2G, 3G, 4G - Wat is het verschil?

Het is tegenwoordig misschien een beetje moeilijk te geloven, maar vroeger heetten mobiele telefoons eigenlijk 'mobiele telefoons', en geen mobiele telefoons, smartphones, superphones of featurephones. Ze zaten vroeger in onze zakken en waren bedoeld om te bellen - dat was het. Ja, geen van die berichten, browsen, Facebook, Twitter, Flash 10.1 onzin. Ze konden geen foto's van 5 megapixels naar Flickr uploaden en ze konden absoluut geen wifi-hotspot maken.

Gelukkig zijn die donkere tijden achter ons; Echter, aangezien providers over de hele wereld allerlei opkomende high-speed draadloze netwerken van de volgende generatie "koken", wordt het een beetje moeilijk om alles bij te houden. Wat betekent bijvoorbeeld "4G"? Natuurlijk, het is de volgende stap van 3G, maar wordt het dan automatisch beter? En waarom begonnen alle vier de grote nationale providers in Amerika hun netwerken ineens 4G te bellen? Misschien is het allemaal hetzelfde? Om antwoorden op die vragen te vinden, moeten we een wandeling maken door de historische dynastie van draadloze netwerken - verleden, heden en toekomst. Maak je geen zorgen - het wordt een heel plezierige reis.
Opmerking: de "G" betekent "generatie", dus als mensen het hebben over "4G", verwijzen ze eigenlijk naar een draadloos netwerk dat is gebaseerd op technologie van de 4e generatie. Oké, laten we de geheugenstrook bewandelen - helemaal terug naar de tijd dat het allereerste generatie draadloze netwerk op de markt verscheen.

1G

Onze reis begint begin jaren 80, toen werden veel innovatieve netwerktechnologieën geïntroduceerd: AMPS in de Verenigde Staten en een combinatie van TACS en een NMT in Europa. Wat die afkortingen betekenen, is niet echt belangrijk - geen quiz later, dat beloof ik. Wat u moet weten, is dat deze gloednieuwe standaarden beter waren dan hun voorgangers omdat ze een spectrum hadden dat groot genoeg was voor behoorlijk intensief gebruik door de klant, ze waren volledig geautomatiseerd aan de kant van de provider - er was geen tussenkomst van menselijke operators nodig - en ze gebruikten elektronische componenten die klein genoeg waren en in kleinere pakketten konden passen (kijk bijvoorbeeld eens naar Motorola DynaTAC). En hoewel er in de jaren 50 vóór AMPS, TACS en NMT verschillende generaties mobiele diensten waren, wordt de eerste generatie (1G) vooral geassocieerd met de introductie van die technologieën, omdat zij de eersten waren die mobiele telefoons praktisch konden maken. en nuttig voor het grote publiek. Ze waren betrouwbaar, robuust en veroverden in de loop van de tijd vrijwel de hele geïndustrialiseerde wereld en voldeden aan de behoeften van elke geavanceerde natie.
Het leuke is dat niemand aan dataservices dacht toen 1G voor het eerst verscheen; het was een analoge technologie die alleen voor spraakoproepen was ontwikkeld. Het is waar dat er modems waren die internet via 1G-netwerken konden verzenden - bij bepaalde handsets was ze zelfs ingebouwd - maar omdat analoge mobiele verbindingen veel gevoeliger waren voor ruis dan gewone vaste lijnen, verliep de internetoverdracht super traag. En het zou niet echt een verschil maken als ze echt snel genoeg waren; De tarieven van het AMPS-netwerk waren belachelijk in de jaren 80 en daarom werden mobiele telefoons als een luxe beschouwd en werden ze voornamelijk alleen door Wall Street-managers gebruikt, niet door de middenklasse. Bovendien hadden ze geen chique smartphones die grote hoeveelheden data konden downloaden. Oh, en er was ook geen YouTube. De starts waren verre van perfect gesynchroniseerd, denk ik.

2G

Laten we naar 1993 springen - toen ontwikkelde Telecom (ze heten nu Telstra) het digitale netwerk. Deze nieuwe technologie loste veel problemen op met het AMPS-netwerk waar we het zojuist over hadden, waarbij netwerkcongestie (eerder overbelasting) en beveiliging de twee belangrijkste zijn. De 2G-technologie introduceerde veel van de services die we tegenwoordig gebruiken - sms, multimediaberichten, toegang tot internet, enz.; plus, toen kwamen simkaarten voor het eerst rond.
Dit geavanceerde nieuwe digitale netwerk heette GSM en de technologische basis is TDMA (het is net als FMDA). Het GSM (Global System for Mobile Communication) werkt op de radiofrequentieband van 900 MHz spectrum; al snel vond het ook zijn weg naar de 1800 MHz-band.
Dus, hoe is het precies beter dan AMPS? Het antwoord ligt in TDMA (Time Division Multiple Access). FDMA verdeelt de 900 MHz-band (890 MHz tot 915 MHz om precies te zijn) in 124 afzonderlijke kanalen - elk 200 kHz breed. Vervolgens wordt elk afzonderlijk kanaal opgesplitst in 8 bursts van 0,577us, waardoor het maximale aantal gelijktijdig verbonden gebruikers enorm toeneemt. We horen niet talloze stemmen opgestapeld dankzij de wonderen van digitale compressie, maar daar gaan we het nu niet over hebben.
Behalve dat er meer gebruikers per zendmast zijn, biedt de 2G-technologie nog veel andere handige functies:

- 1: digitale codering (64-bits A5 / 1 stroomcijfer)
- 2: Packet-internet (gebruikt voor MMS / I-net-verbinding)
- 3: Tekstberichten - SMS
- 4: nummerherkenning samen met andere netwerkfuncties.

Dus problemen? Natuurlijk! GSM heeft een zeer klein dekkingsbereik (geen probleem met AMPS). Het nadeel van de TDMA-technologie (de kern van het 2G-netwerk) is dat als een mobiele telefoon niet kan reageren binnen het vooraf bepaalde tijdslot (0,577 us-bursts), de zendmast deze 'laat vallen' en doorgaat naar de volgende bellen. Een andere kwetsbaarheid van GSM is dat de transmissiesnelheden van pakketinternet erg traag zijn (zoals heel erg traag), en als u zich op een Vodafone-, 3-, Virgin- of Optus-netwerk bevindt, hebt u dit waarschijnlijk uit de eerste hand ervaren wanneer u ging buiten de "dekkingszone".
Om van deze twee problemen af ​​te komen, gaan we de volgende twee netwerken bekijken - CDMA en EDGE.

CDMA

De Code Division Multiple Access-tak van de 2G-technologie zag het levenslicht in 1999. Telstra introduceerde het als het volgende grote ding voor gebruikers die goede signalen op AMPS konden ontvangen, maar zich buiten het door GSM gedefinieerde bereik bevonden. Het brede bereik is te danken aan de vervanging van de "tijd" -multiplexing door code-gebaseerde multiplexing. Bovendien werd de frequentieband verlaagd - tot 800 MHz - en dat hielp ook bij het vergroten van het bereik door minder padverlies en verzwakking.
Stel je een kamer voor die vol zit met pratende mensen - met TDMA wacht elke persoon op zijn / haar beurt om te praten (dat is tijdverdeling); CDMA, aan de andere kant, maakt het voor meerdere mensen mogelijk om tegelijkertijd te praten, maar het is alsof iedereen een andere taal spreekt (in een unieke code). Dat is natuurlijk niet letterlijk hoe het allemaal werkt, dus als je meer wilt weten, bekijk dan de verschillende bronnen onderaan dit artikel.

RAND

GSM heeft in 2001 een op GPRS gebaseerd datanetwerk ontwikkeld; de maximale snelheid lag tussen 60 en 80 kbps (downlink), met een downloadsnelheid van 10 kB / s - dat is iets sneller dan inbellen. Later introduceerden ze EDGE - Enhanced Data Rate for GSM Evolution. Het was een bolt-on protocol (dat betekent dat er geen nieuwe technologie nodig was), en het slaagde erin om de datasnelheid van het 2G-netwerk te verhogen tot 237 kbps (29kB / s).
3G - een echte revolutie
Three Mobile, samen met Telstra, blies in 2005 de 3G-standaard nieuw leven in met de introductie van het 2100 MHz-netwerk; Aanvankelijk dienden ze grote stedelijke gebieden, maar al snel breidden ze hun dekking uit tot 50 procent van de gehele Australische bevolking. De combinatie van de gloednieuwe 2100 MHz met het goede oude 900 MHz-netwerk, verhuurd aan de grote providers - Optus, Vodafone en Virgin - legde de basis voor alle niet-Telstra breedband mobiele diensten; tegenwoordig bedient 3G ongeveer 94 procent van de Australische bevolking.
De 3G-standaard maakt gebruik van een nieuwe technologie - UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) - dat is het belangrijkste netwerksysteem. Dit netwerk combineert met succes enkele ontwikkelingen van het 2G-netwerk met gloednieuwe technologie en protocollen om een ​​vrij indrukwekkende internetsnelheid te bieden.
De kern van UMTS is de WCDMA-luchtinterface die enkele overeenkomsten vertoont met de oudere CDMA in termen van technologie, in die zin dat meerdere gebruikers in staat zijn om Internet op dezelfde frequentie te verzenden via een op code gebaseerde multiplexing. Wideband CDMA (WCDMA) gebruikt hetzelfde concept en verbreedt de frequentieband tot 5 MHz. Deze nieuwe technologie omvat ook grote algoritmische en wiskundige verbeteringen in signaaloverdracht, waardoor het mogelijk is om efficiëntere transmissies te hebben met een aanzienlijk lager wattage - 250mW, vergeleken met 2W met 2G-netwerken.
Het 3G-netwerk maakt ook gebruik van een aanzienlijk beter (veilig) versleutelingsalgoritme tijdens draadloze datatransmissie. 3G werkt op een 128-bits A5 / 3-stroomcijfer dat, in tegenstelling tot de A5 / 1 die wordt gebruikt in GSM (die relatief gemakkelijk bijna real-time kan worden gekraakt met een aanval met alleen cijfertekst) helemaal geen zwakke punten heeft.
Hoe is 3G sneller dan EDGE?
UMTS gebruikt het HSPA-protocol (High Speed ​​Packet Access) dat een samenvoeging is van de HSDPA - downlink - en HSUPA - uplink - protocollen. Het Telstra HSDPA-netwerk werkt met gadgets van categorie 10 (met een maximale snelheid van 14,4 Mbps); de meeste apparaten kunnen echter alleen categorie 7-8 verzenden (7,2 Mbps omlaag) en het HSUPA-netwerk ondersteunt categorie 6 - dat is 5,76 Mbps omhoog. Deze protocollen zijn behoorlijk geavanceerd en ze hebben een geperfectioneerde transportlaag dankzij een complexe lay-out van fysieke laagkanalen (HS-SCCH, HS-DPCCH en HS-PDSCH). De technologische kant van de HSPA is te "technisch" voor ons om er nu op in te gaan, maar als je een basisbeschrijving wilt, bekijk dan de onderstaande video.
Het enige grote nadeel van het 3G-netwerk is dus - uiteraard - dekking. Zoals eerder vermeld is het 2100 MHz-netwerk beschikbaar voor de helft van de Australische bevolking, en in combinatie met een 900 MHz UMTS-netwerk is het voor bijna iedereen beschikbaar - 94%. Zoals voorspeld lijdt het 2100 MHz-netwerk veel meer verzwakking en FSPL en wordt het vaak een "kort bereik" -netwerk genoemd; daarom is het lagere 900 MHz-netwerk nodig om de meeste regionale en landelijke gebieden te dekken.

4G LTE-Advanced

Het 4G-netwerk van Telstra werd geïntroduceerd in oktober 2011 en was op dat moment alleen beschikbaar in grote steden, bepaalde regionale gebieden en luchthavens. Het biedt een lagere latentie, een zeer indrukwekkende snelheid en een verminderde netwerkcongestie.
Het 4G-netwerk is gebouwd op LTE-Advanced - 3GPP Long Term Evolution. LTE is een pakket upgrades van de UMTS-technologie en zal werken op de huidige 1800 MHz-frequentieband van Telstra. Dit gloednieuwe netwerk biedt grote voordelen, met een downloadsnelheid tot 100 Mbps en een uploadsnelheid van 50 Mbps, samen met een verminderde latentie (100 ms versus de oorspronkelijke 300 ms) en aanzienlijk minder congestie.
4G-bandbreedte (de breedte van beschikbare frequenties waarop we kunnen verzenden / ontvangen) is essentieel voor het leveren van hoge snelheden voor een groot aantal gebruikers. Dit is hoe het werkt: elke individuele gebruiker krijgt een klein aantal frequenties die ze (en alleen zij) kunnen verzenden - zo raakt uw verbinding niet verward met die van een andere gebruiker. Er is een keerzijde: tijdens uren van intensief gebruik - dat wil zeggen wanneer veel mensen verbinding maken via de toren - zal het netwerk het frequentiebereik van iedereen verkleinen, wat zal resulteren in een langzamere download- / uploadsnelheid.