Technologie 3G a 4G jsou spojeny s mobilními komunikačními standardy. Mobilní komunikace je jednou z neustále se rozvíjejících oblastí, která přináší rychlejší a lepší mobilní širokopásmové zkušenosti. Každá nová technologie nabízí významný pokrok ve výkonu a schopnostech ve srovnání s předchůdcem. Poskytuje možnost přístupu k internetu prostřednictvím různých zařízení, jako jsou karty, notebooky, stolní počítače a mobilní telefony.
Srovnávací graf
| Základ pro porovnání | Technologie 3G | 4G Technologie |
|---|---|---|
| Šířka pásma dat | 2 Mbps - 21 Mbps | 2 Mbps - 1 Gbps |
| Maximální rychlost nahrávání | 5 Mbps | 500 Mbps |
| Špičková rychlost stahování | 21 Mbps | 1 Gbps |
| Technika přepínání | Přepínání paketů | Přepínání paketů, Přepínání zpráv |
| Normy | IMT 2000 3.5G HSDPA 3.75G HSUPA | Jednotný jednotný standard Wimax a LTE |
| Technologie Zásobník | Digitální širokopásmová paketová data CDMA 2000, UMTS, EDGE atd. | Digital Broadband Packet Data Wimax2 a LTE Advances. |
| Frekvenční pásmo | 1, 8 - 2, 5 GHz | 2 - 8 GHz |
| Síťová architektura | Wide Area Cell Based | Integrace bezdrátové sítě LAN a širokoúhlé oblasti |
| Oprava chyb vpřed | 3G používá turbo kódy pro opravu chyb. | Zřetězené kódy se používají pro korekci chyb v 4G. |
| Ruce pryč | Horizontální | Horizontální a vertikální |
Definice technologie 3G
3G je generací standardů pro mobilní telekomunikační služby, které splňují požadavky mezinárodních standardů pro mobilní telekomunikace -2000 (IMT-2000) a umožňují přenos hlasu a dat (stahování hudby, e-mailů a rychlých zpráv) ve stejné síti současně.
Poskytuje širokopásmovou kapacitu, podporuje větší počet hlasových a datových zákazníků s nižšími přírůstkovými náklady než jeho předchůdce 2G. 3G využívá přepínání okruhů pro hlasovou komunikaci a přepínání paketů pro datovou komunikaci.
Maximální rychlost přenosu dat podporovaná 3G:
- 2, 05 Mbit / s pro stacionární zařízení.
- 384 kb / s pro zařízení, která se pohybují pomalým tempem.
- 128 Kbit / s pro zařízení pohybující se vysokou rychlostí.
FORMACE 3GPP
Projekt 3GPP (Partnerský projekt třetí generace) byl vytvořen během vytváření řídících orgánů, které zahrnovaly spolupráci jak GSM, tak UMTS. 3GPP pracoval pod dohledem ITU-R (Mezinárodní telekomunikační unie - radiokomunikační sektor), jednoho ze sektorů ITU.
Je zodpovědný za řízení mezinárodního rádiového spektra, za účelem zajištění účinného využívání spektra a definuje technologické rodiny, sdružuje specifické části spektra s rodinami.
ITU konečně ratifikovala rodinu pěti standardů 3G, které jsou součástí rámce 3G známého jako IMT-2000, poté, co se snaží vybudovat jednotný standard 3G:
- Tři standardy založené na CDMA (Code Division Multiple Access), jmenovitě:
- CDMA2000
- WCDMA (širokopásmové kódové dělení vícenásobného přístupu) / HSPA + (vysokorychlostní paketový přístup)
- TDSCDMA.
- Dva standardy založené na TDMA (Time Division Multiple Access), jmenovitě:
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
Definice 4G technologie
4G je zkratka pro 4. generaci technologie a je to podnik, jehož cílem je vývoj, začlenění stávající 2G (2. generace), 3G (3. generace), WLAN (bezdrátová místní síť), systémů s krátkým dosahem, pevných drátů do jednoho a vysílání, zcela funkční, konzistentní a ucelená interní síť.
Jedná se o rozšíření technologie 3G, která poskytuje schopnosti definované ITU (Mezinárodní telekomunikační unie) v IMT (International Mobile Telecommunications), včetně funkcí jako škálovatelnost, flexibilita, efektivita, samospráva, bezpečnost pro podporu propojení s různými typy sítí a množstvím nových a stávajících služeb.
Nabízí kompletně konvergované přizpůsobené služby (hlasové, datové a multimediální) s rychlostí až 100 Mbps a všudypřítomným mobilním přístupem pro:
- Mobilní televize s vysokým rozlišením
- IP telefonie
- Herní služby
- Video konference
- 3D televize
Rozšířené verze současných technologií pokrývají GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, bezdrátové sítě LAN a Bluetooth. Očekává se vysoce kvalitní audio / video streamování přes koncový internetový protokol.
Verze mobilního LTE (Long Term Evolution) a WiMAX (celosvětová interoperabilita pro mikrovlnný přístup) ve shodě podporují mnohem méně než 1 Gbit / s špičkovou přenosovou rychlost, jsou poskytovateli služeb značkové 4G, ale neexistuje žádná úplná shoda s IMT-Advanced.
Hlavním cílem 4G LTE bylo dosáhnout vysoké mobility a globální konektivity.
Síť IP Core je dále rozvíjena tak, aby účinněji podporovala vysokou rychlost přenosu dat, pokročilé aplikační služby a správu IP a rádiové sítě a má mnohem náročnější požadavky.
Rádiová technologie s rozprostřeným spektrem, která byla použita v 3G, je nahrazena:
- OFDMA (ortogonální frekvenčně dělený vícenásobný přístup) přenos více nosných.
- Struktura FDE (Frequency-Domain Equalization).
Výsledkem je, že přenáší velmi vysoké přenosové rychlosti, aniž by byl ovlivněn obrovským mnohonásobným šířením rádiového signálu.
Pro MIMO (Multiple Input Multiple-Output) komunikaci je špičková bitová rychlost dále zvýšena použitím inteligentních anténních polí. Využívá se modulace vyššího řádu až 64 QAM a MBMS (Multimedia Broadcast Multicast services) pro vysílání.
Klíčové rozdíly mezi 3G a 4G technologií
Níže uvedené body představují rozdíl mezi technologií 3G a 4G:
- Pokud jde o datovou šířku pásma 3G poskytuje 21 Mbps a 4G nabízí 1 Gbps maximální šířku pásma dat.
- Maximální rychlost odesílání 3G je 5 Mbps, zatímco 500 Mbps je nejvyšší rychlost nahrávání 4G.
- Nejvyšší rychlost stahování 3G je 21 Mbps. Jako proti 4G nabízí 1Gbps špičkovou rychlost stahování.
- 3G používá přepínání paketů pro přenos dat. Na druhé straně se v 4G používá přepínání paketů i zpráv.
- Ve 4G je použita architektura hybridní sítě. Naopak, 3G používá širokoúhlou síť založenou na buňkách.
- CDMA je zaměstnána v 3G. 4G využívá OFDMA (ortogonální frekvenčně dělený vícenásobný přístup).
- Handoff management se provádí vertikálně v 3G, ale ve 4G se provádí vertikálně i horizontálně.
- Plná IP síť je podporována v 4G. V případě 3G je to však obvod a paket.
Architektura 3G / UMTS
Součásti sítě UMTS 3G jsou
• Mobilní stanice: Mohlo by to být něco jako data a hlasové mobilní telefony, karty nebo počítače, které by mohly být použity jako koncový uživatel.
• RAN (Radio Access Network) : Skládá se ze základnových stanic a řadiče rádiového přístupu, který překlenuje mezeru mezi mobilní stanicí a jádrovou sítí. Řídí a řídí vzdušné rozhraní pro celou síť.
• CN (Core Network) : Poskytuje hlavní zpracování a správu subsystémů. Architektura sítě 3G UMTS je přenesena z GSM s některými vylepšeními prvků základní sítě.
- Circuit Switched Domain : Používá Circuit Switched Network, ve kterém je vyhrazena vyhrazená linka nebo kanál pro určitý časový úsek pro sadu uživatelů. Dva bloky zobrazené v doméně s přepnutým obvodem jsou:
- MSC - Mobile Switching Center spravuje hovory s přepojováním okruhů.
- GMSC - Gateway MSC funguje jako prostředník mezi externími a interními sítěmi.
- Paketově přepínaná doména : Používá IP síť, kde IP jsou zodpovědné za přenos a příjem dat mezi dvěma nebo více zařízeními. Dva bloky zobrazené v Doméně s přepínáním paketů jsou:
- SGSN (Serving GPRS Support Node) : Různé funkce poskytované SGSN jsou management mobility, správa relací, fakturace, komunikace s ostatními oblastmi sítě.
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Lze jej považovat za velmi složitý směrovač a zpracovává interní operace mezi externími paketově spínanými sítěmi a sítí s přepojováním paketů UMTS.
- IMS (IP Multimedia Subsystem) : Jedná se o architektonický rámec, který dodává IP multimediální služby.
4G LTE Architektura
Součásti sítě 4G LTE jsou
- Uživatelské vybavení (UE) : Může se jednat o jakékoli zařízení schopné navázat komunikační funkce, jako jsou mobilní telefony, karty, počítače atd.
- Vyvinutá pozemní rádiová přístupová síť UMTS (E-UTRAN): Řídí rádiové spojení mezi uživatelským zařízením a EPC. LTE mobilní zařízení se může najednou připojit pouze jednou buňkou a jednou základnovou stanicí. Hlavní operace prováděné EBS (Evolved Base Station)
- Funkce analogového a digitálního zpracování LTE vzdušného rozhraní slouží k přenosu a přijímání rádiového přenosu na všechna zařízení s podporou LTE.
- Zpracovává nízkoúrovňové operace odesláním signalizačních zpráv a příkazů.
- Evolution Packet Core (EPC) : Komunikuje s interními a externími paketovými datovými sítěmi a IP multimediálním subsystémem. Skládá se z následujících bloků:
- Server HSS: Home Subscriber Server uchovává všechny informace o všech účastnících síťového operátora v centrální databázi.
- MME: Subjekt pro řízení mobility zpracovává vysokoúrovňové operace signalizačními zprávami a HSS.
- S-GW: Signalizační brána provádí ukotvení mobility a předává data mezi branou PDN a základnovou stanicí.
- P-GW: Packet Data Network Gateway komunikuje s rozhraními PDN. Provádí operace jako přidělování IP adres a filtrování paketů.
- PCRF: Funkce pravidla a účtování je zodpovědná za řízení operací založených na toku v rámci funkce kontroly dodržování zásad (PCEF) a rozhodování o řízení politiky.
Výhody 3G
- Využívá 2G kmitočtová pásma s šířkou pásma až 230MHz pro dosažení globálního roamingu a multi-služeb.
- Širokopásmový rádiový kanál pro podporu vysokorychlostních služeb - kanál rádiového operátora využívá šířku pásma až 20M, což zvyšuje rychlost čipu a anti-multipath fading.
- V širokopásmovém kanálu lze kvalitu podnikání řídit časovým multiplexováním a opětovným použitím kódu. Různé širokofrekvenční faktory, různé rychlosti potřebují různé QOS mohou mapovat do širokopásmového kanálu jsou vybrány k realizaci multi-service a multi-rychlost přenosu .
- Pro zlepšení výkonu downlink přenosového kanálu je použita technologie řízení výkonu s uzavřenou smyčkou.
- Adaptivní anténní pole jsou implementována do základnové stanice 3G, aby adaptivně nastavila výkon, snížila samočinnost systému a zvýšila citlivost přijímače a zvýšila kapacitu systému.
WCDMA, sestávající hlavně z následujících dvou aspektů, tj. Kódování kanálů a řízení výkonu. - Přepínací technologie je vyžadována pro komunikaci terminálových a mobilních sítí, když terminály nejsou stabilní a přepínají svou polohu z pokrytí jedné základnové stanice na jinou základnovou stanici.
Výhody 4G
- Snížené zpoždění pro zřízení spojení i latenci přenosu .
- Zvýšení datové propustnosti uživatele.
- Zvýšená bitová rychlost buněk .
- Minimalizované náklady na bit využívající zvýšenou spektrální efektivitu .
- Zjednodušená síťová architektura .
- Bezproblémová mobilita, včetně mezi různými technologiemi rádiového přístupu .
- Přiměřená spotřeba energie pro mobilní zařízení.
- Minimalizuje náklady na zařízení, protože ruší potřebu nákladného frekvenčního ekvalizéru v přijímači.
- Poskytuje integrované bezpečnostní služby .
Omezení 3G
- Náklady na mobilní infrastrukturu, modernizaci základnových stanic jsou velmi vysoké.
- Roamingová a datová / hlasová práce nebyla dosud provedena.
- Využití energie je vysoké.
- Vyžaduje krátké základnové stanice a jsou drahé.
Omezení 4G
- Koordinace umístění a koordinace zdrojů pro přidávání nových zařízení není adekvátní.
- Omezené hlasové hovory a služby mohou být zpracovány časově.
- Je to koncentrovaná datová služba a vyžaduje širokou šířku pásma.
- To neposkytuje dobré služby ve venkovských oblastech vzhledem k požadavku bezdrátové sítě a 4G sítě není rozšířena dobře v těchto oblastech.
Závěr
4G technologie poskytují lepší služby ve srovnání s 3G technologiemi; pokud jde o propustnost dat, bitovou rychlost hrany buněk, náklady, mobilitu, spotřebu energie pro mobilní zařízení. Existují však některé problémy s kompatibilitou v 4G.
