เนื้อหา

• แผนภูมิเปรียบเทียบ
• คำจำกัดความของเทคโนโลยี 3G
• คำจำกัดความของเทคโนโลยี 4G
• สถาปัตยกรรม 3G / UMTS
• สถาปัตยกรรม 4G LTE
• ข้อดีของ 3G
• ข้อดีของ 4G
• ข้อ จำกัด ของ 3G
• ข้อ จำกัด ของ 4G
• ข้อสรุป

3G และ 4G สามารถ แตกต่างเกี่ยวกับ การปฏิบัติตามเทคโนโลยีอัตราการถ่ายโอนข้อมูลความจุสถาปัตยกรรม IP และจำนวนการเชื่อมต่อ ฯลฯ 3G ย่อมาจากรุ่นที่ 3 ซึ่งอุปกรณ์พกพาได้รับการพัฒนาเพื่อรองรับข้อมูลและบริการบรอดแบนด์ด้วยการเชื่อมต่อที่ดีขึ้น 4G LTE หมายถึงรุ่นที่ 4 ซึ่งให้ความจุมากขึ้นสำหรับประสบการณ์บรอดแบนด์มือถือที่รวดเร็วขึ้นและได้รับการปรับแต่งและช่วยให้สามารถเชื่อมต่อได้มากขึ้น

เทคโนโลยี 3G และ 4G เกี่ยวข้องกับมาตรฐานการสื่อสารเคลื่อนที่ Mobile Communications เป็นหนึ่งในพื้นที่ที่กำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อมอบประสบการณ์บรอดแบนด์มือถือที่รวดเร็วและดียิ่งขึ้น เทคโนโลยีใหม่แต่ละแบบจะนำเสนอความก้าวหน้าด้านประสิทธิภาพและความสามารถที่สำคัญเมื่อเทียบกับรุ่นก่อน มันให้ความสามารถในการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตผ่านอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่นแท็บแล็ปท็อปเดสก์ท็อปและโทรศัพท์มือถือ

1. แผนภูมิเปรียบเทียบ
2. คำนิยาม
3. ความแตกต่างที่สำคัญ
4. สถาปัตยกรรม
5. ข้อดี
6. ข้อ จำกัด
7. ข้อสรุป

แผนภูมิเปรียบเทียบ

พื้นฐานสำหรับการเปรียบเทียบ	เทคโนโลยี 3G	เทคโนโลยี 4G
Data Bandwidth	2 Mbps - 21 Mbps	2 Mbps - 1 Gbps
อัตราการอัพโหลดสูงสุด	5 Mbps	500 Mbps
อัตราการดาวน์โหลดสูงสุด	21 Mbps	1 Gbps
เทคนิคการสลับ	การสลับแพ็คเก็ต	การสลับแพ็คเก็ต สวิทช์
มาตรฐาน	IMT 2000 3.5G HSDPA 3.75G HSUPA	Wimax และ LTE มาตรฐานแบบรวมเดี่ยว
เทคโนโลยี กอง	แพ็กเก็ตข้อมูลดิจิตอลบรอดแบนด์ CDMA 2000, UMTS, EDGE ฯลฯ	Digital Packet Data Wimax 2 และ LTE ล้ำหน้า
ย่านความถี่	1.8 - 2.5 GHz	2 - 8 GHz
สถาปัตยกรรมเครือข่าย	เซลล์บริเวณกว้างตาม	การรวม LAN ไร้สายและบริเวณกว้าง
การแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้า	3G ใช้รหัสเทอร์โบสำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาด	รหัสที่ต่อกันจะใช้สำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดใน 4G
แฮนด์ออฟ	ตามแนวนอน	แนวนอนและแนวตั้ง

คำจำกัดความของเทคโนโลยี 3G

3G คือ การสร้างมาตรฐาน สำหรับบริการโทรคมนาคมมือถือที่น่าพอใจ โทรคมนาคมระหว่างประเทศมือถือ -2000 (IMT-2000) ให้ความสามารถในการถ่ายโอนเสียงและข้อมูล (ดาวน์โหลดเพลง s และส่งข้อความทันที) ผ่านเครือข่ายเดียวกันพร้อมกัน

ให้บริการบรอดแบนด์ความจุสูงรองรับจำนวนลูกค้าเสียงและข้อมูลที่มีต้นทุนเพิ่มขึ้นต่ำกว่า 2G รุ่นก่อน 3G ใช้ การสลับวงจร สำหรับการสื่อสารด้วยเสียงและ การสลับแพ็คเก็ต สำหรับการสื่อสารข้อมูล

อัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงสุดรองรับ 3G:

• 2.05 Mbits / วินาทีสำหรับอุปกรณ์เครื่องเขียน
• 384 Kbits / วินาทีสำหรับอุปกรณ์ที่เคลื่อนไหวช้า
• 128 Kbits / วินาทีสำหรับอุปกรณ์ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง

การก่อตัวของ 3GPP

3GPP (โครงการหุ้นส่วนรุ่นที่ 3) ได้รับการพัฒนาระหว่างการจัดตั้งองค์กรปกครองซึ่งรวมถึงการทำงานร่วมกันของทั้ง GSM และ UMTS 3GPP ทำงานภายใต้การสังเกตของ ITU-R (ภาคสื่อสารโทรคมนาคมยูเนี่ยน - วิทยุคมนาคม) หนึ่งในภาคส่วนของ ITU

มีหน้าที่ในการจัดการคลื่นความถี่วิทยุระหว่างประเทศเพื่อให้แน่ใจว่าการใช้คลื่นความถี่อย่างมีประสิทธิภาพและกำหนดตระกูลเทคโนโลยีเชื่อมโยงส่วนเฉพาะของคลื่นความถี่กับครอบครัว

ในที่สุด ITU ก็ให้สัตยาบันต่อครอบครัวในห้ามาตรฐาน 3G ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกรอบ 3G ที่รู้จักในชื่อ IMT-2000หลังจากพยายามสร้างมาตรฐาน 3G เดียว:

• สามมาตรฐานบนพื้นฐานของ CDMA (Code Division Multiple Access) กล่าวคือ:
  1. CDMA2000
  2. WCDMA (การเข้าถึงหลายส่วนของรหัส Wideband) / HSPA + (การเข้าถึงแพ็คเก็ตความเร็วสูง)
  3. TDSCDMA
• สองมาตรฐานขึ้นอยู่กับ TDMA (Time Division Multiple Access) ได้แก่ :
  1. FDMA / TDMA
  2. TDMA-SC (EDGE)

คำจำกัดความของเทคโนโลยี 4G

4G ย่อมาจาก เทคโนโลยีรุ่นที่ 4และเป็นผู้ร่วมทุนในการพัฒนารวม 2G (รุ่นที่ 2) ปัจจุบัน, 3G (รุ่นที่ 3), WLAN (เครือข่ายท้องถิ่นไร้สาย), ระยะสั้น, ระบบสายคงที่ในการออกอากาศเพียงครั้งเดียว เครือข่ายเชื่อมโยงกัน

มันเป็นส่วนเสริมของ เทคโนโลยี 3G ซึ่งให้ความสามารถที่กำหนดโดย ITU (สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ) ใน IMT (International Mobile Telecommunications) มีคุณสมบัติเช่นความยืดหยุ่นความยืดหยุ่นประสิทธิภาพการกำกับดูแลตนเองความปลอดภัยเพื่อรองรับการเชื่อมต่อกับเครือข่ายประเภทต่างๆและบริการใหม่และที่มีอยู่มากมาย

ให้บริการที่ปรับแต่งได้อย่างสมบูรณ์ (เสียงข้อมูลและมัลติมีเดีย) ที่อัตราข้อมูลสูงถึง 100 Mbps และการเข้าถึงมือถือที่แพร่หลายสำหรับ:

• โทรทัศน์ความละเอียดสูงสำหรับมือถือ
• โทรศัพท์ IP
• บริการเกมมิ่ง
• การประชุมทางวิดีโอ
• โทรทัศน์ 3 มิติ

เทคโนโลยีรุ่นปัจจุบันที่ได้รับการพัฒนาครอบคลุม GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, LAN ไร้สายและบลูทู ธ ที่รวมเข้ากับ 4G คาดว่าจะมีการสตรีมออดิโอ / วิดีโอคุณภาพสูงในแบบ end-to-end Internet Protocol

รุ่นของมือถือ LTE (วิวัฒนาการระยะยาว) และ WiMAX (การทำงานร่วมกันทั่วโลกสำหรับการเข้าถึงไมโครเวฟ) พร้อมเพรียงรองรับน้อยกว่า 1 Gbit / s อัตราบิตสูงสุดเป็นแบรนด์ 4G โดยผู้ให้บริการ แต่ไม่มีการปฏิบัติตาม IMT ขั้นสูงที่สมบูรณ์

เป้าหมายหลักของ 4G LTE คือการบรรลุความคล่องตัวสูงและการเชื่อมต่อทั่วโลก

เครือข่าย IP Core ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมเพื่อรองรับอัตราข้อมูลสูงบริการแอพพลิเคชั่นขั้นสูงและการจัดการเครือข่าย IP และวิทยุได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและมีความต้องการที่เข้มงวดยิ่งขึ้น

เทคโนโลยีคลื่นความถี่วิทยุ Spread ซึ่งใช้ใน 3G ถูกแทนที่ด้วย:

• OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) การส่งสัญญาณแบบหลายผู้ให้บริการ
• กลยุทธ์การปรับ FDE (การปรับแต่งโดเมน - ความถี่)

เป็นผลให้มันโอนอัตราบิตสูงมากโดยไม่ได้รับผลกระทบจากการแพร่กระจายคลื่นวิทยุแบบมัลติพา ธ อันยิ่งใหญ่

สำหรับ MIMO (อินพุตหลายเอาต์พุตหลายเอาต์พุต) การสื่อสารอัตราบิตสูงสุดจะได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นโดยใช้อาร์เรย์เสาอากาศอัจฉริยะ การปรับคำสั่งซื้อที่สูงขึ้นถึง 64 QAM และ MBMS (บริการออกอากาศมัลติคาสต์มัลติมีเดีย) สำหรับการออกอากาศถูกนำมาใช้

จุดที่กล่าวถึงด้านล่างแสดงถึงความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยี 3G และ 4G:

1. เมื่อพูดถึง data bandwidth 3G ให้ 21 Mbps และ 4G ให้แบนด์วิดธ์ข้อมูลสูงสุด 1 Gbps
2. อัตราการอัพโหลดสูงสุดของ 3G คือ 5 Mbps ในขณะที่ 500 Mbps เป็นอัตราการอัพโหลดสูงสุดของ 4G
3. อัตราการดาวน์โหลดสูงสุดของ 3G คือ 21 Mbps เทียบกับ 4G เสนออัตราการดาวน์โหลดสูงสุด 1Gbps
4. 3G ใช้การสลับแพ็กเก็ตสำหรับการส่งข้อมูล ในทางตรงกันข้ามทั้งแพ็คเก็ตและการสลับจะใช้ใน 4G
5. ใน 4G จะใช้สถาปัตยกรรมเครือข่ายไฮบริด ตรงกันข้าม 3G ใช้เครือข่ายบริเวณกว้างตามเซลล์
6. CDMA ใช้งานใน 3G เมื่อเทียบกับ 4G ใช้ OFDMA (การเข้าถึงหลายส่วนความถี่หลายมุม)
7. การจัดการแฮนด์ออฟทำได้ในแนวตั้งใน 3G แต่ใน 4G นั้นทำได้ในแนวตั้งและแนวนอน
8. รองรับเครือข่าย IP แบบเต็มใน 4G อย่างไรก็ตามในกรณีของ 3G มันเป็นวงจรและแพ็คเก็ตที่ใช้

สถาปัตยกรรม 3G / UMTS

ส่วนที่เป็นส่วนประกอบของเครือข่าย 3G UMTS คือ

• สถานีมือถือ: มันอาจเป็นอะไรก็ได้เช่นข้อมูลและโทรศัพท์มือถือแท็บหรือคอมพิวเตอร์ที่เปิดใช้งานเสียงซึ่งสามารถใช้เป็นผู้ใช้ปลายทางได้

• RAN (เครือข่ายการเข้าถึงวิทยุ): ประกอบด้วยสถานีฐานและตัวควบคุมการเข้าถึงวิทยุซึ่งเชื่อมช่องว่างระหว่างสถานีเคลื่อนที่และเครือข่ายหลัก นอกจากนี้ยังควบคุมและจัดการส่วนต่อประสานอากาศสำหรับเครือข่ายทั้งหมด

• CN (เครือข่ายหลัก): ให้การประมวลผลหลักและการจัดการระบบย่อย สถาปัตยกรรมเครือข่าย 3G UMTS ถูกย้ายจาก GSM ด้วยการปรับปรุงบางอย่างในองค์ประกอบเครือข่ายหลัก

เครือข่ายหลักถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนคือโดเมนสลับวงจรและโดเมนสลับแพ็คเก็ต

1. โดเมนสลับวงจร: ใช้ Circuit Switched Network ซึ่งมีลิงก์หรือช่องเฉพาะสำหรับช่วงเวลาเฉพาะเพื่อตั้งค่าผู้ใช้ สองช่วงตึกที่แสดงใน Circuit Switched Domain คือ:
   • MSC - Mobile Switching Center จัดการการโทรสลับวงจร
   • GMSC - Gateway MSC ทำหน้าที่เป็นตัวกลางระหว่างเครือข่ายภายนอกและภายใน
2. โดเมน Packet-switched: ใช้เครือข่าย IP โดยที่ IP รับผิดชอบการส่งและรับข้อมูลระหว่างอุปกรณ์สองเครื่องขึ้นไป สองช่วงตึกที่แสดงใน Packet Switched Domain คือ:
   • SGSN (การสนับสนุนโหนดการสนับสนุน GPRS): ฟังก์ชั่นต่าง ๆ ที่ให้บริการโดย SGSN ได้แก่ การจัดการการเคลื่อนไหวการจัดการเซสชั่นการเรียกเก็บเงินการสื่อสารกับพื้นที่อื่น ๆ ของเครือข่าย
   • GGSN (เกตเวย์สนับสนุนโหนด GPRS): มันถือได้ว่าเป็นเราเตอร์ที่ซับซ้อนมากและจัดการการดำเนินงานภายในระหว่างเครือข่ายที่เปลี่ยนแพ็กเก็ตภายนอกและเครือข่ายที่เปลี่ยนแพ็กเก็ต UMTS

• IMS (ระบบย่อยมัลติมีเดีย IP): เป็นกรอบงานสถาปัตยกรรมที่ให้บริการมัลติมีเดีย IP

สถาปัตยกรรม 4G LTE

ส่วนที่เป็นส่วนประกอบของเครือข่าย 4G LTE คือ

• อุปกรณ์ผู้ใช้ (UE): อาจเป็นอุปกรณ์ใด ๆ ที่สามารถสร้างฟังก์ชั่นการสื่อสารเช่นโทรศัพท์มือถือแท็บคอมพิวเตอร์ ฯลฯ
• วิวัฒนาการเครือข่ายการเข้าถึงวิทยุทางบก UMTS ที่พัฒนาแล้ว (E-UTRAN): ควบคุมการสื่อสารทางวิทยุระหว่างอุปกรณ์ของผู้ใช้กับ EPC LTE มือถือสามารถเชื่อมต่อกับเซลล์เพียงหนึ่งเซลล์และสถานีฐานหนึ่งครั้ง การดำเนินงานหลักดำเนินการโดย EBS (สถานีฐานที่มีการพัฒนา)
  • ฟังก์ชั่นการประมวลผลแบบอะนาล็อกและดิจิตอลของอินเตอร์เฟสแอร์ LTE ใช้ในการรับและส่งสัญญาณวิทยุไปยังอุปกรณ์ที่เปิดใช้งาน LTE ทั้งหมด
  • จัดการการทำงานระดับต่ำโดยส่งสัญญาณและคำสั่ง
• Evolved Packet Core (EPC): มันสื่อสารกับเครือข่ายข้อมูลภายในและภายนอกแพ็คเก็ตและระบบย่อย IP มัลติมีเดีย ประกอบด้วยบล็อกต่อไปนี้:
  • ไฮสปีด: Home Subscriber Server เก็บข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับสมาชิกของผู้ให้บริการเครือข่ายทั้งหมดในฐานข้อมูลส่วนกลาง
  • MME: Mobility Management Entity จัดการการดำเนินการระดับสูงโดยการส่งสัญญาณและ HSS
  • S-GW: Signaling Gateway ทำการเชื่อมต่อการเคลื่อนที่และส่งต่อข้อมูลระหว่าง PDN Gateway และ Base Station
  • P-GW:Packet Data Network Gateway สื่อสารกับ PDN ของอินเตอร์เฟสจ้างงาน จะดำเนินการเช่นการจัดสรรที่อยู่ IP และการกรองแพ็คเก็ต
  • PCRF: ฟังก์ชั่นนโยบายและการเรียกเก็บเงินกฎมีหน้าที่รับผิดชอบในการควบคุมการดำเนินการชาร์จตามกระแสในฟังก์ชั่นการบังคับใช้นโยบายการควบคุม (PCEF) และการตัดสินใจในการควบคุมนโยบาย

ข้อดีของ 3G

• มันใช้คลื่นความถี่ 2G พร้อมแบนด์วิดท์สูงสุด 230MHz เพื่อให้บรรลุ โรมมิ่งทั่วโลก และ หลายบริการ
• สถานีวิทยุไวด์แบนด์เพื่อรองรับบริการความเร็วสูง - ช่องผู้ให้บริการวิทยุใช้แบนด์วิดท์สูงถึง 20M ซึ่งปรับแต่งไม่ได้ อัตราชิป และ ป้องกันการซีดจางแบบหลายจุด
• ในช่องสัญญาณบรอดแบนด์คุณภาพของธุรกิจสามารถควบคุมได้โดยใช้การมัลติเพล็กซ์และการใช้รหัสซ้ำ ปัจจัยการแพร่กระจายที่แตกต่างกันความต้องการอัตราต่าง ๆ ของ QOS ที่แตกต่างกันสามารถแมปเข้ากับช่องสัญญาณบรอดแบนด์ได้รับการคัดเลือกเพื่อให้เกิดการบริการที่หลากหลาย การส่งหลายอัตรา.
• เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของการ ส่ง downlink มีการนำเทคโนโลยีการควบคุมพลังงานแบบวงปิดมาใช้อย่างรวดเร็ว
• ในการปรับกำลังไฟแบบปรับได้ให้ลดการรบกวนตัวเองของระบบและเพิ่มความไวของตัวรับและเพิ่มความจุของระบบอาร์เรย์เสาอากาศแบบอะแดปทีฟจะถูกนำไปใช้กับสถานีฐาน 3G
  WCDMA ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองด้านต่อไปนี้คือการเข้ารหัสช่องสัญญาณและการควบคุมพลังงาน
• เทคโนโลยีการสับเปลี่ยน จำเป็นสำหรับการสื่อสารของเทอร์มินัลและเครือข่ายมือถือเมื่อเทอร์มินัลไม่เสถียรและเปลี่ยนตำแหน่งจากการครอบคลุมของสถานีฐานหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่ง

ข้อดีของ 4G

• ลดความล่าช้าสำหรับทั้งคู่ สถานประกอบการเชื่อมต่อ และ เวลาแฝงการส่งข้อมูล.
• ผู้ใช้ที่เพิ่มขึ้น การรับส่งข้อมูล.
• ที่เพิ่มมากขึ้น อัตราบิตของเซลล์ขอบ.
• ลดค่าใช้จ่ายต่อบิตโดยใช้การปรับปรุง ประสิทธิภาพเชิงสเปกตรัม.
• แบบย่อ สถาปัตยกรรมเครือข่าย.
• ไม่มีรอยต่อ Mobility รวมถึงระหว่างที่แตกต่างกัน เทคโนโลยีการเข้าถึงวิทยุ.
• มีเหตุผล การใช้พลังงาน สำหรับอุปกรณ์มือถือ
• ลดความ ค่าอุปกรณ์ ตามที่มันต้องการความต้องการความถี่ควอไลเซอร์ราคาแพงที่รับ
• มันให้ บริการรักษาความปลอดภัยแบบรวม.

ข้อ จำกัด ของ 3G

• ค่าใช้จ่ายของโครงสร้างพื้นฐานโทรศัพท์มือถือการอัพเกรดสถานีฐานนั้นสูงมาก
• การโรมมิ่งและข้อมูล / งานเสียงรวมยังไม่ได้ใช้งาน
• การใช้พลังงานสูง
• ต้องการสถานีฐานระยะสั้นและมีราคาแพง

ข้อ จำกัด ของ 4G

• การประสานงานที่ตั้งและการประสานทรัพยากรเพื่อเพิ่มอุปกรณ์ใหม่นั้นไม่เพียงพอ
• การโทรและบริการด้วยเสียงมีจำนวน จำกัด สามารถจัดการได้ตลอดเวลา
• ในฐานะที่เป็นบริการข้อมูลที่เข้มข้นนั้นต้องการแบนด์วิดท์ที่กว้าง
• มันไม่ได้ให้บริการที่ดีในพื้นที่ชนบทเนื่องจากความต้องการของเครือข่ายไร้สายและเครือข่าย 4G ไม่ได้ขยายตัวดีในพื้นที่เหล่านั้น

ข้อสรุป

เทคโนโลยี 4G ให้บริการที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับเทคโนโลยี 3G; ในแง่ของปริมาณข้อมูลอัตราบิตของขอบเซลล์ต้นทุนความคล่องตัวการใช้พลังงานสำหรับอุปกรณ์มือถือ อย่างไรก็ตามมีปัญหาความเข้ากันได้บางอย่างใน 4G