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Unterschied zwischen 3G- und 4G-Technologie

3G und 4G können in Bezug auf Technologiekonformität, Datenübertragungsrate, Kapazität, IP-Architektur und Anzahl der Verbindungen usw. unterschieden werden. 3G steht für die dritte Generation, in der optimierte Mobilgeräte entwickelt werden, um Daten- und Breitbanddienste mit einer besseren Konnektivität zu ermöglichen. 4G LTE steht für die vierte Generation, die mehr Kapazität für schnellere und improvisierte mobile Breitbandanwendungen bietet und mehr Verbindungen ermöglicht.

Die 3G- und 4G-Technologie sind mit Mobilfunkstandards verbunden. Mobilfunk ist einer der sich ständig weiterentwickelnden Bereiche, um schnellere und bessere mobile Breitbandanwendungen zu ermöglichen. Jede neue Technologie bietet im Vergleich zum Vorgänger eine deutliche Verbesserung der Leistung und der Fähigkeiten. Es bietet die Möglichkeit, über verschiedene Geräte wie Tab, Laptop, Desktop und Mobiltelefon auf das Internet zuzugreifen.

Vergleichstabelle

Vergleichsgrundlage3G-Technologie4G-Technologie
Datenbandbreite2 Mbps - 21 Mbps2 Mbps - 1 Gbit / s
Peak-Upload-Rate5 Mbps500 Mbps
Spitzen-Download-Rate21 Mbps1 Gbit / s
SchalttechnikPaketumschaltungPaketvermittlung,
Speichervermittlung
StandardsIMT 2000
3, 5G 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 bis 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 von 3G-Technologie

3G ist eine Generation von Standards für mobile Telekommunikationsdienste, die den Anforderungen der International Mobile Telecommunications -2000 (IMT-2000) genügt. Die Möglichkeit, Sprache und Daten (Musikdownloads, E-Mails und Instant Messaging) gleichzeitig über dasselbe Netzwerk zu übertragen.

Es bietet Breitbandkapazität und unterstützt eine größere Anzahl von Sprach- und Datenkunden mit geringeren inkrementellen Kosten als sein Vorgänger 2G. 3G verwendet die Leitungsvermittlung für die Sprachkommunikation und die 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 in einem langsamen Tempo bewegen.
  • 128 Kbit / s für Geräte, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen.

Bildung von 3GPP

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

Es ist für die Verwaltung des internationalen Funkfrequenzspektrums verantwortlich, sorgt für eine effiziente Frequenznutzung und definiert Technologiefamilien, assoziiert bestimmte Teile des Spektrums mit den Familien.

Die ITU hat schließlich eine Familie von fünf 3G-Standards ratifiziert, die Teil des als IMT-2000 bekannten 3G-Frameworks sind, nachdem sie versucht haben, einen einzigen 3G-Standard aufzubauen:

  • Drei auf CDMA (Code Division Multiple Access) basierende Standards, nämlich:
    1. CDMA2000
    2. WCDMA (Wideband 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 der 4G-Technologie

4G steht für 4th Generation Technology, und es ist ein Unternehmen, das die aktuellen Systeme 2G (2. Generation), 3G (3. Generation), WLAN (Wireless Local Area Network), Kurzstrecken-, Festverdrahtungssysteme in ein einziges System und Broadcast integriert, voll funktionsfähiges, konsistentes und kohärentes Netzwerk.

Es handelt sich um eine Erweiterung der 3G-Technologie, die von der ITU (International Telecommunications Union) in IMT (International Mobile Telecommunications) definierte Fähigkeiten bietet. Dazu gehören Funktionen wie Skalierbarkeit, Flexibilität, Effizienz, Selbstverwaltung und Sicherheit, um die Verbindung mit verschiedenen Netztypen und eine Vielzahl von Netzwerken zu unterstützen neuer und bestehender Dienstleistungen.

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

  • Mobiles Fernsehen mit hoher Auflösung
  • IP-Telefonie
  • Gaming-Dienste
  • Videokonferenzen
  • 3D-Fernsehen

Die verbesserten Versionen der aktuellen Technologien umfassen GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, Wireless LANs und Bluetooth und sind in 4G integriert. Erwartet wird das qualitativ hochwertige Audio / Video-Streaming über das Internet-Protokoll.

Versionen von Mobile LTE (Long Term Evolution) und WiMAX (weltweite Interoperabilität für den Mikrowellenzugriff) unterstützen im Allgemeinen eine Spitzenbitrate von weniger als 1 Gbit / s. Sie werden von Service Providern mit 4G bezeichnet, 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-Kernnetzwerk wurde weiterentwickelt, um hohe Datenraten, erweiterte Anwendungsdienste und die Verwaltung von IP- und Funknetzwerken effizienter zu unterstützen, und stellt höhere Anforderungen.

Die in 3G verwendete Spreizspektrum-Funktechnologie wird ersetzt durch:

  • OFDMA-Übertragung mit mehreren Trägern (Orthogonal Frequency Division Multiple Access).
  • FDE-Strategie (Frequency-Domain Equalization).

Folglich überträgt es sehr hohe Bitraten, ohne durch eine immense Mehrwegfunkausbreitung beeinträchtigt zu werden.

Bei der MIMO- Kommunikation (Multiple Input Multiple Output) wird die Spitzenbitrate durch die Verwendung von intelligenten Antennenarrays weiter verbessert. Es werden Modulationen höherer Ordnung mit bis zu 64 QAM und MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Services) für Rundfunk verwendet.

Hauptunterschiede zwischen 3G- und 4G-Technologie

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

  1. Wenn es um Datenbandbreite geht, bietet 3G 21 Mbps, und 4G bietet eine maximale Datenbandbreite von 1 Gbit / s.
  2. Die maximale Uploadrate von 3G beträgt 5 Mbps, während 500 Mbps die höchste Uploadrate von 4G sind.
  3. Die höchste Downloadrate von 3G beträgt 21 Mbps. Im Vergleich zu 4G bietet die maximale Download-Rate 1 Gbit / s.
  4. 3G verwendet Paketvermittlung zur Datenübertragung. Andererseits werden in 4G sowohl Paket- als auch Nachrichtenvermittlung verwendet.
  5. In 4G wird eine Hybridnetzwerkarchitektur verwendet. Umgekehrt verwendet 3G ein auf Zellen basierendes Netz.
  6. CDMA wird in 3G eingesetzt. Im Gegensatz dazu verwendet 4G OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access).
  7. Die Handoff-Verwaltung erfolgt vertikal in 3G, in 4G jedoch sowohl vertikal als auch horizontal.
  8. Vollständiges IP-basiertes Netzwerk wird in 4G unterstützt. Im Fall von 3G ist es jedoch auf der Grundlage von Leitungen und Paketen.

3G / UMTS-Architektur

Die Bestandteile des 3G-UMTS-Netzes sind

Mobile Station: Dies können alle Daten- und sprachgesteuerten Mobiltelefone, Registerkarten oder Computer sein, die als Endbenutzer verwendet werden können.

RAN (Radio Access Network) : Es besteht aus Basisstationen und einem Radio Access Controller, der die Lücke zwischen Mobile Station und Core Network überbrückt. Es steuert und verwaltet auch die Luftschnittstelle für das gesamte Netzwerk.

CN (Core Network) : Ermöglicht die Hauptverarbeitung und Verwaltung von Subsystemen. Die 3G-UMTS-Netzwerkarchitektur wird von GSM mit einigen Verbesserungen in den Kernnetzelementen migriert.

Das Kernnetzwerk ist in zwei Teile unterteilt, nämlich "Circuit Switched Domain" und "Packet Switched Domain".

  1. Circuit Switched Domain : Circuit Switched Domain (leitungsvermittelte Domäne) : Es verwendet ein leitungsvermitteltes Netzwerk, in dem dedizierte Verbindungen oder Kanäle für einen bestimmten Zeitschlitz für eine Gruppe von Benutzern bereitgestellt werden. Die zwei in der leitungsvermittelten Domäne gezeigten Blöcke sind:
    • MSC - Mobile Switching Center verwaltet leitungsvermittelte Anrufe.
    • GMSC - Gateway MSC fungiert als Vermittler zwischen externen und internen Netzwerken.
  2. Paketvermittelte Domäne : Verwendet ein IP-Netzwerk, in dem IPs für das Senden und Empfangen von Daten zwischen zwei oder mehr Geräten verantwortlich sind. Die zwei in Packet Switched Domain angezeigten Blöcke sind:
    • SGSN (Serving GPRS Support Node) : Die verschiedenen Funktionen des SGSN umfassen Mobilitätsmanagement, Sitzungsmanagement, Abrechnung und Kommunikation mit anderen Bereichen des Netzwerks.
    • GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Er kann als sehr komplexer Router betrachtet werden und übernimmt die internen Vorgänge zwischen den externen Paketvermittlungsnetzen und dem UMTS-Paketvermittlungsnetz.
  • IMS (IP Multimedia Subsystem) : Dies ist ein Architektur-Framework, das IP-Multimedia-Dienste bereitstellt.

4G LTE-Architektur

Die Bestandteile des 4G LTE-Netzwerks sind

  • Benutzerausrüstung (UE) : Dies kann jedes Gerät sein, das Kommunikationsfunktionen wie Mobiltelefone, Registerkarten, Computer usw. einrichten kann.
  • Weiterentwickeltes terrestrisches UMTS-Funkzugangsnetz (E-UTRAN): Es steuert die Funkkommunikation zwischen Benutzergeräten und EPC. LTE mobile kann jeweils nur eine Zelle und eine Basisstation verbinden. Hauptoperationen von EBS (Evolved Base Station)
    • Analoge und digitale Verarbeitungsfunktionen der LTE-Luftschnittstelle werden zum Senden und Empfangen der Funkübertragung an alle LTE-fähigen Geräte verwendet.
    • Behandelt den Low-Level-Betrieb durch Senden der Signalisierungsnachrichten und Befehle.
  • Evolved Packet Core (EPC) : Er kommuniziert mit internen und externen Paketdatennetzen und IP-Multimedia-Subsystemen. Es besteht aus folgenden Blöcken:
    • HSS: Home Subscriber Server speichert alle Informationen zu allen Abonnenten des Netzbetreibers in einer zentralen Datenbank.
    • MME: Mobility Management Entity übernimmt die übergeordnete Operation durch Signalisierungsnachrichten und HSS.
    • S-GW: Signaling Gateway führt Mobilitätsankern und Weiterleiten von Daten zwischen dem PDN-Gateway und der Basisstation durch.
    • P-GW: Packet Data Network Gateway kommuniziert mit PDNs, die Schnittstellen verwenden. Es führt Operationen wie IP-Adressvergabe und Paketfilterung durch.
    • PCRF: Policy and Charging Rule Function ist verantwortlich für die Steuerung der flussbasierten Ladevorgänge in der Policy Control Enforcement Function (PCEF) und für die Entscheidungsfindung für die Policy Control.

Vorteile von 3G

  • Es verwendet 2G-Frequenzbänder mit Bandbreiten von bis zu 230 MHz, um globales Roaming und Multi-Services zu erreichen.
  • Breitband-Radiokanal zur Unterstützung von Hochgeschwindigkeitsdiensten - Der Radioträgerkanal verwendet eine Bandbreite von bis zu 20 MB, wodurch die Chip-Rate und das Anti-Multipath-Fading verbessert werden.
  • Im Breitbandkanal kann die Geschäftsqualität durch Anwendung von Zeitmultiplexen und Wiederverwendung von Code gesteuert werden. Verschiedene Spreizfaktoren, die unterschiedliche Raten von verschiedenen QOS-Signalen in den Breitbandkanal abbilden können, werden ausgewählt, um eine Übertragung mit mehreren Diensten und mit mehreren Raten zu realisieren.
  • Um die Leistung des Downlink-Übertragungskanals zu verbessern, wird eine schnelle Leistungsregelungstechnologie mit geschlossenem Regelkreis angewendet.
  • Um die Leistung adaptiv anzupassen, die Selbstinterferenz des Systems zu verringern, die Empfängerempfindlichkeit zu erhöhen und die Systemkapazität zu erhöhen, werden adaptive Antennenarrays in der 3G-Basisstation implementiert.
    WCDMA besteht hauptsächlich aus den folgenden zwei Aspekten, nämlich Kanalcodierung und Leistungssteuerung.
  • Für die Kommunikation von Endgeräten und Mobilfunknetzen ist Switching-Technologie erforderlich, wenn die Endgeräte nicht stabil sind und ihre Position von der Abdeckung einer Basisstation zu einer anderen Basisstation wechselt.

Vorteile von 4G

  • Reduzierte Verzögerungen beim Verbindungsaufbau und bei der Übertragungslatenz .
  • Erhöhter Datendurchsatz der Benutzer.
  • Bitrate für Zellenrand erhöht .
  • Minimierte Kosten pro Bit unter Verwendung einer verbesserten spektralen Effizienz .
  • Vereinfachte Netzwerkarchitektur
  • Nahtlose Mobilität einschließlich zwischen verschiedenen Funkzugangstechnologien .
  • Angemessener Stromverbrauch für das mobile Gerät.
  • Minimiert die Ausrüstungskosten, da der kostspielige Frequenzentzerrer beim Empfänger entfällt.
  • Es bietet integrierte Sicherheitsdienste .

Einschränkungen von 3G

  • Die Kosten für die Mobilfunkinfrastruktur für die Aktualisierung von Basisstationen sind sehr hoch.
  • Roaming- und Daten- / Spracharbeit wurden bisher noch nicht implementiert.
  • Der Stromverbrauch ist hoch.
  • Benötigt Basisstationen mit kurzer Distanz und ist teuer.

Einschränkungen von 4G

  • Standortkoordination und Ressourcenkoordination zum Hinzufügen neuer Geräte ist nicht ausreichend.
  • Eingeschränkte Sprachanrufe und Dienste können zeitweise bearbeitet werden.
  • Da es sich um einen konzentrierten Datendienst handelt, ist eine große Bandbreite erforderlich.
  • Es bietet keine guten Dienste in ländlichen Gebieten, da das drahtlose Netzwerk benötigt wird und das 4G-Netzwerk in diesen Gebieten nicht gut ausgebaut wird.

Fazit

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

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