المحتوى

• رسم بياني للمقارنة
• تعريف تقنية 3G
• تعريف تقنية 4G
• 3G / UMTS العمارة
• 4G LTE العمارة
• مزايا الجيل الثالث 3G
• مزايا 4G
• حدود الجيل الثالث 3G
• حدود 4G
• خاتمة

الجيل الثالث 3G و 4G يمكن أن يكون متباينة فيما يتعلق الامتثال للتكنولوجيا ، ومعدل نقل البيانات ، والسعة ، وهندسة بروتوكول الإنترنت وعدد الاتصالات ، وما إلى ذلك. الجيل الثالث 3G هو الجيل الثالث الذي يتم فيه تطوير الهاتف المحمول المحسن لتمكين خدمات البيانات والنطاق العريض مع اتصال أفضل. يمثل 4G LTE الجيل الرابع الذي يوفر سعة أكبر لتجارب النطاق العريض المتنقلة الأسرع والمرتجل والسماح بمزيد من الاتصالات.

تقنية 3G و 4G ترتبط بمعايير الاتصالات المتنقلة. الاتصالات المتنقلة هي واحدة من المناطق النامية باستمرار لتقديم تجارب النطاق العريض المتنقلة أسرع وأفضل. تقدم كل تقنية جديدة تقدمًا كبيرًا في الأداء والقدرات مقارنةً بسابقتها. يوفر إمكانية الوصول إلى الإنترنت عبر أجهزة مختلفة مثل علامة التبويب والكمبيوتر المحمول وسطح المكتب والهواتف المحمولة.

1. رسم بياني للمقارنة
2. تعريف
3. الاختلافات الرئيسية
4. هندسة معمارية
5. مزايا
6. محددات
7. خاتمة

رسم بياني للمقارنة

أساس للمقارنة	تقنية 3G	تقنية 4G
عرض النطاق الترددي للبيانات	2 ميغابت في الثانية - 21 ميغابت في الثانية	2 ميغابت في الثانية - 1 جيجابت في الثانية
معدل تحميل الذروة	5 ميغابت في الثانية	500 ميغابت في الثانية
معدل تنزيل الذروة	21 ميغابت في الثانية	1 جيجابت في الثانية
تبديل الأسلوب	تبديل الحزمة	تبديل الحزمة ، التبديل
المعايير	IMT 2000 3.5G HSDPA 3.75G HSUPA	معيار واحد موحد Wimax و LTE
تقنية كومة	حزم بيانات النطاق العريض الرقمي CDMA 2000 ، UMTS ، EDGE ، إلخ.	حزم البيانات الرقمية ذات النطاق العريض Wimax2 و LTE Advances.
نطاق التردد	1.8 - 2.5 غيغاهرتز	2 - 8 غيغاهرتز
هندسة الشبكات	خلية واسعة النطاق القائم	تكامل شبكة LAN اللاسلكية ومنطقة واسعة
تصحيح الخطأ المرسل	يستخدم 3G رموز توربو لتصحيح الخطأ.	تستخدم الرموز المتسلسلة لتصحيح الخطأ في 4G.
تسليم	عرضي	الأفقي والرأسي

تعريف تقنية 3G

الجيل الثالث 3G هو جيل من المعايير لخدمات الاتصالات المتنقلة التي ترضي الاتصالات المتنقلة الدولية -2000 (IMT-2000) يوفر القدرة على نقل الصوت والبيانات (تنزيل الموسيقى ، s والرسائل الفورية) عبر نفس الشبكة في وقت واحد.

إنه يوفر سعة النطاق العريض ، ويدعم عددًا أكبر من عملاء الصوت والبيانات بتكلفة أقل من سابقتها 2G. يستخدم الجيل الثالث 3G تبديل الدائرة الكهربية للاتصال الصوتي ، و تبديل الحزمة للاتصال البيانات.

معدلات نقل البيانات القصوى التي يدعمها الجيل الثالث 3G:

• 2.05 ميغابت / ثانية للأجهزة الثابتة.
• 384 كيلوبت / ثانية للأجهزة التي تتحرك بوتيرة بطيئة.
• 128 كيلوبت / ثانية للأجهزة التي تتحرك بسرعة عالية.

تشكيل 3GPP

تم تطوير 3GPP (مشروع شراكة الجيل الثالث) أثناء تشكيل هيئات الإدارة التي تضمنت تعاون كل من GSM و UMTS. 3GPP كان يعمل تحت مراقبة قطاع الاتصالات الراديوية (قطاع الاتصالات الراديوية الدولي) أحد قطاعات الاتحاد الدولي للاتصالات.

وهي مسؤولة عن إدارة الطيف الترددي الدولي ، لضمان الاستخدام الفعال للطيف وتحديد أسر التكنولوجيا ، وتربط أجزاء معينة من الطيف بالعائلات.

صدق الاتحاد الدولي للاتصالات أخيرًا على عائلة مكونة من خمسة معايير 3G والتي تعد جزءًا من إطار 3G المعروف باسم IMT-2000، بعد محاولة بناء معيار 3G واحد:

• ثلاثة معايير تستند إلى CDMA (كود قسم الوصول المتعدد) ، وهي:
  1. CDMA2000
  2. WCDMA (الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة العريضة) / HSPA + (الوصول إلى الحزمة عالية السرعة)
  3. TDSCDMA.
• معياران يعتمدان على النفاذ المتعدد بتقسيم الزمن (TDMA) ، وهما:
  1. FDMA / TDMA
  2. TDMA-SC (EDGE).

تعريف تقنية 4G

4G تقف ل تكنولوجيا الجيل الرابعوهي مشروع لتطوير ودمج الجيل الثاني الحالي (الجيل الثاني) ، والجيل الثالث (الجيل الثالث) ، والشبكة المحلية اللاسلكية (WLAN) ، وأنظمة السلك القصير المدى والثابت في شبكة واحدة وبث ، وظيفية بالكامل ، ومتسقة ، عمل شبكي متماسك.

إنه امتداد ل تقنية 3G الذي يوفر القدرات التي يحددها الاتحاد الدولي للاتصالات في IMT (الاتصالات المتنقلة الدولية) تشمل ميزات مثل قابلية التوسع والمرونة والكفاءة والحكم الذاتي والأمان لدعم التواصل مع أنواع مختلفة من الشبكات والعديد من الخدمات الجديدة والحالية.

إنه يوفر خدمات مخصصة متقاربة بالكامل (صوت ، بيانات ووسائط متعددة) بمعدلات بيانات تصل إلى 100 ميغابت في الثانية وإمكانية وصول واسعة للهواتف المحمولة من أجل:

• تلفزيون متنقل عالي الدقة
• ايبي الهاتف
• خدمات الألعاب
• مؤتمرات الفيديو
• تلفزيون ثلاثي الأبعاد

تغطي الإصدارات المحسّنة من التقنيات الحالية شبكات GSM و GPRS و CDMA و IMT-2000 و W-CDMA و CDMAone والشبكات المحلية اللاسلكية والبلوتوث في 4G. من المتوقع أن يتدفق دفق الصوت / الفيديو عالي الجودة عبر بروتوكول الإنترنت من طرف إلى طرف.

إصدارات الجوال التطور طويل الأمد (LTE) و WiMAX (قابلية التشغيل البيني العالمية للوصول إلى الميكروويف) في دعم انسجام أقل بكثير من معدل بت الذروة 1 جيجابت / ثانية ، يتم وصف 4G بمزودي الخدمة ، لكن لا يوجد امتثال كامل للاتصالات المتنقلة الدولية-المتقدمة.

كان الهدف الرئيسي لـ 4G LTE هو تحقيق تنقلية عالية وإمكانية اتصال عالمية.

تم تطوير شبكة IP Core بشكل أكبر لدعم معدلات البيانات العالية وخدمات التطبيقات المتقدمة وإدارة شبكة IP والراديو بشكل أكثر كفاءة ولديها متطلبات أكثر دقة.

يتم استبدال تكنولوجيا انتشار الطيف الراديوي التي كانت تستخدم في 3G بما يلي:

• الإرسال متعدد الموجات OFDMA (النفاذ المتعدد بتقسيم التردد المتعامد).
• حيلة FDE (معادلة نطاق التردد).

ونتيجة لذلك ، فإنها تنقل معدلات بت عالية للغاية دون أن تتأثر بالانتشار اللاسلكي الهائل متعدد المسيرات.

إلى عن على MIMO (إخراج متعدد إخراج متعدد) الاتصالات ، ومعدل بت قمة الذروة هو تعزيز باستخدام صفائف الهوائي الذكية. يتم استخدام التشكيل عالي المستوى حتى 64 QAM و MBMS (خدمات البث المتعدد للوسائط المتعددة) للبث.

النقاط الموضحة أدناه تقدم الفرق بين تقنية 3G و 4G:

1. عندما يتعلق الأمر بعرض النطاق الترددي للبيانات ، فإن 3G توفر 21 ميغابت في الثانية ، بينما تقدم 4G نطاق ترددي أقصى للبيانات يبلغ 1 جيجابت في الثانية.
2. يبلغ الحد الأقصى لمعدل التحميل للجيل الثالث 5 ميغابت في الثانية في حين أن 500 ميغابت في الثانية هو أعلى معدل تحميل للجيل الرابع.
3. أعلى معدل تنزيل للجيل الثالث هو 21 ميغابت في الثانية. في مقابل 4G ، يوفر معدل تنزيل يبلغ 1 جيجابت في الثانية.
4. يستخدم الجيل الثالث 3G تبديل الحزمة لنقل البيانات. من ناحية أخرى ، يتم استخدام كل من الحزمة والتبديل في 4G.
5. في 4G ، يتم استخدام بنية الشبكة الهجينة. على العكس ، يستخدم الجيل الثالث شبكة واسعة النطاق تستند الخلية.
6. CDMA يعمل في الجيل الثالث 3G. بدلاً من ذلك ، يستخدم 4G OFDMA (الوصول المتعدد لقسم التردد المتعامد).
7. تتم إدارة Handoff عموديا في 3G ، ولكن في 4G يتم ذلك عموديا وكذلك أفقيا.
8. شبكة IP كاملة معتمدة في 4G. ومع ذلك ، في حالة الجيل الثالث 3G ، فإنه يعتمد على الدوائر والحزم.

3G / UMTS العمارة

الأجزاء المكونة لشبكة 3G UMTS هي

• محطة متنقلة: يمكن أن يكون أي شيء مثل البيانات والهواتف المحمولة التي تدعم الصوت أو علامات التبويب أو أجهزة الكمبيوتر التي يمكن استخدامها كمستخدم نهائي.

• RAN (شبكة الوصول اللاسلكي): يتكون من المحطات الأساسية ووحدة التحكم في الوصول اللاسلكي التي تسد الفجوة بين Mobile Station و Core Network. كما يتحكم ويدير الواجهة الهوائية للشبكة بأكملها.

• CN (الشبكة الأساسية): ويوفر المعالجة الرئيسية وإدارة النظم الفرعية. يتم نقل هندسة شبكات 3G UMTS من GSM مع بعض التحسينات في عناصر الشبكة الأساسية.

تم تصنيف الشبكة الأساسية إلى قسمين ، أي مجال تبديل الدوائر والمجال بتبديل الرزم.

1. دارة تبديل المجال: يستخدم شبكة تبديل الدوائر التي يتم فيها توفير ارتباط أو قناة مخصصة لفترة زمنية معينة لمجموعة من المستخدمين. الكتلان المبينان في مجال تبديل الدوائر هي:
   • MSC - يدير مركز التبديل المحمول المكالمات بتبديل الدارات.
   • GMSC - تعمل بوابة MSC كوسيط بين الشبكات الخارجية والداخلية.
2. مجال تبديل الحزمة: يستخدم شبكة IP حيث يكون IP مسؤولاً عن إرسال واستقبال البيانات بين جهازين أو أكثر. الكتلان المبينان في مجال تبديل الحزمة هما:
   • SGSN (عقدة دعم خدمة GPRS): الوظائف المختلفة التي تقدمها SGSN هي إدارة التنقل وإدارة الجلسة وإعداد الفواتير والتواصل مع المناطق الأخرى في الشبكة.
   • GGSN (بوابة دعم بوابة GPRS): يمكن اعتباره جهاز توجيه معقد للغاية ويتولى العمليات الداخلية بين شبكات تبديل الحزمة الخارجية وشبكة تبديل حزم UMTS.

• IMS (النظام الفرعي IP للوسائط المتعددة): إنه إطار معماري يوفر خدمات الوسائط المتعددة IP.

4G LTE العمارة

الأجزاء المكونة لشبكة 4G LTE هي

• معدات المستخدم (UE): يمكن أن يكون أي جهاز قادر على إنشاء وظائف اتصال مثل الهواتف المحمولة وعلامات التبويب وأجهزة الكمبيوتر ، إلخ.
• شبكة النفاذ الراديوي للأرض UMTS المطورة (E-UTRAN): يتحكم في الاتصالات اللاسلكية بين معدات المستخدم و EPC. يمكن لـ LTE mobile الاتصال بخلية واحدة فقط ومحطة أساسية واحدة في كل مرة. العمليات الرئيسية التي تقوم بها EBS (محطة قاعدة متطورة)
  • تُستخدم وظائف المعالجة التناظرية والرقمية للواجهة الهوائية LTE لنقل واستقبال الإرسال اللاسلكي إلى جميع الأجهزة التي تدعم LTE.
  • يتعامل مع التشغيل على مستوى منخفض عن طريق وضع إشارات وأوامر.
• حزمة الرزم المتطورة (EPC): يتواصل مع شبكات بيانات الرزم الداخلية والخارجية ونظام الوسائط المتعددة IP الفرعي. يتكون من الكتل التالية:
  • HSS: يحتوي خادم المشتركين المنزليين على جميع المعلومات المتعلقة بجميع مشتركي مشغل الشبكة في قاعدة بيانات مركزية.
  • MME: يتولى كيان إدارة التنقل عملية التشغيل عالية المستوى بواسطة الإشارات و HSS.
  • S-GW: تقوم Signaling Gateway بتنفيذ ربط التنقل وإعادة توجيه البيانات بين PDN Gateway و Base Station.
  • P-GW:تتواصل بوابة شبكة حزم البيانات مع واجهات توظيف PDN. ينفذ عمليات مثل تخصيص عنوان IP وتصفية الحزمة.
  • PCRF: وظيفة قاعدة السياسة والشحن هي المسؤولة عن التحكم في عمليات الشحن المستندة إلى التدفق في وظيفة فرض مراقبة السياسة (PCEF) واتخاذ القرارات المتعلقة بمراقبة السياسة.

مزايا الجيل الثالث 3G

• توظف نطاقات تردد 2G مع عرض نطاق ترددي يصل إلى 230 ميجا هرتز وتستخدم لتحقيقه التجوال العالمي و الخدمات متعددة.
• قناة راديو عريضة النطاق لدعم الخدمات عالية السرعة - تستخدم قناة حامل الراديو نطاق ترددي يصل إلى 20 مترًا يرتفع معدل رقاقة و يتلاشى مكافحة تعدد المسارات.
• في قناة النطاق العريض ، يمكن التحكم في جودة الأعمال من خلال تطبيق مضاعفة الوقت وإعادة استخدام الكود. يتم تحديد عوامل انتشار مختلفة ، ومعدلات حاجة مختلفة من QOS يمكن تعيين في قناة النطاق العريض لتحقيق متعدد الخدمات و انتقال متعدد معدلات.
• لتحسين أداء انتقال الهابطة قناة سريعة حلقة مغلقة تكنولوجيا التحكم في الطاقة يتم تطبيقها.
• لضبط القدرة على التكيف ، وخفض التداخل الذاتي للنظام وتحسين حساسية جهاز الاستقبال وزيادة سعة النظام ، يتم تنفيذ صفائف الهوائي التكيفي على محطة الجيل الثالث 3G الأساسية.
  WCDMA ، وتتألف أساسا من الجوانب التالية اثنين أي تشفير القناة والتحكم في الطاقة.
• تبديل التكنولوجيا مطلوب للاتصال بالشبكات الطرفية والشبكات المتنقلة عندما لا تكون المطاريف ثابتة وتحول موقعها من تغطية محطة أساسية إلى محطة قاعدة أخرى.

مزايا 4G

• انخفاض التأخير لكليهما إنشاء اتصال و انتقال الكمون.
• زيادة المستخدم سرعة نقل البيانات.
• زيادة معدل بت حافة الخلية.
• تقليل التكلفة لكل بت توظيف المحسنة الكفاءة الطيفية.
• مبسط هندسة الشبكات.
• سلس إمكانية التنقل بما في ذلك بين مختلف تكنولوجيا الوصول إلى الراديو.
• معقول استهلاك الطاقة للجهاز المحمول.
• يقلل تكلفة المعدات لأنه يلغي الحاجة إلى التعادل التردد المكلف في المتلقي.
• أنه يوفر خدمات أمنية متكاملة.

حدود الجيل الثالث 3G

• تكلفة البنية التحتية الخلوية ، ورفع مستوى المحطات الأساسية مرتفعة جدا.
• التجوال والبيانات / العمل الجماعي لم يتم تنفيذهما بعد.
• استخدام الطاقة مرتفع.
• يحتاج إلى محطات قاعدة قصيرة المسافة ومكلفة.

حدود 4G

• تنسيق الموقع وتنسيق الموارد لإضافة أجهزة جديدة ليست كافية.
• يمكن إجراء مكالمات صوتية وخدمات محدودة في وقت واحد.
• كونها خدمة بيانات مركزة ، فإنها تتطلب عرض نطاق ترددي عريض.
• لا تقدم خدمات جيدة في المناطق الريفية نظرًا لمتطلبات الشبكة اللاسلكية ولا يتم توسيع شبكة 4G جيدًا في تلك المناطق.

خاتمة

توفر تقنيات 4G خدمات أفضل مقارنة بتقنيات 3G ؛ من حيث سرعة نقل البيانات ومعدل بت حافة الخلية ، والتكلفة ، والتنقل ، واستهلاك الطاقة للأجهزة المحمولة. ومع ذلك ، هناك بعض مشكلات التوافق في 4G.