3G- en 4G-technologie zijn geassocieerd met standaarden voor mobiele communicatie. Mobile Communications is een van de voortdurend ontwikkelende gebieden om snellere en betere mobiele breedbandervaringen te bieden. Elke nieuwe technologie biedt de aanzienlijke vooruitgang in prestaties en mogelijkheden in vergelijking met zijn voorganger. Het biedt de mogelijkheid om toegang te krijgen tot het internet via verschillende apparaten zoals tabbladen, laptops, desktops en mobiele telefoons.
Vergelijkingstabel
| Basis voor vergelijking | 3G-technologie | 4G-technologie |
|---|---|---|
| Gegevens bandbreedte | 2 Mbps - 21 Mbps | 2 Mbps - 1 Gbps |
| Piek uploadsnelheid | 5 Mbps | 500 Mbps |
| Maximale downloadsnelheid | 21 Mbps | 1 Gbps |
| Schakeltechniek | Pakket wisselen | Pakket wisselen, Message switching |
| normen | IMT 2000 3.5G HSDPA 3.75G HSUPA | Single Unified-standaard Wimax en LTE |
| Technologie stack | Digitale breedbandpakketgegevens CDMA 2000, UMTS, EDGE enz. | Pakketgegevens digitale breedband Wimax2 en LTE-vooruitgang. |
| Frequentieband | 1, 8 - 2, 5 GHz | 2 - 8 GHz |
| Netwerk architectuur | Wide Area Cell Based | Integratie van draadloos LAN en Wide Area |
| Voorwaartse foutcorrectie | 3G gebruikt turbo-codes voor foutcorrectie. | Aaneengeschakelde codes worden gebruikt voor foutcorrectie in 4G. |
| Afgeven | Horizontaal | Horizontaal en verticaal |
Definitie van 3G-technologie
3G is een generatie van standaarden voor mobiele telecommunicatiediensten die voldoen aan de International Mobile Telecommunications -2000 (IMT-2000) biedt de mogelijkheid om spraak en gegevens (muziekdownloads, e-mails en instant messaging) gelijktijdig over hetzelfde netwerk over te dragen.
Het levert breedbandcapaciteit, ondersteunt een groter aantal spraak- en gegevensklanten met lagere incrementele kosten dan zijn voorganger 2G. 3G maakt gebruik van Circuit switching voor spraakcommunicatie en Packet switching voor datacommunicatie.
Maximale gegevensoverdrachtsnelheden ondersteund door 3G:
- 2, 05 Mbits / seconde voor stationaire apparaten.
- 384 Kbits / seconde voor apparaten die langzamer bewegen.
- 128 Kbits / seconde voor apparaten die met hoge snelheid bewegen.
VORMING VAN 3GPP
3GPP (3rd Generation Partnership Project) werd ontwikkeld tijdens de vorming van bestuursorganen, waaronder de samenwerking tussen GSM en UMTS. 3GPP werkte onder observatie van ITU-R (International Telecommunication Union-radiocommunication sector), een van de sectoren van ITU.
Het is verantwoordelijk voor het beheer van het internationale radiofrequentiespectrum, om te zorgen voor een efficiënt spectrumgebruik en definieert technologiefamilies, associeert specifieke delen van het spectrum met de families.
ITU heeft uiteindelijk een familie van vijf 3G-normen geratificeerd die deel uitmaken van het 3G-raamwerk dat bekendstaat als IMT-2000, nadat geprobeerd is een enkele 3G-standaard te bouwen:
- Drie standaarden gebaseerd op CDMA (Code Division Multiple Access), namelijk:
- CDMA2000
- WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) / HSPA + (snelle pakkettoegang)
- TDSCDMA.
- Twee standaarden gebaseerd op gebaseerd op TDMA (Time Division Multiple Access), namelijk:
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
Definitie van 4G-technologie
4G staat voor 4th Generation Technology, en het is een onderneming om te ontwikkelen, de huidige 2G (2e generatie), 3G (3e generatie), WLAN (draadloos lokaal netwerk), kort bereik, vaste draadsystemen op te nemen in een single en uit te zenden, volledig functioneel, consistent en coherent internetwerk.
Het is een uitbreiding op 3G-technologie die door ITU (International Telecommunications Union) gedefinieerde vermogens in IMT (International Mobile Telecommunications) functies omvat zoals schaalbaarheid, flexibiliteit, efficiëntie, zelfbestuur, beveiliging ter ondersteuning van interfacing met verschillende soorten netwerken en een groot aantal van nieuwe en bestaande diensten.
Het biedt volledig geconvergeerde aangepaste services (spraak, data en multimedia) met datasnelheden tot 100 Mbps en doordringende mobiele toegang voor:
- Mobiele televisie met hoge resolutie
- IP-telefonie
- Gaming-diensten
- Videovergaderen
- 3D-televisie
De verbeterde versies van de huidige technologieën omvatten GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, draadloze LAN's en Bluetooth zijn geïntegreerd in 4G. Van hoge kwaliteit audio / video-streaming via end-to-end internetprotocol wordt verwacht.
Versies van Mobile LTE (Long Term Evolution) en WiMAX (Worldwide Interoperability voor Magnetron Access) ondersteunen unison support veel minder dan 1 Gbit / s piekbitrate, worden door 4G gebrandmerkt door serviceproviders, maar er is geen volledige IMT-geavanceerde compliantie.
Het belangrijkste doel van 4G LTE was om hoge mobiliteit en wereldwijde connectiviteit te bereiken.
Het IP Core-netwerk is verder ontwikkeld om hogere datasnelheden, geavanceerde toepassingsservices en het beheer van IP- en radionetwerken efficiënter te ondersteunen en heeft veel meer veeleisende vereisten.
De radiotechnologie met gespreid spectrum die werd gebruikt in 3G, is vervangen door:
- OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) multi-carrier-verzending.
- FDE (Frequency-Domain Equalization) -stratagem.
Dientengevolge brengt het zeer hoge bitsnelheden over zonder te worden beïnvloed door immense multipadradiopropagatie.
Voor MIMO- communicatie (Multiple-Input Multiple-Output) wordt de piekbitsnelheid verder verbeterd door gebruik te maken van slimme antenne-arrays. Hogere orde modulatie tot 64 QAM en MBMS (Multimedia Broadcast Multicast-services) voor uitzending worden gebruikt.
Belangrijkste verschillen tussen 3G- en 4G-technologie
De onderstaande punten geven het verschil weer tussen 3G- en 4G-technologie:
- Als het gaat om gegevensbandbreedte biedt 3G 21 Mbps en biedt 4G 1 Gbps maximale databasbreedte.
- De maximale uploadsnelheid van 3G is 5 Mbps, terwijl 500 Mbps de hoogste uploadsnelheid van 4G is.
- De hoogste downloadsnelheid van 3G is 21 Mbps. Tegenover 4G biedt 1Gbps piekdownloadsnelheid.
- 3G gebruikt pakketschakeling voor gegevensoverdracht. Aan de andere kant worden zowel pakket- als berichtomschakeling gebruikt in 4G.
- In 4G wordt Hybride netwerkarchitectuur gebruikt. Omgekeerd, 3G maakt gebruik van een wide area cell-gebaseerd netwerk.
- CDMA wordt gebruikt in 3G. Tegenover gebruikt 4G OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access).
- Handoff-beheer gebeurt verticaal in 3G, maar in 4G gebeurt dit zowel verticaal als horizontaal.
- Volledig IP-gebaseerd netwerk wordt ondersteund in 4G. In het geval van 3G is dit echter gebaseerd op circuits en pakketten.
3G / UMTS-architectuur
De samenstellende delen van 3G UMTS-netwerk zijn
• Mobile Station: het kan van alles zijn zoals mobiele telefoons met gegevens en spraak, tabbladen of computers die als eindgebruiker kunnen worden gebruikt.
• RAN (Radio Access Network) : het bestaat uit basisstations en een radiotoegangscontroller die de afstand tussen Mobile Station en Core Network overbrugt. Het beheert en beheert ook de luchtinterface voor het hele netwerk.
• CN (Core Network) : het biedt de belangrijkste verwerking en het beheer van subsystemen. De 3G UMTS-netwerkarchitectuur wordt gemigreerd van GSM met enkele verbeteringen in kernnetwerkelementen.
- Circuitgeschakeld domein : het maakt gebruik van Circuit Switched Network waarin een specifieke link of kanaal voor een bepaald tijdslot wordt aangeboden aan een reeks gebruikers. De twee blokken die worden weergegeven in Circuit Switched Domain zijn:
- MSC - Mobile Switching Center beheert circuitgeschakelde gesprekken.
- GMSC - Gateway MSC fungeert als tussenpersoon tussen externe en interne netwerken.
- Pakketgeschakeld domein : het maakt gebruik van een IP-netwerk waarbij IP's verantwoordelijk zijn voor het verzenden en ontvangen van gegevens tussen twee of meer apparaten. De twee blokken in Packet Switched Domain zijn:
- SGSN (Serving GPRS Support Node) : De verschillende functies die SGSN biedt, zijn mobiliteitsmanagement, sessiebeheer, facturering, communicatie met andere delen van het netwerk.
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Het kan worden beschouwd als een zeer complexe router en handelt de interne bewerkingen af tussen de externe pakketgeschakelde netwerken en het UMTS-pakketgeschakelde netwerk.
- IMS (IP Multimedia Subsystem) : het is een architecturaal framework dat IP-multimediadiensten levert.
4G LTE-architectuur
De samenstellende delen van het 4G LTE-netwerk zijn
- Gebruikersapparatuur (UE) : dit kan elk apparaat zijn dat communicatiefuncties tot stand kan brengen zoals mobiele telefoons, tabbladen, computers, enz.
- Geëvolueerd UMTS-netwerk voor terrestrische radionetoegang (E-UTRAN): het bestuurt de radiocommunicatie tussen gebruikersapparatuur en EPC. LTE mobile kan verbinding maken met slechts één cel en één basisstation tegelijk. Hoofdbewerkingen uitgevoerd door EBS (Evolved Base Station)
- Analoge en digitale verwerkingsfuncties van de LTE air interface worden gebruikt voor het verzenden en ontvangen van radiotransmissie naar alle LTE-ingeschakelde apparaten.
- Verwerkt low level-bediening door de signaleringsberichten en -opdrachten te verzenden.
- Evolved Packet Core (EPC) : communiceert met interne en externe packet-gegevensnetwerken en IP-multimedia-subsystemen. Het bestaat uit de volgende blokken:
- HSS: Home Subscriber Server bevat alle informatie over alle abonnees van de netwerkoperator in een centrale database.
- MME: Mobility Management Entity verzorgt de high-level operatie door de signaleringsberichten en HSS.
- S-GW: Signalling Gateway voert mobiliteitverankering uit en doorstuurt gegevens tussen PDN Gateway en basisstation.
- P-GW: Packet Data Network Gateway communiceert met de werkinterfaces van PDN. Het voert bewerkingen uit zoals IP-adrestoewijzing en pakketfiltering.
- PCRF: Policy and Charging Rule Function is verantwoordelijk voor het beheer van de op flow gebaseerde heffingsoperaties in de Policy Control Enforcement Function (PCEF) en beleidsbeheersingsbeslissingen.
Voordelen van 3G
- Het gebruikt 2G-frequentiebanden met bandbreedtes tot 230 MHz die worden gebruikt voor wereldwijde roaming en multiservices.
- Breedbandradiokanaal ter ondersteuning van hogesnelheidsdiensten - Het radiodraaggolfkanaal gebruikt een bandbreedte tot 20M die de frekwentie van chiprate en anti-multipad improviseert .
- In het breedbandkanaal kan de kwaliteit van het bedrijf worden gecontroleerd door tijdmultiplexing en hergebruik van code toe te passen. Verschillende spreidingsfactoren, verschillende snelheidsnoden van verschillende QOS kunnen in kaart worden gebracht in het breedbandkanaal worden geselecteerd om multi-service en multi-rate transmissie te realiseren.
- Om de prestaties van het downlink transmissiekanaal te verbeteren, wordt snelle gesloten lusvermogensbesturingstechnologie toegepast.
- Om het vermogen adaptief aan te passen, de zelfstoring van het systeem te verlagen en de gevoeligheid van de ontvanger te vergroten en de systeemcapaciteit te vergroten, worden Adaptieve antenne-arrays geïmplementeerd in het 3G-basisstation.
WCDMA, hoofdzakelijk bestaande uit de volgende twee aspecten, te weten kanaalcodering en vermogensregeling. - Schakeltechnologie is vereist voor communicatie van terminal- en mobiele netwerken wanneer terminals niet stabiel zijn en van positie verandert van de dekking van één basisstation naar één van een ander basisstation.
Voordelen van 4G
- Minder vertragingen voor zowel het tot stand brengen van de verbinding als de transmissielatentie .
- Verhoogde gebruikersgegevensdoorvoer.
- Verhoogde bitsnelheid van de celrand .
- Geminimaliseerde kosten per bit met behulp van verbeterde spectrale efficiëntie .
- Vereenvoudigde netwerkarchitectuur .
- Naadloze mobiliteit, inclusief tussen verschillende radiotoegangstechnologie .
- Redelijk stroomverbruik voor het mobiele apparaat.
- Minimaliseert de apparatuurkosten omdat het de behoefte aan dure frequentie-equalizer bij de ontvanger afschaft.
- Het biedt geïntegreerde beveiligingsdiensten .
Beperkingen van 3G
- De kosten van mobiele infrastructuur, het upgraden van basisstations is erg hoog.
- Roaming en gegevens / stemwerk zijn nog niet volledig geïmplementeerd.
- Het stroomverbruik is hoog.
- Heeft basisstations op korte afstand nodig en is duur.
Beperkingen van 4G
- Locatiecoördinatie en resourcecoördinatie om nieuwe apparaten toe te voegen is niet voldoende.
- Beperkte spraakoproepen en -diensten kunnen een keer worden afgehandeld.
- Omdat het een geconcentreerde datadienst is, vereist dit brede bandbreedte.
- Het biedt geen goede diensten op het platteland vanwege de vereiste van het draadloze netwerk en het 4G-netwerk wordt niet uitgebreid in die gebieden.
Conclusie
4G-technologieën bieden betere diensten in vergelijking met 3G-technologieën; in termen van datadoorvoer, mobiele bitrate, kosten, mobiliteit, energieverbruik voor mobiele apparaten. Er zijn echter enkele compatibiliteitsproblemen in 4G.
