Περιεχόμενο

• Συγκριτικό διάγραμμα
• Ορισμός της τεχνολογίας 3G
• Ορισμός της τεχνολογίας 4G
• Αρχιτεκτονική 3G / UMTS
• 4G LTE Αρχιτεκτονική
• Πλεονεκτήματα του 3G
• Πλεονεκτήματα του 4G
• Περιορισμοί του 3G
• Περιορισμοί του 4G
• συμπέρασμα

3G και 4G μπορεί να είναι διαφοροποιημένες όσον αφορά τη συμβατότητα με την τεχνολογία, το ρυθμό μετάδοσης δεδομένων, την χωρητικότητα, την αρχιτεκτονική IP και τον αριθμό των συνδέσεων κλπ. Το 3G αντιπροσωπεύει τη 3η γενιά στην οποία αναπτύσσονται βελτιστοποιημένα κινητά για την παροχή δεδομένων και ευρυζωνικών υπηρεσιών με καλύτερη συνδεσιμότητα. Το 4G LTE αντιπροσωπεύει την 4η γενιά, η οποία παρέχει μεγαλύτερη χωρητικότητα για πιο γρήγορες και αυτοσχεδιασμένες κινητές ευρυζωνικές εμπειρίες και επιτρέπει περισσότερες συνδέσεις.

Τεχνολογία 3G και 4G συνδέονται με πρότυπα κινητής επικοινωνίας. Οι κινητές επικοινωνίες αποτελούν έναν από τους συνεχώς αναπτυσσόμενους τομείς που προσφέρουν γρήγορες και καλύτερες εμπειρίες κινητής ευρυζωνικότητας. Κάθε νέα τεχνολογία προσφέρει τη σημαντική πρόοδο στις επιδόσεις και τις δυνατότητες σε σύγκριση με τον προκάτοχό της. Παρέχει τη δυνατότητα πρόσβασης στο διαδίκτυο μέσω διαφορετικών συσκευών, όπως καρτέλες, φορητοί υπολογιστές, επιτραπέζια και κινητά τηλέφωνα.

1. Συγκριτικό διάγραμμα
2. Ορισμός
3. Βασικές διαφορές
4. Αρχιτεκτονική
5. Πλεονεκτήματα
6. Περιορισμοί
7. συμπέρασμα

Συγκριτικό διάγραμμα

Βάση σύγκρισης	3G τεχνολογία	Τεχνολογία 4G
Εύρος ζώνης δεδομένων	2 Mbps - 21 Mbps	2 Mbps - 1 Gbps
Μέγιστη ταχύτητα αποστολής	5 Mbps	500 Mbps
Μέγιστη Τιμή Λήψης	21 Mbps	1 Gbps
Τεχνική εναλλαγής	Αλλαγή πακέτων	Αλλαγή πακέτων, Εναλλαγή
Πρότυπα	IMT 2000 3.5G HSDPA 3.75G HSUPA	Ενιαίο ενιαίο πρότυπο Wimax και LTE
Τεχνολογία Σωρός	Ψηφιακά ευρυζωνικά δεδομένα πακέτων CDMA 2000, UMTS, EDGE κλπ.	Ψηφιακά ευρυζωνικά δεδομένα πακέτων Wimax2 και LTE Advances.
Ζώνη συχνοτήτων	1.8 - 2.5 GHz	2 - 8 GHz
Αρχιτεκτονική δικτύου	Ευρεία περιοχή κυττάρων με βάση	Ενσωμάτωση ασύρματου LAN και ευρείας περιοχής
Προκαθορισμένη διόρθωση σφαλμάτων	Το 3G χρησιμοποιεί κωδικούς turbo για διόρθωση σφαλμάτων.	Συνδυασμένοι κώδικες χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση σφαλμάτων σε 4G.
Μην αγγίζετε	Οριζόντιος	Οριζόντια και κάθετη

Ορισμός της τεχνολογίας 3G

3G είναι ένα δημιουργία προτύπων για κινητές τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες που ικανοποιούν τις υπηρεσίες κινητής τηλεφωνίας Διεθνείς Κινητές Τηλεπικοινωνίες -2000 (IMT-2000) παρέχει τη δυνατότητα μεταφοράς ταυτόχρονα φωνής και δεδομένων (λήψεις μουσικής και ανταλλαγή άμεσων μηνυμάτων) στο ίδιο δίκτυο.

Παρέχει ευρυζωνική χωρητικότητα, υποστηρίζει μεγαλύτερο αριθμό πελατών φωνής και δεδομένων με χαμηλότερο πρόσθετο κόστος από τον προηγούμενο 2G. Το 3G χρησιμοποιεί Διακόπτης κυκλώματος για τη φωνητική επικοινωνία και Αλλαγή πακέτων για την επικοινωνία δεδομένων.

Μέγιστες ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων που υποστηρίζονται από 3G:

• 2,05 Mbits / δευτερόλεπτο για σταθερές συσκευές.
• 384 Kbits / δευτερόλεπτο για συσκευές που κινούνται με αργούς ρυθμούς.
• 128 Kbits / δευτερόλεπτο για συσκευές που κινούνται με μεγάλη ταχύτητα.

ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΤΟΥ 3GPP

Το 3GPP (Σχέδιο Σύμπραξης 3ης Γενιάς) εξελίχθηκε κατά τη διάρκεια διαμόρφωσης διοικητικών οργάνων που περιελάμβαναν τη συνεργασία τόσο του GSM όσο και του UMTS. Το 3GPP εργαζόταν υπό την παρατήρηση του ITU-R (Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών-Ραδιοεπικοινωνιών) έναν από τους τομείς της ITU.

Είναι υπεύθυνη για τη διαχείριση του διεθνούς φάσματος ραδιοσυχνοτήτων, για να διασφαλίσει την αποτελεσματική χρήση του φάσματος και καθορίζει τις οικογένειες τεχνολογίας, συνδέει συγκεκριμένα τμήματα του φάσματος με τις οικογένειες.

Η ITU επικύρωσε τελικά μια οικογένεια πέντε προτύπων 3G που αποτελούν μέρος του πλαισίου 3G που είναι γνωστό ως IMT-2000, αφού προσπάθησε να δημιουργήσει ένα ενιαίο πρότυπο 3G:

• Τρία πρότυπα που βασίζονται στο CDMA (Πολλαπλή Πρόσβαση Κώδικα), συγκεκριμένα:
  1. CDMA2000
  2. WCDMA (Πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης κώδικα ευρείας ζώνης) / HSPA + (Πρόσβαση πακέτων υψηλής ταχύτητας)
  3. TDSCDMA.
• Δύο πρότυπα με βάση το TDMA (Time Division Multiple Access), και συγκεκριμένα:
  1. FDMA / TDMA
  2. TDMA-SC (EDGE).

Ορισμός της τεχνολογίας 4G

4G σημαίνει Τεχνολογία 4ης Γενιάς, και είναι ένα εγχείρημα ανάπτυξης, το οποίο ενσωματώνει τα υπάρχοντα συστήματα καλωδίων μικρού εύρους 2G (δεύτερη γενιά), 3G (τρίτης γενιάς), WLAN (Wireless Local Area Network) συνεκτικό δίκτυο.

Είναι μια επέκταση του Τεχνολογία 3G το οποίο παρέχει τις δυνατότητες που ορίζονται από το ITU (Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών) στο IMT (Διεθνείς Κινητές Τηλεπικοινωνίες) περιλαμβάνει χαρακτηριστικά όπως επεκτασιμότητα, ευελιξία, αποδοτικότητα, αυτοδιοίκηση, ασφάλεια για τη διασύνδεση με διαφορετικά δίκτυα και πλήθος νέων και υφιστάμενων υπηρεσιών.

Προσφέρει πλήρως συγκλίνουσες προσαρμοσμένες υπηρεσίες (φωνή, δεδομένα και πολυμέσα) με ρυθμούς δεδομένων μέχρι 100 Mbps και διαδεδομένη κινητή πρόσβαση για:

• Κινητή τηλεόραση υψηλής ανάλυσης
• IP τηλεφωνία
• Υπηρεσίες τυχερών παιχνιδιών
• Τηλεδιάσκεψη
• 3D τηλεόραση

Οι βελτιωμένες εκδόσεις των σημερινών τεχνολογιών καλύπτουν τα GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, Ασύρματα LAN και Bluetooth ενσωματώνονται σε 4G. Προβλέπεται η υψηλής ποιότητας μετάδοση ήχου / βίντεο από το Internet Protocol.

Εκδόσεις του Mobile LTE (μακροπρόθεσμη εξέλιξη) και WiMAX (Παγκόσμια διαλειτουργικότητα για πρόσβαση σε μικροκύματα) σε ομοιόμορφη υποστήριξη πολύ λιγότερο από 1 Gbit / s μέγιστο bit bit, είναι επώνυμα 4G από τους παρόχους υπηρεσιών, αλλά δεν υπάρχει πλήρης IMT-Advanced συμμόρφωση.

Ο κύριος στόχος της 4G LTE ήταν να επιτύχει υψηλή κινητικότητα και παγκόσμια συνδεσιμότητα.

Το δίκτυο πρωτοκόλλου IP αναπτύχθηκε περαιτέρω για να υποστηρίξει υψηλούς ρυθμούς δεδομένων, προηγμένες υπηρεσίες εφαρμογών και διαχείριση δικτύου IP και ραδιοσυχνοτήτων πιο αποτελεσματικά και έχει πολύ πιο απαιτητικές απαιτήσεις.

Η ραδιοφωνική τεχνολογία διασκορπισμένου φάσματος που χρησιμοποιήθηκε στην 3G αντικαθίσταται από:

• OFDMA (πολλαπλή πρόσβαση με ορθογώνια διαίρεση συχνότητας), πολλαπλών μεταδόσεων.
• FDE (Εξισορρόπηση Συχνότητας-Περιοχής).

Ως αποτέλεσμα, μεταφέρει πολύ υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης bit χωρίς να επηρεάζεται από την εκτεταμένη πολλαπλή μετάδοση ραδιοφώνου.

Για MIMO (Πολλαπλή έξοδος πολλαπλών εισόδων) επικοινωνιών, ο μέγιστος ρυθμός bit βελτιώνεται περαιτέρω χρησιμοποιώντας έξυπνες συστοιχίες κεραίας. Διαμόρφωση υψηλότερης παραγγελίας μέχρι 64 QAM και MBMS (Multimedia Broadcast Broadcast Broadcast Broadcast Multicast services) για τη μετάδοση.

Τα σημεία που ακολουθούν παρουσιάζουν τη διαφορά μεταξύ τεχνολογίας 3G και 4G:

1. Όσον αφορά το εύρος ζώνης δεδομένων 3G παρέχει 21 Mbps και 4G προσφέρει μέγιστο εύρος ζώνης δεδομένων 1 Gbps.
2. Η μέγιστη ταχύτητα φόρτωσης του 3G είναι 5 Mbps ενώ το 500 Mbps είναι η υψηλότερη ταχύτητα φόρτωσης 4G.
3. Το υψηλότερο ποσοστό λήψης 3G είναι 21 Mbps. Σε σύγκριση με το 4G προσφέρει 1Gbps μέγιστο ποσοστό λήψης.
4. Το 3G χρησιμοποιεί μεταγωγή πακέτων για τη μετάδοση δεδομένων. Από την άλλη πλευρά, το πακέτο και η εναλλαγή χρησιμοποιούνται στο 4G.
5. Στο 4G, χρησιμοποιείται η αρχιτεκτονική του υβριδικού δικτύου. Αντίθετα, το 3G χρησιμοποιεί δίκτυο βασισμένο σε κυψελίδες.
6. Το CDMA χρησιμοποιείται στο 3G. Αντιθέτως, το 4G χρησιμοποιεί OFDMA (Ορθογώνια Πολλαπλή Πρόσβαση Τμήματος Συχνότητας).
7. Η διαχείριση του Handoff γίνεται κατακόρυφα σε 3G, αλλά στο 4G γίνεται κάθετα και οριζόντια.
8. Πλήρες δίκτυο με βάση IP υποστηρίζεται στο 4G. Ωστόσο, στην περίπτωση του 3G, είναι κύκλωμα και πακέτο.

Αρχιτεκτονική 3G / UMTS

Τα συστατικά μέρη του δικτύου 3G UMTS είναι

• Κινητός Σταθμός: Θα μπορούσε να είναι κάτι σαν τα κινητά τηλέφωνα με δεδομένα και τη φωνή, τις καρτέλες ή τους υπολογιστές που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως τελικοί χρήστες.

• RAN (Δίκτυο πρόσβασης Ραδιοφώνου): Αποτελείται από σταθμούς βάσης και ελεγκτή πρόσβασης ραδιοφώνου, ο οποίος γεφυρώνει το χάσμα μεταξύ του Κινητού Σταθμού και του Κεντρικού Δικτύου. Επίσης ελέγχει και διαχειρίζεται τη διεπαφή αέρα για ολόκληρο το δίκτυο.

• CN (Core Network): Παρέχει την κύρια επεξεργασία και διαχείριση των υποσυστημάτων. Το δίκτυο 3G UMTS Architecture μεταναστεύει από το GSM με ορισμένες βελτιώσεις στα στοιχεία του κεντρικού δικτύου.

Το δίκτυο πυρήνα κατατάσσεται σε δύο μέρη, δηλ. Τον τομέα μεταγωγής κυκλωμάτων και τον τομέα μεταγωγής πακέτων.

1. Κύκλωμα Switched Domain: Χρησιμοποιεί το κύκλωμα μεταγωγής κυκλώματος στο οποίο παρέχεται αποκλειστικός σύνδεσμος ή κανάλι για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα σε σύνολο χρηστών. Τα δύο μπλοκ που εμφανίζονται στην περιοχή κυκλωμάτων μεταγωγής είναι:
   • MSC - Το Κέντρο μεταγωγής κινητής τηλεφωνίας διαχειρίζεται κλήσεις με εναλλαγή κυκλώματος.
   • GMSC - Το Gateway MSC λειτουργεί ως ενδιάμεσος μεταξύ εξωτερικών και εσωτερικών δικτύων.
2. Τομέας μεταγωγής πακέτων: Χρησιμοποιεί το Δίκτυο IP όπου τα IP είναι υπεύθυνα για τη μετάδοση και τη λήψη δεδομένων μεταξύ δύο ή περισσοτέρων συσκευών. Τα δύο μπλοκ που εμφανίζονται στην περιοχή πακετομεταγωγής είναι:
   • SGSN (Serving GPRS Support Node): Οι διάφορες λειτουργίες που παρέχει η SGSN είναι η διαχείριση της κινητικότητας, η διαχείριση των συνεδριάσεων, η χρέωση, η επικοινωνία με άλλους τομείς του δικτύου.
   • GGSN (κόμβος υποστήριξης GPRS Gateway): Μπορεί να θεωρηθεί ως πολύ σύνθετος δρομολογητής και να χειρίζεται τις εσωτερικές λειτουργίες μεταξύ των εξωτερικών δικτύων μεταγωγής πακέτων και του δικτύου μεταγωγής πακέτων UMTS.

• IMS (υποσύστημα πολυμέσων IP): Πρόκειται για ένα αρχιτεκτονικό πλαίσιο που παρέχει υπηρεσίες πολυμέσων IP.

4G LTE Αρχιτεκτονική

Τα συστατικά μέρη του δικτύου 4G LTE είναι

• Εξοπλισμός χρήστη (UE): Θα μπορούσε να είναι οποιαδήποτε συσκευή ικανή να δημιουργήσει λειτουργίες επικοινωνίας όπως κινητά τηλέφωνα, καρτέλες, υπολογιστές κλπ.
• Αναπτύχθηκε δίκτυο επίγειας ραδιοεπικοινωνίας UMTS (E-UTRAN): Ελέγχει την ραδιοεπικοινωνία μεταξύ εξοπλισμού χρήστη και EPC. Το LTE mobile μπορεί να συνδεθεί με ένα μόνο κελί και ένα σταθμό βάσης τη φορά. Κύριες λειτουργίες που εκτελούνται από το EBS (εξελιγμένος σταθμός βάσης)
  • Οι λειτουργίες αναλογικής και ψηφιακής επεξεργασίας της διεπαφής αέρα LTE χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση και λήψη ραδιομετάδοσης σε όλες τις συσκευές με δυνατότητα LTE.
  • Χειρίζεται τη λειτουργία χαμηλού επιπέδου με την εισαγωγή σημάτων και εντολών.
• Εξέλιξη πυρήνα πακέτων (EPC): Επικοινωνεί με εσωτερικά και εξωτερικά δίκτυα πακέτων δεδομένων και υποσύστημα πολυμέσων IP. Αποτελείται από τα ακόλουθα μπλοκ:
  • HSS: Ο κεντρικός υπολογιστής συνδρομητών περιέχει όλες τις πληροφορίες σχετικά με όλους τους συνδρομητές του φορέα εκμετάλλευσης δικτύου σε μια κεντρική βάση δεδομένων.
  • MME: Ο φορέας διαχείρισης κινητικότητας χειρίζεται τη λειτουργία υψηλού επιπέδου μέσω των σηματοδοτών και του HSS.
  • S-GW: Η Signaling Gateway εκτελεί δεδομένα αγκυροβόλησης και προώθησης της κινητικότητας μεταξύ της πύλης PDN και του σταθμού βάσης.
  • P-GW:Η πύλη δικτύου πακέτων δεδομένων επικοινωνεί με τις διεπαφές που χρησιμοποιεί το PDN. Εκτελεί λειτουργίες όπως η κατανομή διευθύνσεων IP και το φιλτράρισμα πακέτων.
  • PCRF: Πολιτική και Κανονισμός Φόρτισης Λειτουργία είναι υπεύθυνος για τον έλεγχο των διαδικασιών χρέωσης που βασίζονται στη ροή στη Λειτουργία Επιβολής Ελέγχου Πολιτικής (PCEF) και στη λήψη αποφάσεων ελέγχου πολιτικής.

Πλεονεκτήματα του 3G

• Χρησιμοποιεί 2G ζώνες συχνοτήτων με εύρος ζώνης μέχρι 230MHz που χρησιμοποιούνται για την επίτευξη παγκόσμια περιαγωγή και πολλαπλών υπηρεσιών.
• Ευρυζωνικό ραδιοφωνικό κανάλι για υποστήριξη υπηρεσιών υψηλής ταχύτητας - Το κανάλι ραδιοφωνικού φορέα χρησιμοποιεί εύρος ζώνης έως 20M το οποίο αυτοσχεδιάζει chip chip και αντιδιαβρωτική απόσπαση.
• Στο ευρυζωνικό κανάλι, η ποιότητα της επιχείρησης μπορεί να ελεγχθεί εφαρμόζοντας πολυπλεξία χρόνου και επαναχρησιμοποίηση κώδικα. Διαφορετικοί συντελεστές διάδοσης, οι διάφοροι ρυθμοί που χρειάζονται διαφορετικά QOS μπορούν να χαρτογραφήσουν στο ευρυζωνικό κανάλι επιλέγονται για την πραγματοποίηση πολυεθνικών υπηρεσιών και μετάδοση πολλαπλών ρυθμών.
• Για να βελτιώσετε την απόδοση του μετάδοση κάτω ζεύξης ενεργοποιείται η τεχνολογία ελέγχου ισχύος με γρήγορο κλειστό κύκλωμα.
• Για να ρυθμίσετε προσαρμοστικά την ισχύ, να μειώσετε την αυτοδιάθεση του συστήματος και να αυξήσετε την ευαισθησία του δέκτη και να αυξήσετε την χωρητικότητα του συστήματος, οι ασύρματες συστοιχίες κεραίας ενσωματώνονται στον σταθμό βάσης 3G.
  WCDMA, που αποτελείται κυρίως από τις ακόλουθες δύο πτυχές, δηλ. Την κωδικοποίηση καναλιών και τον έλεγχο ισχύος.
• Τεχνολογία εναλλαγής απαιτείται για την επικοινωνία τερματικών και κινητών δικτύων όταν οι ακροδέκτες δεν είναι σταθεροί και αλλάζουν τη θέση τους από την κάλυψη ενός σταθμού βάσης σε έναν άλλο σταθμό βάσης.

Πλεονεκτήματα του 4G

• Μειωμένες καθυστερήσεις και για τις δύο δημιουργία σύνδεσης και καθυστέρηση μετάδοσης.
• Αυξημένος χρήστης Δυναμικότητα δεδομένων.
• Αυξημένη ρυθμός bit bit edge.
• Ελαχιστοποιημένο κόστος ανά bit που χρησιμοποιεί ενισχυμένο φασματική απόδοση.
• Απλοποιημένο αρχιτεκτονική δικτύου.
• Χωρίς ραφή Κινητικότητα μεταξύ άλλων Τεχνολογία ραδιο πρόσβασης.
• Λογικός κατανάλωση ενέργειας για την κινητή συσκευή.
• Ελαχιστοποιεί κόστος εξοπλισμού καθώς καταργεί την ανάγκη για δαπανηρό ισοσταθμιστή συχνότητας στον δέκτη.
• Παρέχει ολοκληρωμένες υπηρεσίες ασφαλείας.

Περιορισμοί του 3G

• Το κόστος της κυψελοειδούς υποδομής, η αναβάθμιση των σταθμών βάσης είναι πολύ υψηλό.
• Η περιαγωγή και η επεξεργασία δεδομένων / φωνής δεν έχουν ακόμη ολοκληρωθεί.
• Η χρήση ισχύος είναι υψηλή.
• Χρειάζονται σταθμούς βάσης μικρής απόστασης και είναι ακριβοί.

Περιορισμοί του 4G

• Ο συντονισμός των θέσεων και ο συντονισμός των πόρων για την προσθήκη νέων συσκευών δεν είναι επαρκής.
• Οι περιορισμένες φωνητικές κλήσεις και οι υπηρεσίες μπορούν να αντιμετωπιστούν μια φορά.
• Όντας μια συγκεντρωμένη υπηρεσία δεδομένων, απαιτεί ευρύ εύρος ζώνης.
• Δεν παρέχει καλές υπηρεσίες σε αγροτικές περιοχές λόγω της απαίτησης του ασύρματου δικτύου και το δίκτυο 4G δεν επεκτείνεται καλά στις περιοχές αυτές.

συμπέρασμα

Οι τεχνολογίες 4G παρέχουν καλύτερες υπηρεσίες σε σύγκριση με τις τεχνολογίες 3G. από την άποψη της απόδοσης δεδομένων, του ρυθμού δυαδικών ψηφίων κυψελών, του κόστους, της κινητικότητας, της κατανάλωσης ενέργειας για κινητές συσκευές. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα προβλήματα συμβατότητας στο 4G.