Les technologies 3G et 4G sont associées aux normes de communication mobile. Les communications mobiles sont l’un des domaines en développement constant pour offrir des expériences haut débit mobiles plus rapides et de meilleure qualité. Chaque nouvelle technologie offre une avancée significative en termes de performances et de capacités par rapport à la technologie précédente. Il offre la possibilité d’accéder à Internet via différents appareils, tels que les onglets, ordinateurs portables, ordinateurs de bureau et téléphones mobiles.
Tableau de comparaison
| Base de comparaison | Technologie 3G | Technologie 4G |
|---|---|---|
| Bande passante de données | 2 Mbps - 21 Mbps | 2 Mbps - 1 Gbps |
| Taux de téléchargement de pointe | 5 Mbps | 500 Mbps |
| Taux de téléchargement maximal | 21 Mbps | 1 Gbps |
| Technique de commutation | Commutation de paquets | Commutation de paquets, Changement de message |
| Normes | IMT 2000 3.5G HSDPA 3, 75 G HSUPA | Norme unique unifiée Wimax et LTE |
| La technologie Empiler | Données de paquets numériques à large bande CDMA 2000, UMTS, EDGE, etc. | Paquets de données à large bande numérique Wimax2 et LTE Advances. |
| Bande de fréquence | 1, 8 - 2, 5 GHz | 2 - 8 GHz |
| Architecture de réseau | Large zone basée sur la cellule | Intégration de réseau local sans fil et étendu |
| Correction d'erreur directe | La 3G utilise des codes turbo pour la correction des erreurs. | Les codes concaténés sont utilisés pour la correction d'erreur en 4G. |
| Remise | Horizontal | Horizontal et vertical |
Définition de la technologie 3G
La 3G est une génération de normes pour les services de télécommunication mobile répondant aux exigences des télécommunications mobiles internationales 2000 (IMT-2000). Elle permet de transférer simultanément la voix et des données (téléchargements de musique, e-mails et messagerie instantanée) sur le même réseau.
Il offre une capacité à large bande, prend en charge un plus grand nombre de clients voix et données à un coût différentiel inférieur à celui de son prédécesseur 2G. La 3G utilise la commutation de circuits pour la communication vocale et la commutation de paquets pour la communication de données.
Débits de données maximaux pris en charge par la 3G:
- 2, 05 Mbits / seconde pour les appareils fixes.
- 384 Kbits / seconde pour les appareils évoluant à un rythme lent.
- 128 Kbits / seconde pour les appareils se déplaçant à grande vitesse.
FORMATION DE 3GPP
Le projet de partenariat de troisième génération (3GPP) a été mis au point lors de la formation des organes directeurs, ce qui comprenait la collaboration entre GSM et UMTS. Le 3GPP travaillait sous l'observation de l' UIT-R (Secteur de la radiocommunication de l'Union internationale des télécommunications), l' un des secteurs de l'UIT.
Il est responsable de la gestion du spectre des fréquences radioélectriques internationales, de son utilisation efficace, définit les familles de technologies et associe des parties spécifiques du spectre aux familles.
L'UIT a finalement ratifié une famille de cinq normes 3G faisant partie du cadre 3G connu sous le nom d' IMT-2000, après avoir tenté de créer une seule norme 3G:
- Trois normes basées sur CDMA (Code Division Multiple Access), à savoir:
- CDMA2000
- WCDMA (accès multiple par répartition de code à large bande) / HSPA + (accès par paquets à haute vitesse)
- TDSCDMA.
- Deux normes basées sur TDMA (accès multiple par répartition dans le temps), à savoir:
- FDMA / TDMA
- TDMA-SC (EDGE).
Définition de la technologie 4G
4G signifie technologie de 4e génération . Il s’agit d’une entreprise de développement qui incorpore les systèmes actuels de réseau fixe 2G (2e génération), 3G (3e génération), WLAN (réseau local sans fil), de courte portée, à diffusion unique., interréseau entièrement fonctionnel, cohérent et cohérent.
C'est une extension de la technologie 3G qui fournit les fonctionnalités définies par l' UIT (Union internationale des télécommunications) dans les IMT (télécommunications mobiles internationales), notamment des fonctionnalités telles que l'évolutivité, la flexibilité, l'efficacité, l'auto-gouvernance, la sécurité pour prendre en charge l'interfaçage avec différents types de réseaux et une multitude. des services nouveaux et existants.
Il offre des services personnalisés entièrement convergés (voix, données et multimédia) à des débits pouvant atteindre 100 Mbps et un accès mobile omniprésent pour:
- Télévision mobile haute résolution
- Téléphonie IP
- Services de jeux
- Vidéo conférence
- Télévision 3D
Les versions améliorées des technologies actuelles comprennent les technologies GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, les réseaux locaux sans fil et Bluetooth, intégrées à la 4G. La diffusion audio / vidéo de haute qualité sur tout le protocole Internet est attendue.
Les versions de LTE mobile (évolution à long terme) et de WiMAX (interopérabilité mondiale pour les accès à micro-ondes) prennent en charge à l’unisson beaucoup moins que le débit binaire maximal de 1 Gbit / s.
L'objectif principal de la 4G LTE était d'obtenir une grande mobilité et une connectivité mondiale.
Le réseau IP Core a été développé pour prendre en charge des débits de données élevés, des services d’application avancés et une gestion plus efficace des réseaux IP et radio et répondre à des exigences bien plus strictes.
La technologie radio à spectre étalé utilisée en 3G est remplacée par:
- Transmission multi-porteuse OFDMA (accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence).
- Stratagème FDE (Egalisation Domaine de Fréquence).
En conséquence, il transfère des débits très élevés sans être affecté par une immense propagation radio par trajets multiples.
Pour les communications MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), le débit binaire de crête est encore amélioré par l'utilisation de matrices d'antennes intelligentes. Une modulation d'ordre supérieur allant jusqu'à 64 QAM et MBMS (services de diffusion multidiffusion multimédia) est utilisée pour la diffusion.
Principales différences entre les technologies 3G et 4G
Les points abordés ci-dessous présentent la différence entre les technologies 3G et 4G:
- En matière de bande passante, la 3G offre 21 Mbps et la 4G, une bande passante maximale de 1 Gbps.
- Le taux de téléchargement maximal de la 3G est de 5 Mbps, tandis que 500 Mbps est le taux de téléchargement le plus élevé de 4G.
- Le taux de téléchargement le plus élevé de la 3G est de 21 Mbps. Par contre, la 4G offre un taux de téléchargement maximal de 1 Gbps.
- La 3G utilise la commutation de paquets pour la transmission de données. D'autre part, la commutation de paquets et de messages est utilisée en 4G.
- En 4G, l'architecture de réseau hybride est utilisée. À l’inverse, la 3G utilise un réseau cellulaire étendu.
- CDMA est utilisé en 3G. Par contre, la 4G utilise l’OFDMA (accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence).
- La gestion du transfert se fait verticalement en 3G, mais en 4G, elle se fait aussi bien verticalement qu'horizontalement.
- Le réseau IP complet est pris en charge en 4G. Cependant, dans le cas de la 3G, il est basé sur des circuits et des paquets.
Architecture 3G / UMTS
Les éléments constitutifs du réseau 3G UMTS sont
• Station mobile: il peut s'agir de n'importe quel type de téléphone mobile, d'onglets ou d'ordinateurs compatibles avec la transmission de données et la voix, pouvant être utilisé en tant qu'utilisateur final.
• RAN (réseau d'accès radio) : il comprend des stations de base et un contrôleur d'accès radio qui comble le fossé entre la station mobile et le réseau central. Il contrôle et gère également l'interface radio pour l'ensemble du réseau.
• CN (réseau central) : il fournit le traitement et la gestion principaux des sous-systèmes. L'architecture de réseau 3G UMTS est transférée de GSM avec certaines améliorations apportées aux éléments de réseau centraux.
- Domaine à commutation de circuit : Il utilise un réseau à commutation de circuit dans lequel une liaison ou un canal dédié est fourni pour un intervalle de temps particulier à un ensemble d'utilisateurs. Les deux blocs indiqués dans le domaine à commutation de circuit sont les suivants:
- MSC - Mobile Switching Center gère les appels à commutation de circuits.
- GMSC - Gateway MSC agit en tant qu'intermédiaire entre les réseaux externes et internes.
- Domaine à commutation de paquets : il utilise un réseau IP où les IP sont responsables de la transmission et de la réception des données entre deux périphériques ou plus. Les deux blocs indiqués dans le domaine à commutation de paquets sont:
- SGSN (Serving GPRS Support Node) : Les différentes fonctions fournies par SGSN sont la gestion de la mobilité, la gestion de session, la facturation, la communication avec d'autres zones du réseau.
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : il peut être considéré comme un routeur très complexe et gère les opérations internes entre les réseaux à commutation de paquets externes et le réseau à commutation de paquets UMTS.
- IMS (IP Multimedia Subsystem) : C'est un cadre architectural qui fournit des services multimédia IP.
Architecture 4G LTE
Les éléments constitutifs du réseau 4G LTE sont
- Equipement d'utilisateur (UE) : il peut s'agir de tout appareil capable d'établir des fonctions de communication telles que des téléphones mobiles, des onglets, des ordinateurs, etc.
- Réseau d'accès radio terrestre UMTS évolué (E-UTRAN): Il contrôle les communications radio entre l'équipement utilisateur et le CPE. Le LTE mobile peut se connecter avec une seule cellule et une seule station de base à la fois. Principales opérations effectuées par EBS (station de base évoluée)
- Les fonctions de traitement analogiques et numériques de l'interface air LTE permettent d'émettre et de recevoir des transmissions radio vers tous les appareils compatibles LTE.
- Gère les opérations de bas niveau en envoyant les messages et les commandes de signalisation.
- EPC (Evolved Packet Core) : Il communique avec les réseaux de données par paquets internes et externes et le sous-système multimédia IP. Il se compose des blocs suivants:
- HSS: Home Subscriber Server contient toutes les informations sur tous les abonnés de l'opérateur réseau dans une base de données centrale.
- MME: Mobility Management Entity gère l'opération de haut niveau par les messages de signalisation et HSS.
- S-GW: la passerelle de signalisation assure l'ancrage de la mobilité et transmet les données entre la passerelle PDN et la station de base.
- P-GW: la passerelle réseau de données par paquets communique avec les PDN utilisant des interfaces. Il effectue des opérations telles que l’allocation d’adresses IP et le filtrage de paquets.
- PCRF: la fonction de règle de facturation et de politique est responsable du contrôle des opérations de taxation basées sur le flux dans la fonction d'application du contrôle de politique (PCEF) et de la prise de décision en matière de contrôle de politique.
Avantages de la 3G
- Il utilise des bandes de fréquences 2G avec des largeurs de bande allant jusqu'à 230 MHz, utilisées pour réaliser une itinérance mondiale et des services multiples.
- Canal radio à large bande pour la prise en charge des services à haut débit - Le canal opérateur radio utilise une bande passante allant jusqu'à 20 m, ce qui améliore le taux de copeaux et l'évanouissement par trajets multiples.
- Dans le canal à large bande, il est possible de contrôler la qualité de l’entreprise en appliquant le multiplexage temporel et la réutilisation du code. Différents facteurs d'étalement, différents débits nécessaires pour que la qualité de service puisse être mappée dans le canal à large bande sont sélectionnés pour réaliser une transmission multiservices et à plusieurs débits.
- Pour améliorer les performances du canal de transmission de la liaison descendante, une technologie de contrôle de puissance en boucle fermée rapide est appliquée.
- Pour ajuster la puissance de manière adaptative, réduire l’auto-interférence du système, améliorer la sensibilité du récepteur et augmenter la capacité du système, des réseaux d’antennes adaptatives sont mis en œuvre sur la station de base 3G.
WCDMA, comprenant principalement les deux aspects suivants, à savoir le codage de canal et le contrôle de la puissance. - La technologie de commutation est nécessaire pour la communication des réseaux de terminaux et de réseaux mobiles lorsque les terminaux ne sont pas stables et que sa position passe d'une station de base à une autre.
Avantages de la 4G
- Réduction des délais pour l’ établissement de la connexion et la latence de transmission .
- Augmentation du débit de données utilisateur.
- Augmentation du débit binaire du bord de la cellule .
- Coût par bit minimisé utilisant une efficacité spectrale améliorée.
- Architecture réseau simplifiée.
- Mobilité transparente, y compris entre différentes technologies d'accès radio .
- Consommation d'énergie raisonnable pour le périphérique mobile.
- Minimise les coûts d’équipement car il supprime le besoin d’un égaliseur de fréquence coûteux au niveau du récepteur.
- Il fournit des services de sécurité intégrés .
Limites de la 3G
- Le coût de l'infrastructure cellulaire et de la modernisation des stations de base est très élevé.
- Le travail en itinérance et les données / la voix n’ont pas encore été mis en œuvre.
- L'utilisation de l'énergie est élevée.
- Nécessite des stations de base à courte distance et sont chères.
Limitations de la 4G
- La coordination de l'emplacement et la coordination des ressources pour ajouter de nouveaux dispositifs ne sont pas adéquates.
- Les appels et services vocaux limités peuvent être traités à la fois.
- Étant un service de données concentré, il nécessite une large bande passante.
- Il ne fournit pas de bons services dans les zones rurales en raison de la nécessité du réseau sans fil et le réseau 4G n’est pas bien développé dans ces zones.
Conclusion
Les technologies 4G offrent de meilleurs services que les technologies 3G; en termes de débit de données, débit de périphérie de cellule, coût, mobilité, consommation d'énergie pour les appareils mobiles. Cependant, il existe des problèmes de compatibilité en 4G.
