Unterschied zwischen 3G- und 4G-Technologie

Autor: Laura McKinney
Erstelldatum: 2 April 2021
Aktualisierungsdatum: 12 Kann 2024
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Was sind 4G, 5G und LTE? - Mobilfunkstandards Zusammengefasst!
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Inhalt


3G und 4G können sein differenziert in Bezug auf Technologiekonformität, Datenübertragungsrate, Kapazität, IP-Architektur und Anzahl der Verbindungen usw. 3G steht für die 3. Generation, in der optimierte Mobiltelefone entwickelt werden, um Daten- und Breitbanddienste mit besserer Konnektivität zu ermöglichen. 4G LTE steht für die 4. Generation, die mehr Kapazität für schnellere und improvisierte mobile Breitband-Erlebnisse bietet und mehr Verbindungen ermöglicht.

3G- und 4G-Technologie sind mit Mobilfunkstandards verbunden. Die Mobilkommunikation ist einer der Bereiche, der sich ständig weiterentwickelt, um ein schnelleres und besseres mobiles Breitbanderlebnis zu ermöglichen. Jede neue Technologie bietet im Vergleich zu ihrem Vorgänger einen deutlichen Leistungszuwachs. Es bietet die Möglichkeit, über verschiedene Geräte wie Tabs, Laptops, Desktops und Handys auf das Internet zuzugreifen.


  1. Vergleichstabelle
  2. Definition
  3. Hauptunterschiede
  4. Die Architektur
  5. Vorteile
  6. Einschränkungen
  7. Fazit

Vergleichstabelle

Grundlage für den Vergleich3G-Technologie4G-Technologie
Datenbandbreite2 Mbit / s - 21 Mbit / s2 Mbit / s - 1 Gbit / s
Maximale Upload-Rate5 Mbit / s500 Mbit / s
Spitzen-Download-Rate21 Mbit / s1 Gbit / s
SchalttechnikPaketvermittlungPaketvermittlung,
Umschalten
StandardsIMT 2000
3,5 g HSDPA
3,75 g HSUPA		Single Unified Standard Wimax und LTE
Technologie
Stapel		Digitale Breitbandpaketdaten CDMA 2000, UMTS, EDGE usw.Digital Broadband Packet Data Wimax2 und LTE-Fortschritte.
Frequenzband1,8 - 2,5 GHz2 - 8 GHz
NetzwerkarchitekturWide Area Cell BasedIntegration von Wireless LAN und Wide Area
Vorwärtsfehlerkorrektur3G verwendet Turbocodes zur Fehlerkorrektur.Verkettete Codes werden zur Fehlerkorrektur in 4G verwendet.
WeiterleitenHorizontalHorizontal und vertikal


Definition der 3G-Technologie

3G ist ein Generierung von Standards für mobile Telekommunikationsdienste, die die Anforderungen der Internationale Mobilkommunikation -2000 (IMT-2000) Bietet die Möglichkeit, Sprache und Daten (Musikdownloads, s und Instant Messaging) gleichzeitig über dasselbe Netzwerk zu übertragen.

Es bietet Breitbandkapazität und unterstützt eine größere Anzahl von Sprach- und Datenkunden mit geringeren zusätzlichen Kosten als sein Vorgänger 2G. 3G verwendet Schaltkreisumschaltung für Sprachkommunikation und Paketvermittlung für die Datenkommunikation.

Maximale Datenübertragungsraten, die von 3G unterstützt werden:

  • 2,05 Mbit / s für stationäre Geräte.
  • 384 Kbit / s für Geräte, die sich langsam bewegen.
  • 128 Kbit / s für Geräte, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen.

Bildung von 3GPP

3GPP (3rd Generation Partnership Project) wurde während der Bildung von Leitungsgremien entwickelt, die die Zusammenarbeit von GSM und UMTS umfassten. 3GPP arbeitete unter Beobachtung von ITU-R (International Telecommunication Union-Funkkommunikationssektor) einer der Sektoren der ITU.

Es ist für die Verwaltung des internationalen Funkfrequenzspektrums verantwortlich, um die effiziente Nutzung des Frequenzspektrums sicherzustellen, definiert Technologiefamilien und ordnet den Familien bestimmte Teile des Frequenzspektrums zu.

Die ITU hat schließlich eine Familie von fünf 3G-Standards ratifiziert, die Teil des 3G-Frameworks namens sind IMT-2000, nachdem Sie versucht haben, einen einzelnen 3G-Standard zu erstellen:

  • Drei auf CDMA (Code Division Multiple Access) basierende Standards:
    1. CDMA2000
    2. WCDMA (Breitband Code Division Multiple Access) / HSPA + (Hochgeschwindigkeitspaketzugriff)
    3. TDSCDMA.
  • Zwei auf TDMA (Time Division Multiple Access) basierende Standards, nämlich:
    1. FDMA / TDMA
    2. TDMA-SC (EDGE).

Definition von 4G-Technologie

4G steht für Technologie der 4. Generationund es ist ein Wagnis, die derzeitigen Kurzstrecken-Festkabelsysteme WLAN (Wireless Local Area Network) mit 2G (2. Generation), 3G (3. Generation) in ein einziges und vollständig funktionsfähiges, konsistentes Broadcast-System zu integrieren kohärentes Internet.

Es ist eine Erweiterung von 3G-Technologie das bietet Fähigkeiten definiert durch ITU (International Telecommunications Union) IMT (International Mobile Telecommunications) umfasst Funktionen wie Skalierbarkeit, Flexibilität, Effizienz, Selbstverwaltung, Sicherheit zur Unterstützung der Verbindung mit verschiedenen Netzwerktypen und eine Vielzahl neuer und vorhandener Dienste.

Es bietet vollständig konvergierte, maßgeschneiderte Dienste (Sprache, Daten und Multimedia) mit Datenraten von bis zu 100 Mbit / s und durchgängigen mobilen Zugriff für:

  • Hochauflösendes mobiles Fernsehen
  • IP-Telefonie
  • Gaming-Dienste
  • Videokonferenzen
  • 3D Fernsehen

Die erweiterten Versionen der aktuellen Technologien umfassen GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, Wireless LANs und Bluetooth, die in 4G integriert sind. Das hochqualitative Audio / Video-Streaming über das gesamte Internetprotokoll wird erwartet.

Versionen von Mobile LTE (Long Term Evolution) und WiMAX (weltweite Interoperabilität für den Mikrowellenzugang) Im Unisono-Support werden wesentlich weniger als 1 Gbit / s Spitzenbitrate von Service Providern als 4G gebrandmarkt, es gibt jedoch keine vollständige IMT-Advanced-Konformität.

Das Hauptziel von 4G LTE war es, eine hohe Mobilität und globale Konnektivität zu erreichen.

Das IP Core-Netzwerk wurde weiterentwickelt, um hohe Datenraten, fortschrittliche Anwendungsdienste und eine effizientere Verwaltung von IP- und Funknetzwerken zu unterstützen und höhere Anforderungen zu erfüllen.

Die in 3G eingesetzte Spread-Spectrum-Funktechnologie wird ersetzt durch:

  • OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) Mehrträgerübertragung.
  • FDE-Strategie (Frequency Domain Equalization).

Infolgedessen überträgt es sehr hohe Bitraten, ohne von einer immensen Mehrwegefunkausbreitung betroffen zu sein.

Zum MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) Kommunikation wird die Spitzenbitrate durch die Verwendung intelligenter Antennenarrays weiter verbessert. Modulation höherer Ordnung bis zu 64 QAM und MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Services) für den Rundfunk werden verwendet.

Die folgenden Punkte zeigen den Unterschied zwischen 3G- und 4G-Technologie:

  1. Bei der Datenbandbreite bietet 3G 21 Mbit / s und 4G 1 Gbit / s maximale Datenbandbreite.
  2. Die maximale Upload-Rate von 3G beträgt 5 Mbit / s, während 500 Mbit / s die höchste Upload-Rate von 4 G ist.
  3. Die höchste Downloadrate von 3G beträgt 21 Mbit / s. Gegenüber 4G bietet 1Gbps die höchste Downloadrate.
  4. 3G verwendet die Paketvermittlung für die Datenübertragung. Andererseits werden bei 4G sowohl Paket als auch Switching verwendet.
  5. In 4G wird eine hybride Netzwerkarchitektur verwendet. Umgekehrt verwendet 3G ein zellenbasiertes Weitverkehrsnetz.
  6. CDMA wird in 3G eingesetzt. Im Gegensatz dazu verwendet 4G OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access).
  7. Das Handoff-Management erfolgt in 3G vertikal, in 4G jedoch sowohl vertikal als auch horizontal.
  8. Voll IP-basiertes Netzwerk wird in 4G unterstützt. Im Falle von 3G ist es jedoch leitungs- und paketbasiert.

3G / UMTS-Architektur

Die Bestandteile des 3G UMTS-Netzes sind

• Mobilstation: Es kann sich um Daten- und Sprach-fähige Mobiltelefone, Tabs oder Computer handeln, die als Endbenutzer verwendet werden können.

• RAN (Radio Access Network): Es besteht aus Basisstationen und einem Funkzugriffscontroller, der die Lücke zwischen Mobilstation und Kernnetzwerk schließt. Es steuert und verwaltet auch die Luftschnittstelle für das gesamte Netzwerk.

• CN (Kernnetz): Es bietet die Hauptverarbeitung und Verwaltung von Subsystemen. Die 3G UMTS-Netzwerkarchitektur wurde mit einigen Verbesserungen der Kernnetzwerkelemente von GSM migriert.

Das Kernnetz ist in zwei Teile unterteilt, d. H. Eine leitungsvermittelte Domäne und eine paketvermittelte Domäne.

  1. Circuit Switched Domain: Es wird ein leitungsvermitteltes Netzwerk verwendet, in dem eine dedizierte Verbindung oder ein dedizierter Kanal für einen bestimmten Zeitschlitz für eine Gruppe von Benutzern bereitgestellt wird. Die beiden in Circuit Switched Domain gezeigten Blöcke sind:
    • MSC - Das Mobile Switching Center verwaltet leitungsvermittelte Anrufe.
    • GMSC - Gateway MSC fungiert als Vermittler zwischen externen und internen Netzwerken.
  2. Paketvermittelte Domain: Es verwendet ein IP-Netzwerk, in dem IPs für das Senden und Empfangen von Daten zwischen zwei oder mehr Geräten verantwortlich sind. Die beiden in Packet Switched Domain angezeigten Blöcke sind:
    • SGSN (Serving GPRS Support Node): Die verschiedenen Funktionen von SGSN sind Mobilitätsmanagement, Sitzungsmanagement, Abrechnung und Kommunikation mit anderen Bereichen des Netzwerks.
    • GGSN (Gateway GPRS Support Node): Es kann als sehr komplexer Router angesehen werden und übernimmt die internen Vorgänge zwischen den externen paketvermittelten Netzwerken und dem paketvermittelten UMTS-Netzwerk.
  • IMS (IP Multimedia Subsystem): Es handelt sich um ein Architekturframework, das IP-Multimediadienste bereitstellt.

4G LTE-Architektur

Die Bestandteile des 4G LTE-Netzwerks sind

  • Benutzerausrüstung (UE): Es kann sich um ein beliebiges Gerät handeln, das Kommunikationsfunktionen wie Mobiltelefone, Registerkarten, Computer usw. herstellen kann.
  • Entwickeltes terrestrisches UMTS-Funkzugangsnetz (E-UTRAN): Es steuert die Funkkommunikation zwischen Benutzergeräten und EPC. LTE mobile kann jeweils nur mit einer Zelle und einer Basisstation verbunden werden. Hauptoperationen, die von EBS (Evolved Base Station) ausgeführt werden
    • Analoge und digitale Verarbeitungsfunktionen der LTE-Luftschnittstelle werden zum Senden und Empfangen von Funkübertragungen an alle LTE-fähigen Geräte verwendet.
    • Bewältigt den Low-Level-Betrieb durch Eingabe der Signale und Befehle.
  • Evolved Packet Core (EPC): Es kommuniziert mit internen und externen Paketdatennetzen und dem IP-Multimedia-Subsystem. Es besteht aus folgenden Blöcken:
    • HSS: Der Home Subscriber Server enthält alle Informationen zu allen Teilnehmern des Netzbetreibers in einer zentralen Datenbank.
    • MME: Mobility Management Entity übernimmt den High-Level-Betrieb durch die Signalisierung s und HSS.
    • S-GW: Das Signaling Gateway verankert die Mobilität und leitet Daten zwischen dem PDN-Gateway und der Basisstation weiter.
    • P-GW:Das Packet Data Network Gateway kommuniziert mit den PDN-Schnittstellen. Es führt Vorgänge wie IP-Adresszuweisung und Paketfilterung aus.
    • PCRF: Die Richtlinien- und Gebührenregelfunktion ist für die Steuerung der flussbasierten Gebührenvorgänge in der PCEF (Policy Control Enforcement Function) und für die Entscheidungsfindung zur Richtliniensteuerung verantwortlich.


Vorteile von 3G

  • Es werden 2G-Frequenzbänder mit Bandbreiten bis zu 230MHz verwendet, um dies zu erreichen globales Roaming und Multi-Services.
  • Breitband-Funkkanal zur Unterstützung von Hochgeschwindigkeitsdiensten - Der Funkkanal verwendet eine Bandbreite von bis zu 20 MB, was zu Verbesserungen führt Chiprate und Anti-Multipath-Fading.
  • Im Breitbandkanal kann die Qualität des Geschäfts durch Zeitmultiplexen und Wiederverwendung von Code gesteuert werden. Unterschiedliche Spreizfaktoren, unterschiedliche Raten, die unterschiedliche QOS benötigen, können in den Breitbandkanal abgebildet werden, um Multi-Service- und zu realisieren Mehrratenübertragung.
  • Zur Verbesserung der Leistung des Downlink-Übertragung Es wird eine kanalschnelle Leistungsregelungstechnologie angewendet.
  • Um die Leistung adaptiv anzupassen, die Selbststörung des Systems zu verringern und die Empfindlichkeit des Empfängers zu verbessern und die Systemkapazität zu erhöhen, sind adaptive Antennenarrays für die 3G-Basisstation implementiert.
    WCDMA, hauptsächlich bestehend aus den folgenden zwei Aspekten, d. H. Kanalcodierung und Leistungssteuerung.
  • Schalttechnik wird für die Kommunikation von Endgeräten und Mobilfunknetzen benötigt, wenn die Endgeräte nicht stabil sind und ihre Position von der Abdeckung einer Basisstation auf eine andere Basisstation umschalten.

Vorteile von 4G

  • Reduzierte Verzögerungen für beide Verbindungsaufbau und Übertragungslatenz.
  • Erhöhter Benutzer Datendurchsatz.
  • Ist gestiegen Bitrate der Zellenkante.
  • Minimierte Kosten pro Bit bei Verwendung verbessert Spektrale Effizienz.
  • Vereinfacht Netzwerkarchitektur.
  • Nahtlos Mobilität auch zwischen verschiedenen Funkzugangstechnik.
  • Angemessen Energieverbrauch für das mobile Gerät.
  • Minimiert Ausrüstungskosten Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines teuren Frequenzentzerrers am Empfänger.
  • Es bietet integrierte Sicherheitsdienste.

Einschränkungen von 3G

  • Die Kosten für die zellulare Infrastruktur und die Aufrüstung von Basisstationen sind sehr hoch.
  • Roaming und kollektive Daten- / Spracharbeit wurden noch nicht implementiert.
  • Der Stromverbrauch ist hoch.
  • Benötigt Basisstationen für kurze Entfernungen und sind teuer.

Einschränkungen von 4G

  • Die Standort- und Ressourcenkoordination zum Hinzufügen neuer Geräte ist nicht ausreichend.
  • Eingeschränkte Sprachanrufe und Dienste können zeitweise abgewickelt werden.
  • Da es sich um einen konzentrierten Datendienst handelt, ist eine große Bandbreite erforderlich.
  • In ländlichen Gebieten werden aufgrund der Anforderungen des Mobilfunknetzes keine guten Dienste angeboten, und das 4G-Netz ist in diesen Gebieten nicht gut ausgebaut.

Fazit

4G-Technologien bieten im Vergleich zu 3G-Technologien bessere Dienste. in Bezug auf Datendurchsatz, Bitrate der Zellenkante, Kosten, Mobilität, Stromverbrauch für mobile Geräte. Es gibt jedoch einige Kompatibilitätsprobleme in 4G.