СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ 4G И 5G: АРХИТЕКТУРА, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Аннотация

В статье представлен подробный анализ эволюции мобильной связи от 1G до 5G с акцентом на различия между технологиями 4G и 5G. Рассматриваются основные параметры: скорость передачи данных, задержка, пропускная способность, спектральная эффективность, архитектура сетей, диапазоны частот и особенности физического уровня. Приведены таблицы, сравнивающие ключевые характеристики, стандарты и технические особенности. Особое внимание уделяется архитектуре 5G, частотным диапазонам (FR1 и FR2), модуляционным схемам и особенностям NR (New Radio). Статья подчеркивает ключевые преимущества 5G в обеспечении высокой скорости, сверхнизкой задержки и плотности подключений, необходимых для реализации концепций Интернета вещей (IoT), автономного транспорта и индустрии 4. 0. Ключевые слова: 4G, 5G, мобильная связь, NR, задержка, скорость передачи данных, спектральная эффективность, архитектура сети, диапазон частот, LTE, FR1, FR2, NSA, SA, IP-сеть, NR модем, базовая станция В последние несколько десятилетий телекоммуникационная отрасль переживает стремительный рост. Стандарты беспроводной мобильной связи вносят основной вклад. Этот рост сменился многими поколениями 1G, 2G, 3G, 4G и 5G. Каждое из этих поколений отличается от другого различными беспроводными технологиями, скоростями передачи данных, методами модуляции, пропускной способностью и функциями. 1G – Система мобильной связи первого поколения: Пропускная способность данных: 2 Кбит/с; Технология: аналоговая беспроводная; Стандарт: усилители; Мультиплексирование: FDMA; Тип коммутации: контурная; Услуга: только голосовая; Основная сеть: ТСОП; Частота: от 800 до 900 МГц. Таблица 1 Технические 4G 5G 230 SCIENCE SHINE INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL Issue 12(47), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 31.05.2025 Характеристики Полная форма Четвертое поколение Пятое поколение Пиковая 1 Гбит/с 10 Гбит/с скорость передачи данных Пропускная От 2 Мбит/с до 1 Гбит/с 1 Гбит/с и выше в способность зависимости от потребности данных Спектральная 30 бит/с/ Гц 120 бит/с / Гц эффективность TTI (временной 1 мс Изменение (от 100 мкс (мин. интервал ) до 4 мс передачи) Задержка 10 мс (радио) 1 мс (радио) Мобильность 350 Км / ч 500 Км / ч Плотность 1000 / Км2 1000000 / Км2 подключения Диапазон частот от 2 до 8 ГГц от 3 до 300 ГГц стандарты Конвергенция всех видов CDMA и BDMA доступа, включая OFDMA, MC–CDMA, network–LMPS Технологии единый IP, бесшовная Унифицированный IP, интеграция бесшовная интеграция широкополосной локальной широкополосной локальной сети / WAN / PAN и WLAN сети / WAN / PAN / WLAN и передовые технологии, основанные на OFDM– модуляции, используемой в 5G Обслуживание Динамический доступ к Динамический доступ к информации, носимые информации, настраиваемые устройства, потоковая устройства, потоковая передача HD, глобальный передача в формате HD, роуминг любые запросы пользователей 231 SCIENCE SHINE INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL Issue 12(47), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 31.05.2025 Множественный CDMA CDMA, BDMA доступ Основная сеть Вся IP–сеть Более плоская IP–сеть, взаимодействие с сетью 5G (5G–NI) Передача Горизонтальная и Горизонтальная и обслуживания вертикальная вертикальная Инициирование с год выпуска–2010 год выпуска–2015 2G – Система мобильной связи второго поколения: Пропускная способность данных: 10 Кбит/с; Технология: цифровая беспроводная связь; Стандарт: CDMA, TDMA, GSM; Мультиплексирование: TDMA, CDMA; Тип коммутации: контурная; Услуга: передача голоса и данных; Основная сеть: PSTN; Поддерживаемая передача: горизонтальная; Частота: от 850 МГц до 1900 МГц (GSM) и от 825 МГц до 849МГц (CDMA). В следующих разделах упоминается разница между 2, 5G и 2, 75G. 2. 5G Пропускная способность данных: 200 Кбит/с; Технология: GPRS; Стандарт: Поддерживаемые TDMA/GSM; Мультиплексирование: TDMA, CDMA; Тип коммутации: пакетный коммутатор; Основная сеть: GSM TDMA; Частота: от 850 МГц до 1900 МГц. 2. 75G Пропускная способность: 473 Кбит/с; Технология: EDGE; Стандарт: GSM, CDMA; Мультиплексирование: TDMA, CDMA; Тип коммутации: пакетный коммутатор; Частота: от 850 МГц до 1900 МГц. 3G – Система мобильной связи третьего поколения. Пропускная способность: 384 Кбит/с; Технология: широкополосная связь/IP–технология, FDD и TDD; Стандарт: CDMA, WCDMA, UMTS, CDMA2000; Мультиплексирование: CDMA; Тип коммутации: пакетная и коммутационный коммутатор; Услуга: Высокоскоростная передача голоса, данных и видео; Основная сеть: пакетная сеть; Передача: горизонтальная; Частота: 1, 6–2, 5 ГГц. 3. 5G Пропускная способность данных: 2 Мбит/с; Технология: GSM/3GPP; Стандарт: HSDPA/HSUPA; Мультиплексирование: CDMA; Тип коммутации: пакетный коммутатор; Тип услуги: Высокоскоростная передача голоса/данных видео Основная сеть: GSM, TDMA; Передача: горизонтальная; Частота: от 1, 6 до 2, 5 ГГц. 3. 75G Пропускная способность данных: 30 Мбит/с; Стандарт: 1XEVDO; Мультиплексирование: CDMA; Тип коммутации: пакетный коммутатор; 232 SCIENCE SHINE INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL Issue 12(47), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 31.05.2025