３Ｇおよび４Ｇ技術は移動体通信規格に関連している。 モバイル通信は、より高速でより優れたモバイルブロードバンドエクスペリエンスを提供するために常に発展している分野の1つです。 それぞれの新しいテクノロジは、前のテクノロジと比較して、パフォーマンスと機能が大幅に向上しています。 タブ、ラップトップ、デスクトップ、携帯電話などのさまざまなデバイスを介してインターネットにアクセスする機能を提供します。
比較表
| 比較基準 | 3Gテクノロジー | 4Gテクノロジー |
|---|---|---|
| データ帯域幅 | 2 Mbps - 21 Mbps | 2 Mbps〜1 Gbps |
| ピークアップロード率 | 5 Mbps | 500 Mbps |
| ピークダウンロード率 | 21 Mbps | 1 Gbps |
| スイッチング技術 | パケット交換 | パケット交換、 メッセージ交換 |
| 規格 | IMT 2000 3.5G HSDPA 3.75G HSUPA | シングル統一標準WimaxとLTE |
| 技術 スタック | デジタルブロードバンドパケットデータCDMA 2000、UMTS、EDGEなど | デジタルブロードバンドパケットデータWimax 2とLTEの進歩 |
| 周波数帯域 | 1.8〜2.5 GHz | 2〜8 GHz |
| ネットワークアーキテクチャ | 広域セルベース | 無線LANと広域の融合 |
| 前方エラー訂正 | ３Ｇは誤り訂正のためにターボ符号を使用する。 | 連結コードは4Gのエラー訂正に使用されます。 |
| 渡す | 水平 | 水平と垂直 |
3Gテクノロジの定義
３Ｇは、 国際移動通信−２０００（ＩＭＴ − ２０００）を満たす移動通信サービスのための規格の世代であり 、同じネットワーク上で同時に音声およびデータ（音楽ダウンロード、電子メールおよびインスタントメッセージング）を転送する能力を提供する。
それは広帯域容量を提供し、前任者2Gより低い増加費用の多数の音声およびデータ顧客をサポートします。 ３Ｇは、音声通信に回線交換を使用し、データ通信にパケット交換を使用する。
3Gでサポートされている最大データ転送速度：
- 据え置き型装置の場合は2.05 Mビット/秒。
- デバイスが低速で移動している場合は384 Kbps。
- 高速で移動するデバイスの場合は128 Kbps。
3GPPの形成
３ＧＰＰ（第３世代パートナーシッププロジェクト）は、ＧＳＭとＵＭＴＳの両方の共同作業を含む統治機関の形成中に発展した。 ３ＧＰＰは、 ＩＴＵの分野の１つであるＩＴＵ − Ｒ（国際電気通信連合 - 無線通信分野）の監視下で働いていた。
それは、国際的な無線周波数スペクトルを管理し、スペクトルの効率的な使用を保証し、技術ファミリーを定義し、スペクトルの特定の部分をそのファミリーと関連付ける。
単一の3G規格を構築しようとした後、ITUはついにIMT-2000として知られている3Gフレームワークの一部である5つの3G規格のファミリーを承認しました：
- ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）に基づく３つの規格、すなわち、
- CDMA2000
- WCDMA（広帯域符号分割多元接続）/ HSPA +（高速パケットアクセス）
- TDSCDMA
- TDMA（時分割多元接続）に基づく2つの規格、すなわち、
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC（EDGE）
4Gテクノロジーの定義
4Gは4th Generation Technologyの略で、現在の2G（第2世代）、3G（第3世代）、WLAN（無線ローカルエリアネットワーク）、短距離、固定ワイヤシステムを単一の放送に組み込んで開発するベンチャーです。完全に機能的で、一貫性があり、首尾一貫したインターネットワーク。
IMT（International Mobile Telecommunications）でITU（International Telecommunications Union）によって定義された機能を提供する3Gテクノロジの拡張であり、スケーラビリティ、柔軟性、効率性、自治、さまざまな種類のネットワークとのインタフェースをサポートするセキュリティなどの機能を備えています。新規および既存のサービスの
最大100 Mbpsのデータレートで完全に統合されたカスタマイズされたサービス（音声、データ、マルチメディア）を提供し、次の用途に普及しています。
- 高解像度携帯テレビ
- IPテレフォニー
- ゲームサービス
- ビデオ会議
- 3Dテレビ
現在のテクノロジの拡張バージョンは、GSM、GPRS、CDMA、IMT-2000、W-CDMA、CDMAone、無線LAN、およびBluetoothをカバーし、4Gに統合されています。 エンドツーエンドのインターネットプロトコルによる高品質のオーディオ/ビデオストリーミングが期待されています。
Mobile LTE（ロングタームエボリューション）とWiMAX（マイクロ波アクセスのための世界規模の相互運用性 ）のバージョンは、1 Gbit / sのピークビットレートをはるかに下回るサポートを提供し、サービスプロバイダによって4Gというブランド名が付けられています。
4G LTEの主な目的は、高いモビリティとグローバルな接続性を実現することでした。
IPコアネットワークは、より高いデータレート、高度なアプリケーションサービス、およびIPと無線ネットワークの管理をより効率的にサポートするためにさらに開発されており、はるかに厳しい要件があります。
3Gで使用されていたスペクトラム拡散無線技術は、次のものに置き換えられます。
- OFDMA（直交周波数分割多元接続）マルチキャリア伝送。
- FDE（周波数領域等化）戦略。
その結果、巨大なマルチパス無線伝播の影響を受けずに、非常に高いビットレートを転送します。
ＭＩＭＯ（多入力多出力）通信では、スマートアンテナアレイを使用することによってピークビットレートがさらに向上する。 放送用に最高６４ＱＡＭおよびＭＢＭＳ（マルチメディア放送マルチキャストサービス）までの高次変調が使用される。
3Gと4Gテクノロジの主な違い
下記のポイントは、3Gと4Gテクノロジの違いを示しています。
- データ帯域幅に関して言えば、3Gは21 Mbps、4 Gは最大1 Gbpsのデータ帯域幅を提供します。
- 3Gの最大アップロードレートは5 Mbpsですが、500 Mbpsは4 Gの最大アップロードレートです。
- 3Gの最高ダウンロードレートは21 Mbpsです。 4Gは1Gbpsのピークダウンロードレートを提供します。
- 3Gはデータ伝送にパケット交換を使用します。 一方、4Gではパケットとメッセージの両方のスイッチングが使用されます。
- 4Gでは、ハイブリッドネットワークアーキテクチャが使用されます。 逆に、3Gは広域セルベースのネットワークを使用します。
- CDMAは3Gで採用されています。 これに対して、４ＧはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）を利用する。
- ハンドオフ管理は3Gでは垂直方向に行われますが、4Gでは水平方向にも垂直方向にも行われます。
- フルIPベースのネットワークは4Gでサポートされています。 ただし、3Gの場合は、回線とパケットベースです。
3G / UMTSアーキテクチャ
3G UMTSネットワークの構成要素は
• モバイルステーション：エンドユーザーとして使用される可能性があるのは、データや音声対応の携帯電話、タブ、コンピュータなどです。
• RAN（無線アクセスネットワーク） ：基地局と無線アクセスコントローラで構成され、移動局とコアネットワーク間のギャップを埋めます。 また、ネットワーク全体の無線インタフェースを制御および管理します。
• CN（コアネットワーク） ：サブシステムの主な処理と管理を行います。 ３Ｇ ＵＭＴＳネットワークアーキテクチャは、コアネットワーク要素におけるいくつかの強化を伴ってＧＳＭから移行される。
- 回線交換ドメイン ：それは、専用リンクまたはチャネルが一組のユーザへの特定のタイムスロットに対して提供される回線交換ネットワークを使用する。 Circuit Switched Domainに示されている2つのブロックは次のとおりです。
- MSC - Mobile Switching Centerは回線交換通話を管理します。
- GMSC -ゲートウェイMSCは、外部ネットワークと内部ネットワークの間の仲介者として機能します。
- パケット交換ドメイン ：IPが2つ以上のデバイス間でデータを送受信する役割を果たすIPネットワークを使用します。 Packet Switched Domainに示されている2つのブロックは次のとおりです。
- ＳＧＳＮ（サービングＧＰＲＳサポートノード） ：ＳＧＳＮによって提供される様々な機能は、モビリティ管理、セッション管理、課金、ネットワークの他の領域との通信である。
- ＧＧＳＮ（ゲートウェイＧＰＲＳサポートノード） ：これは非常に複雑なルータと見なすことができ、外部パケット交換ネットワークとＵＭＴＳパケット交換ネットワークとの間の内部動作を処理する。
- ＩＭＳ（ＩＰマルチメディアサブシステム） ：ＩＰマルチメディアサービスを提供するアーキテクチャ上のフレームワークです。
4G LTEアーキテクチャ
4G LTEネットワークの構成要素は
- ユーザ機器（ＵＥ） ：それは、携帯電話、タブ、コンピュータなどのような通信機能を確立することができる任意のデバイスであり得る。
- 進化型ＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク（Ｅ − ＵＴＲＡＮ）：ユーザ機器とＥＰＣとの間の無線通信を制御する。 LTEモバイルは一度に1つのセルと1つの基地局にのみ接続できます。 EBS（Evolved Base Station）の主な業務
- ＬＴＥ無線インタフェースのアナログおよびデジタル処理機能は、すべてのＬＴＥ対応機器との無線送信を送受信するために使用される。
- シグナリングメッセージとコマンドを送信することによって低レベルの操作を処理します。
- Evolved Packet Core（EPC） ：内部および外部のパケットデータネットワークとIPマルチメディアサブシステムと通信します。 以下のブロックで構成されています。
- HSS： Home Subscriber Serverは、すべての通信事業者の加入者に関するすべての情報を中央データベースに保持します。
- ＭＭＥ：モビリティ管理エンティティは、シグナリングメッセージおよびＨＳＳによって高レベルの動作を処理する。
- Ｓ − ＧＷ：シグナリングゲートウェイは、モビリティアンカリングを実行し、ＰＤＮゲートウェイと基地局との間でデータを転送する。
- Ｐ − ＧＷ：パケットデータネットワークゲートウェイは、インタフェースを採用しているＰＤＮと通信する。 IPアドレスの割り当てやパケットフィルタリングなどの操作を実行します。
- ＰＣＲＦ：ポリシーおよび課金ルール機能は、ポリシー制御実施機能（ＰＣＥＦ）およびポリシー制御意思決定におけるフローベースの課金動作を制御することに対して責任がある。
3Gの利点
- これは、 グローバルローミングおよびマルチサービスを実現するために使用される最大230MHzの帯域幅を持つ2G周波数帯を採用しています。
- 高速サービスをサポートする広帯域無線チャネル - 無線キャリアチャネルは最大20Mの帯域幅を使用するため、 チップレートとアンチマルチパスフェージングが改善されます。
- ブロードバンドチャネルでは、時間多重化とコードの再利用を適用することによってビジネスの品質を制御できます。 マルチサービスおよびマルチレート伝送を実現するために、異なる拡散率、異なるＱＯＳのさまざまなレートニーズが広帯域チャネルにマッピングすることができるように選択される。
- ダウンリンク伝送チャネルの性能を改善するために、高速閉ループ電力制御技術が適用される。
- 適応的に電力を調整し、システムの自己干渉を低減し、受信機の感度を高め、そしてシステム容量を増大させるために、３Ｇ基地局に適応アンテナアレイが実装される。
WCDMAは、主に次の2つの側面、すなわちチャネル符号化と電力制御で構成されています。 - 端末が安定しておらず、その位置を１つの基地局のカバレッジから別の基地局の１つに切り替えるときに、端末およびモバイルネットワークの通信にスイッチング技術が必要である。
4Gの利点
- 接続確立と伝送待ち時間の両方に対する遅延を削減しました。
- ユーザーデータスループットの向上
- セル端のビットレートを上げました 。
- 増強されたスペクトル効率を用いたビットあたりの最小コスト
- 単純化されたネットワークアーキテクチャ
- 異なる無線アクセス技術間を含むシームレスなモビリティ 。
- モバイル機器のための合理的な電力消費 。
- それはそれが受信機で高価な周波数イコライザーの必要性を廃止するので装置コストを最小にします。
- 統合セキュリティサービスを提供します 。
3Gの制限
- セルラーインフラストラクチャのコスト、基地局のアップグレードは非常に高いです。
- ローミングおよびデータ／音声作業はまとめてまだ実施されていない。
- 電力使用率が高いです。
- 短距離の基地局が必要で高価です。
4Gの制限
- 新しいデバイスを追加するためのロケーション調整およびリソース調整は適切ではありません。
- 限られた音声通話やサービスを一度に処理することができます。
- 集中型データサービスであるため、広い帯域幅が必要です。
- ワイヤレスネットワークの要件により、農村部では優れたサービスを提供できず、4Gネットワークはこれらの地域では十分に拡張されていません。
結論
4Gテクノロジは、3Gテクノロジに比べて優れたサービスを提供します。 データスループット、セルエッジビットレート、コスト、モビリティ、モバイル機器の消費電力の観点から。 ただし、4Gには互換性の問題がいくつかあります。
