baseret netværk understøttes i 4G. Men i tilfælde af 3G er det kredsløb og pakkebaseret.
3G / UMTS Arkitektur
De konstituerende dele af 3G UMTS netværk er
• Mobilstation: Det kan være alt som data- og stemmeaktiverede mobiltelefoner, faner eller computere, der kan bruges som slutbruger.
• RAN (Radio Access Network) : Det består af basestationer og radioadgangskontrolenheder, der overgår kløften mellem Mobile Station og Core Network. Det styrer og styrer også luftgrænsefladen til hele netværket.
• CN (Core Network) : Det giver den vigtigste behandling og styring af delsystemer. 3G UMTS-netværket Arkitektur er migreret fra GSM med nogle forbedringer i centrale netværkselementer.
- Circuit Switched Domain : Det bruger Circuit Switched Network, hvor dedikeret link eller kanal er angivet til en bestemt tidsluke for at indstille brugere. De to blokke vist i Circuit Switched Domain er:
- MSC - Mobile Switching Center styrer kredsløbskoblede opkald.
- GMSC - Gateway MSC fungerer som mellemmand mellem eksterne og interne netværk.
- Pakketændret domæne : Det bruger IP-netværk, hvor IP'er er ansvarlige for at sende og modtage data blandt to eller flere enheder. De to blokke vist i Packet Switched Domain er:
- SGSN (Serving GPRS Support Node) : De forskellige funktioner, der leveres af SGSN, er mobilitetsstyring, session management, fakturering, kommunikation med andre områder af netværket.
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Det kan betragtes som en meget kompleks router og håndterer de interne operationer mellem de eksterne pakkeomskifrede netværk og UMTS-pakkekoblede netværk.
- IMS (IP Multimedia Subsystem) : Det er en arkitektonisk ramme, der leverer IP multimedietjenester.
4G LTE Arkitektur
De konstituerende dele af 4G LTE-netværket er
- Brugerudstyr (UE) : Det kan være en hvilken som helst enhed, der er i stand til at etablere kommunikationsfunktioner som mobiltelefoner, faner, computere osv.
- Udviklet UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN): Det styrer radiokommunikation mellem brugerudstyr og EPC. LTE mobil kan forbinde med kun en celle og en base station ad gangen. Hovedoperationer udført af EBS (Evolved Base Station)
- Analoge og digitale behandlingsfunktioner i LTE-luftgrænsefladen bruges til at transmittere og modtage radiotransmission til alle LTE-aktiverede enheder.
- Håndterer lavt niveau drift ved at sende signaleringsmeddelelser og kommandoer.
- Udviklet Packet Core (EPC) : Det kommunikerer med interne og eksterne pakkedatametværk og IP multimediesystem. Den består af følgende blokke:
- HSS: Home Subscriber Server indeholder alle oplysninger om alle netoperatørens abonnenter i en central database.
- MME: Mobility Management Entity håndterer driften på højt niveau af signaleringsmeddelelserne og HSS.
- S-GW: Signal Gateway udfører mobilitetsforankring og videresend data mellem PDN Gateway og Base Station.
- P-GW: Packet Data Network Gateway kommunikerer med PDNs brugergrænseflader. Det udfører operationer som IP-adressetildeling og pakkefiltrering.
- PCRF: Politik- og opladningsregel Funktion er ansvarlig for styring af de flowbaserede opladningsoperationer i Politikhåndhævelsesfunktionens (PCEF) og Politikstyringsbeslutninger.
Fordele ved 3G
- Det anvender 2G frekvensbånd med båndbredde op til 230MHz bruges til at opnå globale roaming og multi-services.
- Bredbånds radiokanal til understøttelse af højhastighedstjenester - Radiobærerkanalen bruger båndbredde op til 20M, som improviserer chiphastighed og anti-multipathfading.
- I bredbåndskanalen kan virksomhedernes kvalitet styres ved at anvende tidsmultipleksering og kodegenbrug. Forskellige spredningsfaktorer, forskellige satser behov for forskellige QOS kan kortlægge ind i bredbåndskanalen er valgt til at realisere multi-service og multi-rate transmission .
- For at forbedre ydeevnen for downlink transmissionskanalen anvendes hurtig lukket loop strømstyringsteknologi.
- For at tilpasse strømmen adaptivt, reducere systeminterferensen og øge modtagernes følsomhed og øge systemkapaciteten, Adaptive antenne arrays implementeres til 3G basestationen.
WCDMA består hovedsagelig af følgende to aspekter, dvs. kanalkodning og strømstyring. - Switching teknologi er nødvendig til kommunikation af terminal- og mobilnetværk, når terminalerne ikke er stabile og skifter position fra dækning af en base station til en af en anden base station.
Fordele ved 4G
- Reducerede forsinkelser for både etablering af forbindelse og transmissionsforsinkelse .
- Øget brugergennemstrømning.
- Øget cellekantbithastighed .
- Minimeret pris pr. Bit med forbedret spektral effektivitet .
- Forenklet netværksarkitektur .
- Problemfri mobilitet, herunder mellem forskellige radioadgangsteknologier .
- Rimeligt strømforbrug til mobilenheden.
- Minimer udstyrsomkostningerne, da det afskaffer behovet for dyre frekvensudligner til modtageren.
- Det giver integrerede sikkerhedstjenester .
Begrænsninger af 3G
- Omkostningerne til cellulær infrastruktur, opgradering af basestationer er meget høj.
- Roaming og data / voice arbejde kollektivt er endnu ikke implementeret.
- Effektudnyttelsen er høj.
- Har brug for korte afstandsstationer og er dyre.
Begrænsninger af 4G
- Placeringskoordinering og ressourcekoordinering for at tilføje nye enheder er ikke tilstrækkelig.
- Begrænsede taleopkald og tjenester kan håndteres en gang.
- At være en koncentreret datatjeneste kræver en bred båndbredde.
- Det giver ikke gode tjenester i landdistrikterne på grund af kravet om det trådløse netværk, og 4G-netværket udvides ikke godt i disse områder.
Konklusion
4G-teknologier giver bedre tjenester i forhold til 3G-teknologier; i form af data gennemstrømning, cellekant bithastighed, omkostninger, mobilitet, strømforbrug til mobile enheder. Der er dog nogle kompatibilitetsproblemer i 4G.
