Vsebina

• Primerjalna tabela
• Opredelitev tehnologije 3G
• Opredelitev tehnologije 4G
• 3G / UMTS Arhitektura
• 4G LTE arhitektura
• Prednosti 3G
• Prednosti 4G
• Omejitve 3G
• Omejitve 4G
• Zaključek

3G in 4G sta lahko diferencirano glede skladnost s tehnologijo, hitrost prenosa podatkov, zmogljivost, arhitektura IP in število povezav itd. 3G pomeni tretjo generacijo, v kateri so razvite optimizirane mobilne naprave za omogočanje podatkovnih in širokopasovnih storitev z boljšo povezljivostjo. 4G LTE pomeni četrto generacijo, ki prinaša več zmogljivosti za hitrejše in improvizirane mobilne širokopasovne izkušnje in omogoča več povezav.

3G in 4G tehnologija so povezani s standardi mobilne komunikacije. Mobilne komunikacije so eno od nenehno razvijajočih se področij za hitrejše in boljše doživetje mobilnih širokopasovnih storitev. Vsaka nova tehnologija nudi pomemben napredek v zmogljivosti in zmogljivostih v primerjavi s predhodnikom. Ponuja možnost dostopa do interneta prek različnih naprav, kot so jezički, prenosni računalniki, namizni in mobilni telefoni.

1. Primerjalna tabela
2. Opredelitev
3. Ključne razlike
4. Arhitektura
5. Prednosti
6. Omejitve
7. Zaključek

Primerjalna tabela

Osnove za primerjavo	3G tehnologija	4G tehnologija
Pasovna širina podatkov	2 Mbps - 21 Mbps	2 Mbps - 1 Gbps
Najvišja hitrost nalaganja	5 Mbps	500 Mb / s
Najvišja hitrost prenosa	21 Mb / s	1 Gbps
Tehnika preklopa	Paketno preklapljanje	Paketno preklapljanje, Preklapljanje
Standardi	IMT 2000 3.5G HSDPA 3,75G HSUPA	Enoten poenoten standard Wimax in LTE
Tehnologija Zložite	Digitalni širokopasovni paketni podatki CDMA 2000, UMTS, EDGE itd.	Digitalni širokopasovni paketni podatki Wimax2 in LTE predujmi.
Frekvenčni pas	1,8 - 2,5 GHz	2 - 8 GHz
Mrežna arhitektura	Na osnovi celic s širokim območjem	Integracija brezžičnega LAN in širokega območja
Posredovanje napake naprej	3G uporablja turbo kode za odpravo napak.	Združene kode se uporabljajo za odpravo napak v 4G.
Roke stran	Vodoravni	Vodoravno in navpično

Opredelitev tehnologije 3G

3G je generacija standardov za mobilne telekomunikacijske storitve, ki izpolnjujejo pogoje Mednarodna mobilna telekomunikacija -2000 (IMT-2000) omogoča istočasno prenos glasov in podatkov (nalaganje glasbe, s in takojšnje sporočanje) prek istega omrežja.

Ponuja širokopasovno zmogljivost, podpira večje število glasovnih in podatkovnih odjemalcev z nižjimi stroški kot predhodnik 2G. 3G uporablja Preklopna vezja za govorno komunikacijo in Paketno preklapljanje za komunikacijo s podatki.

Najvišje hitrosti prenosa podatkov, ki jih podpira 3G:

• 2,05 Mbits / second za stacionarne naprave.
• 384 Kbit / sekundo za naprave, ki se gibljejo počasi.
• 128 Kbit / sekundo za naprave, ki se premikajo z veliko hitrostjo.

OBLIKOVANJE 3GPP

3GPP (projekt tretje generacije partnerstva) se je razvil med oblikovanjem organov upravljanja, ki so vključevali sodelovanje GSM in UMTS. 3GPP je deloval pod opazovanjem ITU-R (Mednarodna zveza za telekomunikacije in radiokomunikacije) eden od sektorjev ITU.

Odgovoren je za upravljanje mednarodnega radiofrekvenčnega spektra, za zagotovitev učinkovite uporabe spektra in opredelitev tehnoloških družin, določene dele spektra povezuje z družinami.

ITU je končno ratificiral družino petih standardov 3G, ki so del okvira 3G IMT-2000, po poskusu izdelave enega samega 3G standarda:

• Trije standardi, ki temeljijo na CDMA (Code Division Multiple Access), in sicer:
  1. CDMA2000
  2. WCDMA (večstranski dostop z oddelkom širokopasovne kode) / HSPA + (paket za hitri paketni dostop)
  3. TDSCDMA.
• Dva standarda, ki temeljita na TDMA (Time Division Multiple Access), in sicer:
  1. FDMA / TDMA
  2. TDMA-SC (EDGE).

Opredelitev tehnologije 4G

4G pomeni Tehnologija 4. generacije, in podvig je razviti, vključiti trenutne 2G (2. generacija), 3G (3. generacija), WLAN (brezžično lokalno omrežje), kratkoročne, fiksne žične sisteme v eno in oddajajo, popolnoma funkcionalne, dosledne in skladno internetno delo.

Gre za razširitev 3G tehnologija ki zagotavlja zmožnosti, ki jih definira ITU (Mednarodna zveza za telekomunikacije) v sistemu IMT (International Mobile Telecommunications) vključuje funkcije, kot so razširljivost, fleksibilnost, učinkovitost, samoupravljanje, varnost za podporo povezovanju z različnimi vrstami omrežij in množica novih in obstoječih storitev.

Ponuja popolnoma konvergirane prilagojene storitve (glasovne, podatkovne in multimedijske) s hitrostjo do 100 Mbps in razširjenim mobilnim dostopom za:

• Mobilna televizija visoke ločljivosti
• IP telefonija
• Igralne storitve
• Video konferenca
• 3D televizija

Izboljšane različice trenutnih tehnologij zajemajo GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, brezžična omrežja in Bluetooth in so integrirane v 4G. Pričakuje se visokokakovostni prenos zvoka / videa prek interneta od konca do konca.

Različice mobilnih naprav LTE (dolgotrajna evolucija) in WiMAX (svetovna interoperabilnost za dostop do mikrovalov) z unisono podporo veliko manj kot 1 Gbit / s najvišje bitne hitrosti, ponujajo 4G ponudniki storitev, vendar ni popolne skladnosti z IMT-Advanced.

Glavni cilj 4G LTE je bil doseči visoko mobilnost in globalno povezljivost.

Omrežje IP Core je še naprej razvito za podporo visokih hitrosti prenosa podatkov, naprednih aplikacijskih storitev in upravljanja IP in radijskega omrežja ter ima veliko bolj zahtevne zahteve.

Radijska tehnologija razširjenega spektra, ki je bila uporabljena v 3G, se nadomesti z:

• OFDMA (Ortogonal Frequency Division Multiple Access) prenos z več nosilci.
• Strategem FDE (izravnava frekvenčnih domen).

Kot rezultat, prenaša zelo visoke hitrosti prenosa, ne da bi nanje vplivalo ogromno večpasno radijsko širjenje.

Za MIMO (večkratni vhod z več izhodi) komunikacije, najvišjo hitrost bitja še izboljšujejo z uporabo pametnih antenskih nizov. Uporablja se modulacija višjega reda do 64 QAM in MBMS (Multimedia Broadcast Multicast storitve) za oddajanje.

Spodaj opisane točke prikazujejo razliko med tehnologijo 3G in 4G:

1. Ko gre za podatkovno pasovno širino, 3G zagotavlja 21 Mbps, 4G pa ponuja 1 Gbps največjo pasovno širino podatkov.
2. Največja hitrost nalaganja 3G je 5 Mbps, medtem ko je 500 Mbps najvišja hitrost nalaganja 4G.
3. Najvišja hitrost prenosa 3G je 21 Mbps. 4G ponuja 1Gbps najvišjo hitrost prenosa.
4. 3G uporablja paketno preklapljanje za prenos podatkov. Po drugi strani se v paketu 4G uporabljata paket in preklop.
5. V 4G se uporablja hibridna mrežna arhitektura. 3G pa obratno uporablja omrežje s celicami.
6. CDMA je zaposlen v podjetju 3G. V nasprotju s tem 4G uporablja OFDMA (večkratni dostop Ortogonal Frequency Division).
7. Upravljanje s prekinitvijo se izvaja navpično v 3G, v 4G pa navpično in vodoravno.
8. Celotno omrežje na osnovi IP podpira 4G. Vendar pa v primeru 3G temelji na vezju in paketu.

3G / UMTS Arhitektura

Sestavni deli omrežja 3G UMTS so

• Mobilna postaja: To je lahko kaj drugega kot mobilni telefoni, zavihki ali računalniki, ki omogočajo prenos podatkov in govora, ki bi jih lahko uporabljali kot končnega uporabnika.

• RAN (omrežje za radijski dostop): Sestavljen je iz baznih postaj in radijskega nadzornika dostopa, ki premosti vrzel med mobilno postajo in jedrskim omrežjem. Prav tako nadzoruje in upravlja zračni vmesnik za celotno omrežje.

• CN (osrednja mreža): Zagotavlja glavno obdelavo in upravljanje podsistemov. 3G UMTS omrežna arhitektura se preseli z GSM z nekaj izboljšavami v osrednjih omrežnih elementih.

Jedrno omrežje je razvrščeno v dva dela, to je vezje s preklopljeno domeno in paketno preklopljeno domeno.

1. Preklopljena domena vezja: Uporablja preklopno omrežje z vezjem, v katerem je določena povezava ali kanal določen časovni čas, ki ga določi uporabnik. Dva bloka, prikazana v preklopljeni domeni vezja, sta:
   • MSC - Mobilni komutacijski center upravlja klice s stikalom.
   • GMSC - Gateway MSC deluje kot posrednik med zunanjimi in notranjimi omrežji.
2. Paketno preklopljena domena: Uporablja omrežje IP, kjer je IP odgovoren za prenos in sprejem podatkov med dvema ali več napravami. Dva bloka, prikazana v paketno preklopljeni domeni, sta:
   • SGSN (Vročanje podpornega vozlišča GPRS): Različne funkcije, ki jih ponuja SGSN, so upravljanje mobilnosti, upravljanje sej, zaračunavanje, komunikacija z drugimi področji omrežja.
   • GGSN (Gateway GPRS Support vozlišče): Lahko ga obravnavamo kot zelo zapleten usmerjevalnik in upravlja z notranjimi operacijami med zunanjim paketno komutacijskim omrežjem in paketno preklopljenim omrežjem UMTS.

• IMS (multimedijski podsistem IP): Gre za arhitekturni okvir, ki ponuja multimedijske storitve IP.

4G LTE arhitektura

Sestavni deli omrežja 4G LTE so

• Uporabniška oprema (UE): To je lahko katera koli naprava, ki lahko vzpostavi komunikacijske funkcije, kot so mobilni telefoni, zavihki, računalniki itd.
• Razvito zemeljsko radijsko omrežje za dostop do UMTS (E-UTRAN): Nadzira radijsko komunikacijo med uporabniško opremo in EPC. LTE mobile se lahko hkrati poveže z samo eno celico in eno bazno postajo. Glavne operacije, ki jih izvaja EBS (bazna postaja Evoluted)
  • Funkcije analogne in digitalne obdelave zračnega vmesnika LTE se uporabljajo za prenos in sprejem radijskega prenosa na vse naprave, ki podpirajo LTE.
  • Z nizkim nivojem upravlja s signalizacijo s in ukazi.
• Razvijeno paketno jedro (EPC): Komunicira z notranjim in zunanjim paketnim podatkovnim omrežjem in multimedijskim podsistemom IP. Sestavljen je iz naslednjih blokov:
  • HSS: Domači naročnik strežnik hrani vse podatke o vseh naročnikih omrežnega operaterja v centralni bazi podatkov.
  • MME: Subjekt za upravljanje mobilnosti upravlja z visoko stopnjo delovanja s signalizacijo s in HSS.
  • S-GW: Signaling Gateway izvaja sidranje in posredovanje podatkov med prehodom PDN in bazno postajo.
  • P-GW:Gateway za paketno podatkovno omrežje komunicira z vmesniki PDN. Izvaja operacije, kot so dodelitev naslova IP in filtriranje paketov.
  • PCRF: Funkcija pravila politike in polnjenja je odgovorna za nadzor nad postopki polnjenja na podlagi pretoka v funkciji nadzora nadzorovanja politike (PCEF) in odločanje o nadzoru politike.

Prednosti 3G

• Uporablja 2G frekvenčne pasove s pasovno širino do 230MHz globalnega gostovanja in več storitev.
• Širokopasovni radijski kanal za podporo hitrim storitvam - Radijski nosilec uporablja pasovno širino do 20 milijonov, kar improvizira hitrost čipov in protivetrno zbledelo.
• V širokopasovnem kanalu je mogoče kakovost poslovanja nadzorovati z uporabo časovnega multipleksiranja in ponovne uporabe kode. V širokopasovni kanal lahko izberete različne faktorje širjenja, različne hitrosti, ki jih potrebujejo različni QOS, za uresničitev več storitev in večstopenjski prenos.
• Za izboljšanje delovanja sistema prenos nizvodne povezave Uporabljena je tehnologija za nadzor moči moči v zaprtem kanalu.
• Za prilagodljivo napajanje, znižanje samodejnih motenj sistema in povečanje občutljivosti sprejemnika ter povečanje zmogljivosti sistema so prilagodljivi antenski nizi implementirani v bazno postajo 3G.
  WCDMA, v glavnem obsega naslednja dva vidika, tj. Kodiranje kanalov in nadzor moči.
• Preklopna tehnologija je potreben za komunikacijo terminalskih in mobilnih omrežij, kadar terminali niso mirni in preklopijo svoj položaj iz pokritosti ene bazne postaje na drugo bazno postajo.

Prednosti 4G

• Zmanjšane zamude pri obeh vzpostavitev povezave in latenca prenosa.
• Povečan uporabnik Pretok podatkov.
• Povečana bitna hitrost roba celice.
• Zmanjšani so stroški na bit, povečani spektralna učinkovitost.
• Poenostavljeno mrežna arhitektura.
• Brezšivne Mobilnost tudi med različnimi Tehnologija radijskega dostopa.
• Razumno poraba energije za mobilno napravo.
• Minimizira stroški opreme saj odpravlja potrebo po dragih frekvenčnih izravnalnikih na sprejemniku.
• Zagotavlja integrirane varnostne storitve.

Omejitve 3G

• Stroški mobilne infrastrukture, nadgradnje baznih postaj so zelo visoki.
• Gostovanje in skupno delovanje podatkov / glasu še ni izvedeno.
• Izkoriščenost energije je velika.
• Potrebuje osnovne postaje na kratkih razdaljah in so drage.

Omejitve 4G

• Koordinacija lokacije in usklajevanje virov za dodajanje novih naprav nista primerna.
• Omejene govorne klice in storitve je mogoče obravnavati naenkrat.
• Ker je koncentrirana podatkovna storitev, potrebuje široko pasovno širino.
• Na podeželju ne nudi dobrih storitev zaradi potrebe po brezžičnem omrežju in 4G omrežje na teh območjih ni dobro razširjeno.

Zaključek

4G tehnologije zagotavljajo boljše storitve v primerjavi s tehnologijami 3G; glede na pretok podatkov, hitrost bitja, rob, mobilnost, porabo energije za mobilne naprave. Vendar pa obstaja nekaj težav z združljivostjo v 4G.