Fernmeldetürme. Crippe/iStock
Am 22. Februar 2022, AT&T soll abgeschaltet werden sein 3G-Mobilfunknetz. T-Mobile soll am 1. Juli 2022 abgeschaltet werden, und Verizon soll am 31. Dezember 2022 nachziehen.
Die überwiegende Mehrheit der in Betrieb befindlichen Mobiltelefone wird in 4G/LTE-Netzen betrieben, und die Welt hat mit dem Übergang zu 5G begonnen, aber bis zu 10 Millionen Telefonein den USA immer noch auf 3G-Dienste angewiesen. Darüber hinaus funktionieren die Mobilfunknetze von einige ältere Geräte wie Kindles, iPads und Chromebooks sind an 3G-Netzwerke gebunden. Ebenso sind einige ältere mit dem Internet verbundene Systeme wie Haussicherheit, Autonavigation, Unterhaltungssysteme und Solarpanel-Modems 3G-spezifisch. Verbraucher müssen aktualisieren oder ersetzen diese Systeme.
Also, warum schalten die Telekommunikationsanbieter ihre 3G-Netze ab? Als Elektroingenieur, der studiert drahtlose Kommunikation, kann ich erklären. Die Antwort beginnt mit dem Unterschied zwischen 3G und späteren Technologien wie 4G/LTE und 5G.
Stellen Sie sich einen Familienausflug vor. Ihr Ehepartner arrangiert am Telefon Aktivitäten am Zielort, Ihre Tochter im Teenageralter streamt Musik und chattet mit ihren Freunden auf ihrem Telefon, und ihr jüngeres Geschwisterchen spielt mit seinen Freunden ein Online-Spiel. AllesDiese separaten Gespräche und Datenströme werden scheinbar gleichzeitig über das Mobilfunknetz kommuniziert. Sie nehmen das wahrscheinlich als selbstverständlich hin, aber haben Sie sich jemals gefragt, wie das Mobilfunksystem all diese Aktivitäten gleichzeitig und vom selben Auto aus bewältigen kann?
Kommunikation all dieser Nachrichten
Die Antwort ist ein technologischer Trick namens Mehrfachzugriff. Stellen Sie sich vor, Sie verwenden ein Blatt Papier, um Nachrichten an 100 verschiedene Freunde zu schreiben, eine private Nachricht für jedenAlle Nachrichten sind übereinander geschrieben, aber Sie haben ein spezielles Set Stifte mit unterschiedlichen Farben, mit denen Sie jede Nachricht in einer einzigartigen Farbe schreiben können, und jeder Ihrer Freunde hat eine spezielle Brille, die nur die Farbe zeigtfür diese Person bestimmt.
Die Anzahl der Farbstifte ist jedoch festgelegt. Wenn Sie also Nachrichten an mehr Personen senden möchten, als Sie Farbstifte haben, müssen Sie anfangen, Farben zu mischen. Wenn jetzt ein Freund seine Speziallinsen anwendet, wird er es tuneinen kleinen Teil der Nachrichten für andere Freunde sehen. Sie werden nicht genug sehen, um die anderen Nachrichten zu lesen, aber die Überschneidung könnte ausreichen, um die für sie bestimmte Nachricht zu verwischen, was das Lesen erschwert.
Die von 3G-Netzwerken verwendete Mehrfachzugriffstechnologie heißt Code Division Multiple Access oder CDMA. Sie wurde vom Qualcomm-Gründer erfunden.Irwin M. Jacobs mit mehreren anderen prominenten Elektroingenieuren. Die Technik basiert auf dem Konzept des Spreizspektrums, eine Idee, die sein kann bis ins frühe 20. Jahrhundert zurückverfolgt. Jacobs' Papier von 1991zeigte, dass CDMA die Mobilfunkkapazität der damaligen Systeme um ein Vielfaches erhöhen kann.
CDMA ermöglicht es allen Mobilfunkbenutzern, ihre Signale zu jeder Zeit und auf allen Frequenzen zu senden und zu empfangen. Wenn also 100 Benutzer ungefähr zur gleichen Zeit einen Anruf tätigen oder den Mobilfunkdienst nutzen möchten, überlappen sich ihre 100 Signale über das gesamte MobilfunknetzSpektrum für die gesamte Zeit, in der sie kommunizieren.
Die überlappenden Signale erzeugen Interferenzen. CDMA löst das Interferenzproblem, indem es jedem Benutzer eine eindeutige Signatur gibt: eine Codesequenz, die verwendet werden kann, um das Signal jedes Benutzers wiederherzustellen. Der Code entspricht der Farbe in unserer Papieranalogie. Wenn es auch so istviele Benutzer gleichzeitig auf dem System, können sich die Codes überschneiden. Dies führt zu Interferenzen, die sich mit zunehmender Anzahl von Benutzern verschlimmern.
Zeitscheiben und Spektrum
Anstatt Benutzern jederzeit die gemeinsame Nutzung des gesamten Mobilfunkspektrums zu ermöglichen, teilen andere Mehrfachzugriffstechniken den Zugriff nach Zeit oder Frequenz auf. Die zeitliche Aufteilung erzeugt Zeitschlitze. Jede Verbindung kann über mehrere zeitlich verteilte Zeitschlitze dauern, aber jedes MalSlot ist so kurz – eine Frage von Millisekunden – dass der Handynutzer die Unterbrechungen durch wechselnde Zeitschlitze nicht wahrnimmt. Die Verbindung scheint kontinuierlich zu sein. Diesmal ist die Slicing-Technik Time-Division Multiple Access TDMA.
Die Teilung kann auch in der Frequenz erfolgen. Jeder Verbindung wird ein eigenes Frequenzband innerhalb des Mobilfunkspektrums zugewiesen, und die Verbindung ist während ihrer gesamten Dauer kontinuierlich. Diese Frequenzteilungstechnik ist der Frequenzvielfachzugriff FDMA.
In unserer Papieranalogie sind FDMA und TDMA wie das Teilen des Papiers in 100 Streifen in beiden Dimensionen und das Schreiben jeder privaten Nachricht auf einen Streifen. FDMA wären zum Beispiel horizontale Streifen und TDMA wären vertikale Streifen. Mit einzelnen Streifen, alle Nachrichten werden getrennt.
4G/LTE- und 5G-Netzwerke verwenden Orthogonal Frequency Division Multiple Access OFDMA, eine hocheffiziente Kombination aus FDMA und TDMA. In der Papieranalogie ist OFDMA wie das Zeichnen von Streifen entlang beider Dimensionen, wodurch das gesamte Papier in viele Quadrate unterteilt wird, undJedem Benutzer entsprechend seinem Datenbedarf einen anderen Satz von Quadraten zuweisen.
Ende der Leitung für 3G
Jetzt haben Sie ein grundlegendes Verständnis für den Unterschied zwischen 3G und dem späteren 4G/LTE und 5G. Sie könnten sich immer noch fragen, warum 3G abgeschaltet werden muss. Es stellt sich heraus, dass aufgrund dieser Unterschiede in der Zugangstechnologie die beiden Netzewerden mit völlig unterschiedlichen Geräten und Algorithmen erstellt.
3G-Handys und -Basisstationen arbeiten in einem Breitbandsystem, d. h. sie nutzen das gesamte Mobilfunkspektrum. 4G/LTE und 5G arbeiten in Schmalband- oder Multi-Carrier-Systemen, die Teile des Spektrums nutzen. Diese beiden Systeme benötigen völlig unterschiedliche Sätze vonHardware, von der Antenne am Mobilfunkmast bis hin zu den Komponenten in Ihrem Telefon.
Wenn Ihr Telefon also ein 3G-Telefon ist, kann es keine Verbindung zu einem 4G/LTE- oder 5G-Turm herstellen. Die Mobilfunkanbieter halten ihre 3G-Netzwerke lange Zeit am Laufen, während sie ein vollständig separates Netzwerk mit neuer Turmausrüstung aufbauen undWartung neuer Mobiltelefone mit 4G/LTE und 5G. Stellen Sie sich vor, Sie tragen die Kosten für den gleichzeitigen Betrieb zweier separater Netzwerke für denselben Zweck. Irgendwann muss eines gehen. Und jetzt, da die Netzbetreiber ernsthaft damit beginnen, 5G-Systeme einzusetzen,diese Zeit ist für 3G gekommen.
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