3G i 4G tehnologija povezani su s standardima mobilne komunikacije. Mobilne komunikacije jedno su od područja koje se stalno razvija kako bi omogućilo brže i bolje mobilno širokopojasno iskustvo. Svaka nova tehnologija nudi značajan napredak u performansama i mogućnostima u usporedbi sa svojim prethodnikom. Pruža mogućnost pristupa internetu preko različitih uređaja kao što su kartice, prijenosna računala, stolna računala i mobilni telefoni.
Tablica usporedbe
| Osnova za usporedbu | 3G tehnologija | Tehnologija 4G |
|---|---|---|
| Širina pojasa podataka | 2 Mbps - 21 Mbps | 2 Mbps - 1 Gbps |
| Maksimalna brzina prijenosa | 5 Mbps | 500 Mbps |
| Najviša stopa preuzimanja | 21 Mbps | 1 Gbps |
| Tehnika prebacivanja | Zamjena paketa | Zamjena paketa, Prebacivanje poruka |
| Standardi | IMT 2000 3.5G HSDPA 3.75G HSUPA | Jedinstveni standard Wimax i LTE |
| Tehnologija Stog | Digitalni širokopojasni paketni prijenos podataka CDMA 2000, UMTS, EDGE itd. | Predujmi za digitalne širokopojasne pakete podataka Wimax2 i LTE. |
| Frekvencijski pojas | 1, 8 - 2, 5 GHz | 2 - 8 GHz |
| Arhitektura mreže | Na bazi širokog područja stanica | Integracija bežičnog LAN-a i širokog područja |
| Ispravak pogrešaka prema naprijed | 3G koristi turbo kodove za ispravljanje pogrešaka. | U 4G se koriste ispravljeni kodovi za ispravljanje pogrešaka. |
| Handoff | vodoravan | Vodoravno i okomito |
Definicija 3G tehnologije
3G je generacija standarda za mobilne telekomunikacijske usluge koje zadovoljavaju International Mobile Telecommunications -2000 (IMT-2000) pruža mogućnost prijenosa glasa i podataka (preuzimanje glazbe, e-pošte i instant poruka) istom mrežom istovremeno.
Ona pruža širokopojasne kapacitete, podržava veći broj glasovnih i podatkovnih korisnika niže inkrementalne cijene od svog prethodnika 2G. 3G koristi prebacivanje kruga za govornu komunikaciju i komutiranje paketa za prijenos podataka.
Maksimalna brzina prijenosa podataka koju podržava 3G:
- 2, 05 Mbit / s za stacionarne uređaje.
- 384 Kbits / sekundi za uređaje koji se sporo kreću.
- 128 Kbits / sekundi za uređaje koji se kreću velikom brzinom.
FORMACIJA 3GPP
3GPP (Projekt partnerstva treće generacije) razvijen je tijekom formiranja upravljačkih tijela koja su uključivala i GSM i UMTS. 3GPP je radio pod promatranjem ITU-R (Međunarodna telekomunikacijska unija-sektor radiokomunikacija) jedan od sektora ITU-a.
On je odgovoran za upravljanje međunarodnim radiofrekvencijskim spektrom, kako bi se osiguralo učinkovito korištenje spektra i definirale tehnologije obitelji, povezuje određene dijelove spektra s obiteljima.
ITU je konačno potvrdio obitelj od pet 3G standarda koji su dio 3G okvira poznatog kao IMT-2000, nakon pokušaja izgradnje jednog 3G standarda:
- Tri standarda temeljena na CDMA (višestruki pristup kodnoj podjeli), i to:
- CDMA2000
- WCDMA (širokopojasni pristup s višestrukim pristupom) / HSPA + (brzi paketni pristup)
- TDSCDMA.
- Dva standarda temeljena na TDMA (Time Division Multiple Access):
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
Definicija 4G tehnologije
4G označava tehnologiju 4. generacije, a to je pothvat za razvoj, ugradnju postojećih 2G (druga generacija), 3G (treća generacija), WLAN (bežična lokalna mreža), kratkog dometa, fiksnih žičanih sustava u jednu i emitiranu, potpuno funkcionalan, dosljedan i usklađen.
To je proširenje 3G tehnologije koja pruža mogućnosti koje definira ITU (Međunarodna telekomunikacijska unija) u IMT-u (International Mobile Telecommunications), uključujući značajke kao što su skalabilnost, fleksibilnost, učinkovitost, samoupravljanje, sigurnost za podršku povezivanju s različitim vrstama mreža i mnoštvo novih i postojećih usluga.
Nudi potpuno usklađene prilagođene usluge (glasovne, podatkovne i multimedijske) pri brzinama prijenosa podataka do 100 Mbps i sveobuhvatnog mobilnog pristupa za:
- Mobilna televizija visoke razlučivosti
- IP telefonija
- Usluge igranja
- Video konferencija
- 3D televizija
Poboljšane verzije postojećih tehnologija obuhvaćaju GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, bežične LAN-ove i Bluetooth integrirane u 4G. Očekuje se visokokvalitetno strujanje audio / videozapisa preko internetskog protokola s kraja na kraj.
Verzije Mobile LTE (Long Term Evolution) i WiMAX (Worldwide Interoperability za mikrovalni pristup) podržavaju mnogo manje od 1 Gbit / s vršne bitske brzine, a brandirane su 4G od strane davatelja usluga, ali ne postoji potpuna usklađenost s IMT-om.
Glavni cilj 4G LTE-a bio je postići visoku mobilnost i globalnu povezanost.
IP jezgrena mreža dodatno je razvijena kako bi učinkovitije podržavala visoke brzine prijenosa podataka, napredne aplikacije i upravljanje IP i radio mrežom te ima mnogo zahtjevnije zahtjeve.
Radiotehnologija proširenog spektra koja je korištena u 3G zamijenjena je:
- OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) prijenos s više prijenosnika.
- FDE (Equality-Domain Equalization) stratagem.
Kao rezultat toga, prenosi vrlo visoke brzine prijenosa bez utjecaja ogromnog višestupanjskog širenja radija.
Za MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) komunikacije, vršna bitska brzina se dodatno poboljšava korištenjem niza pametnih antena. Koristi se modulacija višeg reda do 64 QAM i MBMS (Multimedia Broadcast Multicast usluge) za emitiranje.
Ključne razlike između 3G i 4G tehnologije
Niže navedene točke predstavljaju razliku između 3G i 4G tehnologije:
- Kada je u pitanju širina pojasa podataka 3G osigurava 21 Mbps, a 4G nudi maksimalnu propusnost podataka od 1 Gbps.
- Maksimalna brzina učitavanja 3G-a iznosi 5 Mbps, dok je brzina prijenosa od 500 Mbps najveća brzina prijenosa 4G.
- Najviša brzina preuzimanja 3G-a iznosi 21 Mbps. U odnosu na 4G nudi 1Gbps vrh download stopa.
- 3G koristi komutaciju paketa za prijenos podataka. S druge strane, u 4G se koriste i prebacivanje paketa i poruka.
- U 4G se koristi arhitektura hibridne mreže. S druge strane, 3G koristi mrežu baziranu na širokim područjima.
- CDMA je zaposlen u 3G. Nasuprot tome, 4G koristi OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access).
- Upravljanje prijenosom se obavlja vertikalno u 3G-u, ali u 4G-u se radi okomito i horizontalno.
- Cijela IP mreža temelji se na 4G. Međutim, u slučaju 3G, to je sklop i paket temeljen.
3G / UMTS arhitektura
Sastavni dijelovi 3G UMTS mreže su
• Mobilna stanica: može biti bilo što poput podataka i glasovnih mobilnih telefona, kartica ili računala koja se mogu koristiti kao krajnji korisnik.
• RAN (Radio Access Network) : Sastoji se od baznih stanica i radio-kontrolera koji premošćuje jaz između mobilne stanice i jezgrene mreže. Također kontrolira i upravlja zračnim sučeljem za cijelu mrežu.
• CN (osnovna mreža) : pruža glavnu obradu i upravljanje podsustavima. Arhitektura 3G UMTS mreže migrira se iz GSM-a s nekim poboljšanjima u elementima jezgrene mreže.
- Komutirana komutirana domena : koristi mrežu s komutiranom mrežom u kojoj je namjenska veza ili kanal određen za određeni vremenski termin za skup korisnika. Dva bloka prikazana u domeni komutirana komutacijom su:
- MSC - Mobile Switching Center upravlja pozivima s komutacijom.
- GMSC - Gateway MSC djeluje kao posrednik između vanjskih i unutarnjih mreža.
- Packet-switched domain : koristi IP mrežu gdje su IP-ovi odgovorni za prijenos i primanje podataka između dva ili više uređaja. Dva bloka prikazana u domeni komutirana paketima su:
- SGSN (Posluživanje GPRS čvora za podršku) : Različite funkcije koje pruža SGSN su upravljanje mobilnošću, upravljanje sesijama, fakturiranje, komunikacija s drugim područjima mreže.
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Može se smatrati vrlo složenim usmjerivačem i rukovati unutarnjim operacijama između vanjskih paketnih komutiranih mreža i UMTS paketno komutirane mreže.
- IMS (IP Multimedia Subsystem) : To je arhitektonski okvir koji osigurava IP multimedijske usluge.
4G LTE arhitektura
Sastavni dijelovi 4G LTE mreže su
- Korisnička oprema (UE) : može biti bilo koji uređaj koji može uspostaviti komunikacijske funkcije kao što su mobilni telefoni, kartice, računala itd.
- Razvijena UMTS zemaljska radijska pristupna mreža (E-UTRAN): Kontrolira radio komunikaciju između korisničke opreme i EPC-a. LTE mobitel se može povezati sa samo jednom ćelijom i jednom baznom stanicom u isto vrijeme. Glavne operacije koje izvodi EBS (Evolved Base Station)
- Funkcije analogne i digitalne obrade LTE zračnog sučelja koriste se za prijenos i primanje radio prijenosa na sve uređaje koji podržavaju LTE.
- Obrađuje rad niske razine slanjem signalnih poruka i naredbi.
- Razvijena paketna jezgra (EPC) : komunicira s unutarnjim i vanjskim paketnim podatkovnim mrežama i IP multimedijskim podsustavom. Sastoji se od sljedećih blokova:
- HSS: Home Subscriber Server sadrži sve informacije o svim pretplatnicima mrežnog operatora u središnjoj bazi podataka.
- MME: Upravljanje mobilnošću Entitet upravlja radom visoke razine pomoću signalnih poruka i HSS-a.
- S-GW: Signalizacija Gateway provodi mobilnost sidrenje i prosljeđivanje podataka između PDN Gateway i bazne stanice.
- P-GW: Gateway mreža za prijenos podataka komunicira s PDN-ovim sučeljima. On obavlja operacije kao što su raspodjela IP adresa i filtriranje paketa.
- PCRF: Funkcija pravila i pravila o naplati odgovorna je za kontrolu operacija naplate koje se temelje na protoku u Funkciji kontrole izvršenja politika (PCEF) i donošenju odluka o kontroli politike.
Prednosti 3G
- Zapošljava 2G frekvencijske pojaseve s širinom pojasa do 230MHz koji se koriste za postizanje globalnog roaminga i multi-usluga.
- Širokopojasni radio kanal za podršku brzom servisu - Radio nosač koristi propusnost do 20M koja improvizira brzinu čipova i antipedapno blijeđenje.
- U širokopojasnom kanalu, kvaliteta poslovanja može se kontrolirati primjenom multipleksiranja vremena i ponovnog korištenja koda. Različiti čimbenici širenja, različite stope potrebe različitih QOS može mapirati u širokopojasni kanal su odabrani za realizaciju multi-service i multi-rate prijenosa .
- Za poboljšanje performansi downlink prijenosnog kanala primijenjena je brza tehnologija kontrole snage zatvorene petlje.
- Za prilagodljivo podešavanje snage, snižavanje samo-ometanja sustava i povećanje osjetljivosti prijemnika i povećanje kapaciteta sustava, prilagodljivi nizovi antena implementirani su na 3G baznu stanicu.
WCDMA, uglavnom se sastoji od sljedeća dva aspekta, tj. Kanalno kodiranje i kontrola snage. - Komunikacijska tehnologija potrebna je za komunikaciju terminalnih i mobilnih mreža kada terminali nisu stabilni i prebacuju svoj položaj s pokrivenosti jedne bazne stanice na drugu baznu stanicu.
Prednosti 4G
- Smanjena kašnjenja za uspostavu veze i za kašnjenje prijenosa .
- Povećan protok podataka korisnika.
- Povećana brzina bita stanica .
- Minimizirani trošak po bitu s povećanom spektralnom učinkovitošću .
- Pojednostavljena arhitektura mreže .
- Besprijekorna mobilnost, uključujući između različitih tehnologija radio pristupa .
- Razumna potrošnja energije za mobilni uređaj.
- Minimizira troškove opreme jer ukida potrebu za skupim frekvencijskim izjednačivačem pri prijemniku.
- Pruža integrirane sigurnosne usluge .
Ograničenja 3G-a
- Troškovi mobilne infrastrukture, nadogradnja baznih stanica je vrlo visoka.
- Roaming i rad s podacima / glasom još nisu zajednički implementirani.
- Iskorištenost energije je visoka.
- Potrebne su bazne stanice kratke udaljenosti i skupi su.
Ograničenja 4G
- Koordinacija lokacije i koordinacija resursa za dodavanje novih uređaja nije adekvatna.
- Ograničeni glasovni pozivi i usluge mogu se obraditi neko vrijeme.
- Biti koncentrirana podatkovna usluga zahtijeva široku propusnost.
- Ne pruža dobre usluge u ruralnim područjima zbog potrebe bežične mreže i 4G mreže nije dobro proširena u tim područjima.
Zaključak
4G tehnologije pružaju bolje usluge u usporedbi s 3G tehnologijama; s obzirom na propusnost podataka, brzinu bita stanica, cijenu, mobilnost, potrošnju energije za mobilne uređaje. Međutim, postoje određeni problemi s kompatibilnošću u 4G-u.
