Diferencia entre 3G y 4G.

2019

3G y 4G pueden diferenciarse en cuanto al cumplimiento de la tecnología, la tasa de transferencia de datos, la capacidad, la arquitectura IP y la cantidad de conexiones, etc. 3G significa 3ª generación en la que se desarrollan dispositivos móviles optimizados para habilitar servicios de datos y banda ancha con mejor conectividad. 4G LTE significa 4ta generación que brinda más capacidad para experiencias de banda ancha móvil más rápidas e improvisadas y permite más conexiones.

Las tecnologías 3G y 4G están asociadas a estándares de comunicación móvil. Las comunicaciones móviles son una de las áreas en constante desarrollo para ofrecer experiencias de banda ancha móvil mejores y más rápidas. Cada nueva tecnología ofrece un avance significativo en el rendimiento y las capacidades en comparación con su predecesora. Brinda la posibilidad de acceder a Internet a través de diferentes dispositivos como pestañas, computadoras portátiles, computadoras de escritorio y teléfonos móviles.

Gráfica comparativa

Bases para la comparación	Tecnología 3G	Tecnología 4G
Ancho de banda de datos	2 Mbps - 21 Mbps	2 Mbps - 1 Gbps
Tasa de carga máxima	5 Mbps	500 Mbps
Tasa de descarga máxima	21 Mbps	1 Gbps
Técnica de conmutación	Conmutación de paquetes	Conmutación de paquetes, Conmutación de mensajes
Normas	IMT 2000 HSDPA 3.5G 3.75G HSUPA	Único Unificado estándar Wimax y LTE
Tecnología Apilar	Paquete de datos de banda ancha digital CDMA 2000, UMTS, EDGE, etc.	Paquete de datos de banda ancha digital Avances de Wimax2 y LTE.
Banda de frecuencia	1.8 - 2.5 GHz	2 - 8 GHz
Red de arquitectura	Basada en células de área amplia	Integración de LAN inalámbrica y área amplia
Corrección de errores hacia adelante	3G utiliza códigos turbo para la corrección de errores.	Los códigos concatenados se utilizan para la corrección de errores en 4G.
Manos libres	Horizontal	Horizontal y vertical

Definición de tecnología 3G

3G es una generación de estándares para servicios de telecomunicación móvil que satisface las telecomunicaciones móviles internacionales -2000 (IMT-2000) que brinda la capacidad de transferir voz y datos (descargas de música, correos electrónicos y mensajería instantánea) a través de la misma red simultáneamente.

Ofrece capacidad de banda ancha, admite una mayor cantidad de clientes de voz y datos con un costo incremental más bajo que su predecesor 2G. 3G utiliza la conmutación de circuitos para la comunicación de voz y la conmutación de paquetes para la comunicación de datos.

Velocidades máximas de transferencia de datos soportadas por 3G:

2.05 Mbits / segundo para dispositivos estacionarios.
384 Kbits / segundo para dispositivos que se mueven a un ritmo lento.
128 Kbits / segundo para dispositivos que se mueven a alta velocidad.

FORMACION DE 3GPP

3GPP (Proyecto de Asociación de Tercera Generación) se desarrolló durante la formación de órganos de gobierno que incluyó la colaboración de GSM y UMTS. 3GPP estaba trabajando bajo la observación de ITU-R (Unión Internacional de Telecomunicaciones - Sector de Radiocomunicaciones), uno de los sectores de la UIT.

Es responsable de administrar el espectro de radiofrecuencias internacionales, para garantizar el uso eficiente del espectro y define las familias de tecnología, asocia partes específicas del espectro con las familias.

La UIT finalmente ratificó una familia de cinco estándares 3G que forman parte del marco 3G conocido como IMT-2000, después de intentar construir un único estándar 3G:

Tres estándares basados en CDMA (Code Division Multiple Access), a saber:
1. CDMA2000
2. WCDMA (Acceso múltiple por división de código de banda ancha) / HSPA + (Acceso a paquetes de alta velocidad)
3. TDSCDMA.
Dos estándares basados en TDMA (Time Division Multiple Access), a saber:
1. FDMA / TDMA
2. TDMA-SC (EDGE).

Definición de la tecnología 4G

4G significa tecnología de cuarta generación, y es una empresa para desarrollar, incorporar los actuales sistemas de cable fijo 2G (2da generación), 3G (3ra generación), WLAN (red de área local inalámbrica), de corto alcance, de cable fijo en una sola y transmisión, internetwork totalmente funcional, coherente y coherente.

Es una extensión de la tecnología 3G que proporciona las capacidades definidas por ITU (International Telecommunications Union) en IMT (International Mobile Telecommunications) e incluye características como escalabilidad, flexibilidad, eficiencia, autogobierno, seguridad para soportar la interconexión con diferentes tipos de redes y una multitud de servicios nuevos y existentes.

Ofrece servicios personalizados completamente convergentes (voz, datos y multimedia) a velocidades de datos de hasta 100 Mbps y acceso móvil generalizado para:

Televisión móvil de alta resolución.
Telefonia ip
Servicios de juego
Videoconferencia
Televisión 3D

Las versiones mejoradas de las tecnologías actuales cubren GSM, GPRS, CDMA, IMT-2000, W-CDMA, CDMAone, LAN inalámbricas y Bluetooth están integradas en 4G. Se espera la transmisión de audio / video de alta calidad de extremo a extremo del Protocolo de Internet.

Las versiones de Mobile LTE (Evolución a Largo Plazo) y WiMAX (Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas) al unísono son compatibles con una tasa de bits máxima de 1 Gbit / s, son de marca 4G por los proveedores de servicios, pero no hay un cumplimiento completo de IMT-Advanced.

El objetivo principal de 4G LTE era lograr una alta movilidad y conectividad global.

La red IP Core se desarrolla aún más para soportar altas velocidades de datos, servicios avanzados de aplicaciones y administración de redes de radio e IP de manera más eficiente y tiene requisitos mucho más exigentes.

La tecnología de radio de espectro ensanchado que se utilizó en 3G se reemplaza por:

Transmisión multiportadora OFDMA (acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal).
Estratagema FDE (Ecualización de Dominio de Frecuencia).

Como resultado, transfiere velocidades de bits muy altas sin verse afectado por una inmensa propagación de radio por múltiples rutas.

Para las comunicaciones MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), la tasa de bits máxima se mejora aún más mediante el uso de matrices de antenas inteligentes. Se utiliza una modulación de orden superior hasta 64 QAM y MBMS (servicios de difusión múltiple de difusión multimedia) para la difusión.

Diferencias clave entre la tecnología 3G y 4G

Los puntos que se cubren a continuación presentan la diferencia entre la tecnología 3G y 4G:

Cuando se trata del ancho de banda de datos, 3G proporciona 21 Mbps y 4G ofrece un ancho de banda de datos máximo de 1 Gbps.
La velocidad de carga máxima de 3G es de 5 Mbps, mientras que 500 Mbps es la velocidad de carga más alta de 4G.
La tasa de descarga más alta de 3G es de 21 Mbps. A diferencia de 4G ofrece una tasa de descarga máxima de 1 Gbps.
3G utiliza la conmutación de paquetes para la transmisión de datos. Por otro lado, tanto el cambio de paquetes como el de mensajes se utilizan en 4G.
En 4G, se utiliza la arquitectura de red híbrida. Por el contrario, 3G utiliza una red basada en células de área amplia.
CDMA se emplea en 3G. En contra, 4G utiliza OFDMA (Acceso Múltiple por División de Frecuencia Ortogonal).
La gestión del traspaso se realiza verticalmente en 3G, pero en 4G se realiza tanto vertical como horizontalmente.
Red completa basada en IP es compatible con 4G. Sin embargo, en el caso de 3G, se basa en circuitos y paquetes.

Arquitectura 3G / UMTS

Las partes constituyentes de la red 3G UMTS son

• Estación móvil: podría ser algo así como teléfonos móviles, pestañas o computadoras habilitados para voz y datos que podrían usarse como usuario final.

• RAN (red de acceso de radio) : consiste en estaciones base y un controlador de acceso de radio que cierra la brecha entre Mobile Station y Core Network. También controla y administra la interfaz aérea para toda la red.

• CN (Core Network) : Proporciona el procesamiento y la gestión principales de los subsistemas. La arquitectura de la red 3G UMTS se migra de GSM con algunas mejoras en los elementos de la red central.

La red central se clasifica en dos partes, es decir, dominio de conmutación de circuitos y dominio de conmutación de paquetes.

Dominio de circuito conmutado : utiliza una red de circuito conmutado en la que se proporciona un enlace o canal dedicado para un determinado intervalo de tiempo para el conjunto de usuarios. Los dos bloques que se muestran en Dominio Conmutado de Circuito son:
- MSC - Mobile Switching Center gestiona las llamadas de circuitos conmutados.
- GMSC - Gateway MSC actúa como un intermediario entre redes externas e internas.
Dominio de paquetes conmutados : utiliza una red IP donde las IP son responsables de transmitir y recibir datos entre dos o más dispositivos. Los dos bloques que se muestran en el dominio de cambio de paquetes son:
- SGSN (Servidor del nodo de soporte GPRS) : Las diversas funciones proporcionadas por SGSN son la gestión de la movilidad, la gestión de sesiones, la facturación y la comunicación con otras áreas de la red.
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : puede considerarse como un enrutador muy complejo y maneja las operaciones internas entre las redes de conmutación de paquetes externas y la red de conmutación de paquetes UMTS.

IMS (IP Multimedia Subsystem) : es un marco arquitectónico que suministra servicios multimedia IP.

Arquitectura 4G LTE

Las partes constituyentes de la red 4G LTE son

Equipo de usuario (UE) : podría ser cualquier dispositivo capaz de establecer funciones de comunicación como teléfonos móviles, pestañas, computadoras, etc.
Red de acceso de radio terrestre UMTS evolucionada (E-UTRAN): controla la comunicación de radio entre el equipo de usuario y el EPC. LTE mobile puede conectarse con una sola estación celular y una estación base a la vez. Principales operaciones realizadas por EBS (Estación Base Evolucionada).
- Las funciones de procesamiento analógico y digital de la interfaz aérea LTE se utilizan para transmitir y recibir transmisiones de radio a todos los dispositivos habilitados para LTE.
- Maneja la operación de bajo nivel enviando los mensajes y comandos de señalización.
Evolved Packet Core (EPC) : se comunica con redes de paquetes de datos internas y externas y con el subsistema multimedia IP. Se compone de los siguientes bloques:
- HSS: Home Subscriber Server contiene toda la información sobre todos los suscriptores del operador de red en una base de datos central.
- MME: Mobility Management Entity maneja la operación de alto nivel mediante los mensajes de señalización y HSS.
- S-GW: Signaling Gateway realiza el anclaje de movilidad y envía datos entre la puerta de enlace de PDN y la estación base.
- P-GW: La puerta de enlace de la red de datos en paquetes se comunica con las interfaces que emplean PDN. Realiza operaciones como la asignación de direcciones IP y el filtrado de paquetes.
- PCRF: La función de reglas de política y carga es responsable de controlar las operaciones de carga basadas en el flujo en la función de cumplimiento de control de políticas (PCEF) y la toma de decisiones de control de políticas.

Ventajas de 3G

Emplea bandas de frecuencia 2G con anchos de banda de hasta 230 MHz para lograr roaming global y multiservicios.
Canal de radio de banda ancha para admitir servicios de alta velocidad. El canal del operador de radio utiliza un ancho de banda de hasta 20M, que improvisa la velocidad de chip y el desvanecimiento de varias rutas.
En el canal de banda ancha, la calidad del negocio se puede controlar aplicando multiplexación de tiempo y reutilización de código. Se seleccionan diferentes factores de propagación, diversas tasas de necesidad de diferentes QOS que pueden mapearse en el canal de banda ancha para realizar la transmisión multiservicio y multifrecuencia .
Para mejorar el rendimiento del canal de transmisión de enlace descendente, se aplica la tecnología de control de potencia de bucle cerrado rápido.
Para ajustar la potencia de forma adaptativa, disminuir la autointerferencia del sistema y mejorar la sensibilidad del receptor y aumentar la capacidad del sistema, se implementan matrices de antenas adaptativas en la estación base 3G.
WCDMA, que comprende principalmente los dos aspectos siguientes, es decir, codificación de canales y control de potencia.
La tecnología de conmutación es necesaria para la comunicación de terminales y redes móviles cuando las terminales no son estables y cambian su posición de la cobertura de una estación base a otra estación base.

Ventajas de 4G

Retrasos reducidos tanto para el establecimiento de la conexión como para la latencia de transmisión .
Aumento del rendimiento de datos del usuario.
Aumento de la velocidad de bits del borde de la celda .
Coste por bit minimizado empleando eficiencia espectral mejorada.
Arquitectura de red simplificada.
Movilidad ininterrumpida incluso entre diferentes tecnologías de acceso por radio .
Consumo de energía razonable para el dispositivo móvil.
Minimiza el costo del equipo ya que elimina la necesidad de un ecualizador de frecuencia costoso en el receptor.
Proporciona servicios de seguridad integrados .

Limitaciones de 3G

El costo de la infraestructura celular, la actualización de las estaciones base es muy alto.
El roaming y el trabajo de datos / voz en conjunto aún no se han implementado.
La utilización de energía es alta.
Necesita estaciones base de corta distancia y son caras.

Limitaciones de 4G

La coordinación de la ubicación y la coordinación de recursos para agregar nuevos dispositivos no es adecuada.
Las llamadas y servicios de voz limitados se pueden manejar una vez.
Al ser un servicio de datos concentrado, requiere un amplio ancho de banda.
No proporciona buenos servicios en áreas rurales debido a los requisitos de la red inalámbrica y la red 4G no se ha expandido bien en esas áreas.

Conclusión

Las tecnologías 4G proporcionan mejores servicios en comparación con las tecnologías 3G; en términos de rendimiento de datos, tasa de bits de borde de celda, costo, movilidad, consumo de energía para dispositivos móviles. Sin embargo, hay algunos problemas de compatibilidad en 4G.