3G, 4G ja 5G : Sukupolvesta seuraavaan

Abstract

Opinnäytetyöni aiheena oli tutkia langatonta tiedonsiirtoa, mobiiliteknologioiden käsit-teitä ja kehitysvaiheita. Aiheen tähän sain koulutuspäällikkö Ari Rantalalta. Tämä aihe vaikutti haastavalta ja mielenkiintoiselta.

Opinnäytetyöni alussa on kuvaus langattomasta tiedonsiirrosta, sukupolvien kehitykses-tä, antenniteknologiasta ja modulaatiosta. Tätä seuraa lyhyt selvitys mihin tiedonsiirto-nopeudet perustuvat. Tämän jälkeen on kerrottu 3G -, 4G – ja 5G teknologioista ja mää-ritelmistä yleistä tietoa sekä 3G - ja 4G teknologioiden historiaa ja näiden tiedonsiirto-nopeuksia. Lopussa on vielä lyhyesti vertailtu eroja 3G - ja 4G tekniikoiden välillä.

Tärkeimmät tiedonsiirtonopeuteen vaikuttavat tekijät ovat modulaatio ja antennien lu-kumäärä. Ilman useaa antennia ei pystyttäisi lähettämään suurta määrää dataa monella eri kanavalla. Modulaation avulla voidaan vielä olennaisesti nostaa lähetettävien bittien lukumäärää.

3G - ja 4G teknologioista ja määritelmistä tunnetaan parhaiten GPRS, UMTS, HSPA, HSPA+, WiMAX ja LTE tekniikat. Vähemmän tunnettuja teknologioita ja määritelmiä ovat FOMA, GAN/UMA ja UMB tekniikat. Jokaisesta 3G – ja 4G tekniikasta tai määri-telmästä on ensin kerrottu yleistä sen tekniikasta ja historiasta siten datansiirtonopeuk-sista sekä taajuuksista.

Kolmannen – ja neljännen sukupolven välinen ero ei ole suuri, mutta kuitenkin verratta-essa 3G:n ja 4G:n ensimmäisiä standardeja on näiden välillä huomattava ero. Tulevan 5G-tekniikan tuomat parannukset voivat asettaa selvemmän rajan neljännen ja viidennen sukupolven välille.

Langattomat tiedonsiirtoverkot tulevat korvaamaan kaapeliyhteydet, koska langattomien verkkojen tiedonsiirtonopeudet ja viiveet eivät enää rajoita näiden käyttöä. Lisäksi lan-gattomien verkkojen tiedonsiirtokeskusten ylläpitokustannukset ovat pienemmät.

Topic of this bachelor’s degree thesis was to study wireless communication, mobile technologies concepts and stages of development. I got this topic from training manager - Ari Rantala. This topic seemed challenging and interesting.

Beginning of thesis is description of mobile data transfer, the development of genera-tions, antenna technology and modulation. This is followed by a brief explanation of data transfer speeds are based. After that there is a part where 3G-, 4G- and 5G technol-ogies and specifications, as well as general information of 3G- and 4G technologies history and data transfer speed. At the end there is brief comparison of differences be-tween 3G- and 4G technologies.

The main factors affecting to data transfer is modulation and number of antennas. Using multiple-antennas improves end-to-end network throughput. Modulation can increase substantially the transmission bits.

Best known technologies of 3G- and 4G technologies are GPRS, UMTS, HSPA, HSPA+, WiMAX and LTE technologies. Less known technologies and specifications are FOMA, GAN/UMA.

Between third- and fourth generation there is not great difference, but comparing differ-ence between third generation first specification and fourth generation first there is greater gap. Maybe coming fifth generation will make clear line between fourth - and fifth generation.

Wireless data networks will replace the cable connections networks, because data trans-fer speed and delays are no longer restricting use of wireless technology. Also wireless networks have much smaller maintenance costs.