3G- ja 4G-tekniikat liittyvät matkaviestinnän standardeihin. Mobile Communications on yksi jatkuvasti kehittyvistä alueista, jotka tarjoavat nopeampia ja parempia mobiililaajakaistan kokemuksia. Jokainen uusi teknologia tarjoaa huomattavaa edistystä suorituskyvyssä ja valmiuksissa edeltäjään verrattuna. Se tarjoaa mahdollisuuden käyttää Internetiä eri laitteiden, kuten välilehden, kannettavan tietokoneen, työpöydän ja matkapuhelimen, kautta.
Vertailukaavio
| Vertailun perusteet | 3G-tekniikka | 4G-tekniikka |
|---|---|---|
| Tiedon kaistanleveys | 2 Mbps - 21 Mbps | 2 Mbps - 1 Gbps |
| Peak Upload Rate | 5 Mbps | 500 Mbps |
| Peak Download Rate | 21 Mbps | 1 Gbps |
| Kytkentätekniikka | Pakettikytkentä | Pakettikytkentä, Viestin vaihto |
| Standardit | IMT 2000 3.5G HSDPA 3.75G HSUPA | Yhdenmukainen yhtenäinen Wimax ja LTE |
| tekniikka Pino | Digital Broadband Packet Data CDMA 2000, UMTS, EDGE jne. | Digitaaliset laajakaistapakettidata Wimax2 ja LTE Advances. |
| Taajuusalue | 1, 8 - 2, 5 GHz | 2 - 8 GHz |
| Verkkoarkkitehtuuri | Laaja alueen soluun perustuva | Langattoman lähiverkon ja laaja-alueen integrointi |
| Forward Error Correction | 3G käyttää turbokoodeja virheenkorjausta varten. | Yhdistettyjä koodeja käytetään virheenkorjaukseen 4G: ssä. |
| yhteysvastuun | vaakasuora | Vaaka- ja pystysuora |
3G-teknologian määritelmä
3G on sukupolvi standardeja matkaviestintäpalveluille, jotka täyttävät International Mobile Telecommunications -2000 (IMT-2000) tarjoaa mahdollisuuden siirtää ääntä ja dataa (musiikkilataukset, sähköpostit ja pikaviestit) samaan verkkoon samanaikaisesti.
Se tarjoaa laajakaistakapasiteettia, tukee suurempaa määrää ääni- ja data-asiakkaita, joiden kustannukset ovat pienemmät kuin edeltäjänsä 2G. 3G käyttää piirikytkentää puheviestintään ja pakettikytkentä tietoliikenteeseen.
3G: n tukemat tiedonsiirtonopeudet:
- 2, 05 Mbit / s kiinteille laitteille.
- 384 kbit / s hitaasti liikuttaville laitteille.
- 128 Kbit / s suurella nopeudella liikkuvilla laitteilla.
3GPP: N MUUTTAMINEN
3GPP (3. sukupolven kumppanuushanke) kehitettiin hallintoelinten muodostamisen aikana, joihin kuului sekä GSM: n että UMTS: n yhteistyö. 3GPP työskenteli ITU-R: n (International Telecommunication Union-Radocommunication) seurannassa ITU : n aloilla.
Se vastaa kansainvälisen radiotaajuusspektrin hallinnoinnista, taajuuksien tehokkaan käytön varmistamisesta ja määrittelee teknologiaperheet, yhdistää taajuuksien tietyt osat perheisiin.
ITU ratifioi viiden 3G-standardin perheen, jotka ovat osa 3G-kehystä, joka tunnetaan nimellä IMT-2000, kun yritetään rakentaa yksi 3G-standardi:
- Kolme standardia, jotka perustuvat CDMA-koodiin (Code Division Multiple Access):
- CDMA2000
- WCDMA (laajakaistakoodijakomonikäyttö) / HSPA + (suurnopeuspakettien käyttö)
- TDSCDMA.
- Kaksi standardia, jotka perustuvat TDMA-järjestelmään (Time Division Multiple Access), eli:
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
4G-teknologian määritelmä
4G tarkoittaa neljännen sukupolven teknologiaa, ja se on yritys kehittää, sisällyttää nykyinen 2G (2. sukupolvi), 3G (3. sukupolvi), WLAN (langaton lähiverkko), lyhyen kantaman kiinteät langat järjestelmät yhdeksi ja lähetettäväksi, täysin toimiva, johdonmukainen ja johdonmukainen verkkotyö.
Se on 3G-teknologian laajennus, joka tarjoaa ITU: n (International Telecommunications Union) IMT: ssä (International Mobile Telecommunications) määrittelemiä ominaisuuksia, kuten skaalautuvuutta, joustavuutta, tehokkuutta, itsehallintoa, tietoturvaa, jolla tuetaan rajapintoja eri tyyppisten verkkojen kanssa uusia ja olemassa olevia palveluja.
Se tarjoaa täysin konvergoituja räätälöityjä palveluita (ääni-, data- ja multimedia) jopa 100 Mbps: n datanopeuksilla ja laajalla mobiilikäytöllä seuraaville käyttäjille:
- Korkean resoluution mobiilitelevisio
- IP-puhelin
- Pelipalvelut
- Videoneuvottelu
- 3D-televisio
Nykyisten tekniikoiden parannetut versiot kattavat GSM: n, GPRS: n, CDMA: n, IMT-2000: n, W-CDMA: n, CDMAonin, langattomat lähiverkot ja Bluetooth integroidaan 4G: hen. Korkealaatuinen äänen / videon suoratoisto loppupäässä Internet-protokollaa odotetaan.
Mobile LTE: n (Long Term Evolution) ja WiMAX: n (maailmanlaajuinen yhteentoimivuus mikroaaltouunille) versiot tukevat yksimielisesti paljon vähemmän kuin 1 Gbit / s huippu-bittinopeutta.
4G LTE: n päätavoitteena oli saavuttaa korkea liikkuvuus ja maailmanlaajuinen yhteys.
IP-ydinverkkoa kehitetään edelleen korkean datanopeuden, kehittyneiden sovelluspalvelujen ja IP- ja radioverkon hallinnan tukemiseksi tehokkaammin ja sillä on paljon vaativampia vaatimuksia.
3G: ssä käytetty hajaspektriteknologia korvataan seuraavasti:
- OFDMA (ortogonaalinen taajuusjakomonikäyttö) monikantoaaltolähetys.
- FDE (Frequency-Domain Equalization) -kerros.
Tämän seurauksena se siirtää erittäin suuria bittinopeuksia ilman, että valtavat monitie-radiolähetykset vaikuttavat siihen.
MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) -viestinnässä huippu-bittinopeutta parannetaan edelleen käyttämällä älykkäitä antennijärjestelmiä. Käytetään suurempaa tilauksen modulaatiota jopa 64 QAM ja MBMS (Multimedia Broadcast Multicast -palvelut) lähetystä varten.
3G- ja 4G-teknologian keskeiset erot
Seuraavat kohdat esittävät 3G- ja 4G-tekniikan eroa:
- Tietojen kaistanleveydestä 3G tarjoaa 21 Mbps: n ja 4G: n 1 Gbps: n suurimman tiedon kaistanleveyden.
- 3G: n suurin latausnopeus on 5 Mbps, kun taas 500 Mbps on 4G: n suurin latausnopeus.
- 3G: n suurin latausnopeus on 21 Mbps. Kuten 4G tarjoaa 1Gbps huippulatausnopeuden.
- 3G käyttää pakettikytkentää tiedonsiirtoon. Toisaalta 4G: ssä käytetään sekä paketti- että viestinvaihtoa.
- 4G: ssä käytetään hybridiverkon arkkitehtuuria. Sen sijaan 3G käyttää laaja-alaista solupohjaista verkkoa.
- CDMA on käytössä 3G: ssä. Vastaavasti 4G käyttää OFDMA: ta (ortogonaalinen taajuusjakomonikäyttö).
- Kanavanvaihdon hallinta tapahtuu vertikaalisesti 3G: ssä, mutta 4G: ssä se tehdään vertikaalisesti sekä vaakasuunnassa.
- Koko IP-pohjaista verkkoa tuetaan 4G: ssä. 3G: n tapauksessa se on kuitenkin piirin ja pakettipohjainen.
3G / UMTS-arkkitehtuuri
3G UMTS -verkon osat ovat
• Mobiiliasema: Se voi olla mitä tahansa dataa ja ääniä tukevia matkapuhelimia, välilehtiä tai tietokoneita, joita voitaisiin käyttää loppukäyttäjänä.
• RAN (Radio Access Network) : Se koostuu tukiasemista ja radiopääsynohjaimesta, joka yhdistää matkaviestimen ja ydinverkon välisen aukon. Se myös ohjaa ja hallinnoi koko verkon ilmarajapintaa.
• CN (ydinverkko) : Se tarjoaa osajärjestelmien pääasiallisen käsittelyn ja hallinnan. 3G-UMTS-verkkoarkkitehtuuri siirretään GSM: stä joihinkin parannuksiin ydinverkkoelementeissä.
- Piirikytkentäinen verkkotunnus : Se käyttää piirikytkentäistä verkkoa, jossa tietylle aikavälille tarjotaan erillinen linkki tai kanava käyttäjille. Piirikytkentäisen verkkotunnuksen kaksi lohkoa ovat:
- MSC - Mobile Switching Center hallinnoi piirikytkentäisiä puheluja.
- GMSC - Gateway MSC toimii välittäjänä ulkoisten ja sisäisten verkkojen välillä.
- Pakettikytkentäinen verkkotunnus : Se käyttää IP-verkkoa, jossa IP: t ovat vastuussa tietojen lähettämisestä ja vastaanottamisesta kahden tai useamman laitteen välillä. Pakettikytkentäisen verkkotunnuksen kaksi lohkoa ovat:
- SGSN (GPRS-tukisolmun palveleminen) : SGSN: n eri toiminnot ovat liikkuvuuden hallinta, istunnonhallinta, laskutus, viestintä verkon muiden alueiden kanssa.
- GGSN (yhdyskäytävän GPRS-tukisolmu) : sitä voidaan pitää hyvin monimutkaisena reitittimenä ja käsittelee ulkoisia pakettiverkkojen ja UMTS-pakettikytkentäisen verkon välisiä sisäisiä toimintoja.
- IMS (IP Multimedia Subsystem) : Se on arkkitehtoninen kehys, joka toimittaa IP-multimediapalveluja.
4G LTE -arkkitehtuuri
4G LTE -verkoston osat ovat
- Käyttäjälaitteet (UE) : Se voi olla mikä tahansa laite, joka pystyy muodostamaan viestintätoimintoja, kuten matkapuhelimia, välilehtiä, tietokoneita jne.
- Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN): Se ohjaa radiolaitteita käyttäjälaitteiden ja EPC: n välillä. LTE-mobiili voi muodostaa yhteyden vain yhteen soluun ja yhteen tukiasemaan kerrallaan. EBS: n (Evolved Base Station) tärkeimmät toiminnot
- LTE-ilmarajapinnan analogisia ja digitaalisia käsittelytoimintoja käytetään lähettämään ja vastaanottamaan radiolähetyksiä kaikkiin LTE-laitteisiin.
- Käsittelee matalan tason toimintaa lähettämällä merkinantoviestit ja -komennot.
- Evolved Packet Core (EPC) : Se kommunikoi sisäisten ja ulkoisten pakettidataverkkojen ja IP-multimedia-alajärjestelmän kanssa. Se koostuu seuraavista lohkoista:
- HSS: Home Subscriber Server pitää kaikki tiedot verkko-operaattorin tilaajista keskitetyssä tietokannassa.
- MME: Mobility Management Entity käsittelee korkean tason toimintaa signalointiviestien ja HSS: n avulla.
- S-GW: Signaling Gateway suorittaa liikkuvuuden ankkurointia ja siirtää tietoja PDN-yhdyskäytävän ja tukiaseman välillä.
- P-GW: Packet Data Network Gateway kommunikoi PDN: n käyttöliittymien kanssa. Se suorittaa toimintoja, kuten IP-osoitteen ja pakettisuodatuksen.
- PCRF: Policy and Charging Rule -toiminto on vastuussa virtausperusteisten veloitusoperaatioiden ohjaamisesta Policy Control Enforcement -toiminnossa (PCEF) ja politiikanohjauksen päätöksenteossa.
3G: n edut
- Se käyttää 2G-taajuusalueita, joiden kaistanleveydet ovat jopa 230 MHz, ja joiden avulla saavutetaan maailmanlaajuiset verkkovierailu- ja monipalvelut.
- Laajakaistainen radiokanava, joka tukee nopeita palveluja - Radio-kanavan kanava käyttää kaistanleveyttä jopa 20 M: iin, mikä parantaa sirun nopeutta ja monitie-häipymistä.
- Laajakaistakanavassa liiketoiminnan laatua voidaan hallita soveltamalla aikajakoa ja koodin uudelleenkäyttöä. Eri hajautuskertoimet, erilaiset QOS-hinnat voivat kartoittaa laajakaistakanavaan valitsemalla monipalvelun ja moninopeuksisen lähetyksen .
- Downlink-lähetyskanavan suorituskyvyn parantamiseksi käytetään nopeaa suljetun silmukan tehonohjaustekniikkaa.
- Virta sovitetaan adaptoivasti, pienennetään järjestelmän omavaraisuutta ja parannetaan vastaanottimen herkkyyttä ja lisätään järjestelmän kapasiteettia. Adaptive antenniryhmät toteutetaan 3G-tukiasemaan.
WCDMA, joka koostuu pääasiassa seuraavista kahdesta näkökulmasta eli kanavakoodauksesta ja tehonohjauksesta. - Päätelaitteiden ja matkaviestinverkkojen viestintään tarvitaan kytkentätekniikkaa, kun päätelaitteet eivät ole vakaita ja vaihtavat sijaintinsa yhden tukiaseman peitosta toiseen tukiasemaan.
4G: n edut
- Vähentyneet viiveet sekä yhteyden muodostamiselle että lähetysviiveelle .
- Lisääntynyt käyttäjän tiedonsiirtokyky .
- Lisääntynyt solun reunan bittinopeus .
- Minimoidut kustannukset bittiä kohden, joissa käytetään parannettua spektritehokkuutta .
- Yksinkertaistettu verkkoarkkitehtuuri .
- Saumaton liikkuvuus, myös eri radioliityntätekniikan välillä.
- Mobiililaitteen kohtuullinen virrankulutus .
- Minimoi laitteiden kustannukset, koska se poistaa tarpeen kalliiksi taajuuskorjaimeksi vastaanottimessa.
- Se tarjoaa integroituja turvallisuuspalveluja .
3G: n rajoitukset
- Matkaviestininfrastruktuurin kustannukset, tukiasemien päivittäminen on erittäin korkea.
- Verkkovierailua ja datan / äänen työtä ei ole vielä toteutettu.
- Tehon käyttö on korkea.
- Tarvitsee lyhyen matkan tukiasemia ja ne ovat kalliita.
4G: n rajoitukset
- Sijaintipaikkojen koordinointi ja resurssien koordinointi uusien laitteiden lisäämiseksi ei ole riittävä.
- Rajoitetut puhelut ja palvelut voidaan käsitellä aikaa.
- Koska se on keskittynyt datapalvelu, se vaatii laajaa kaistanleveyttä.
- Se ei tarjoa hyviä palveluja maaseudulla, koska langattoman verkon vaatimus on 4G-verkkoa ei laajenneta hyvin näillä alueilla.
johtopäätös
4G-teknologiat tarjoavat parempia palveluja 3G-tekniikoihin verrattuna. datan läpäisevyyden, solujen reunan bittinopeuden, kustannusten, liikkuvuuden, mobiililaitteiden virrankulutuksen kannalta. 4G: ssä on kuitenkin joitakin yhteensopivuusongelmia.
