4G - 4G

Acest articol este despre standardul de acces la internet mobil. Pentru alte utilizări, a se vedea 4G (dezambiguizare) .

Parte a unei serii pe
Generații de telefoane mobile
Telecomunicații mobile
Analogic
Digital

4G este a patra generație de tehnologie de rețea celulară în bandă largă , care urmează 3G și precedentă 5G . Un sistem 4G trebuie să ofere capabilități definite de ITU în IMT Advanced . Aplicațiile potențiale și actuale includ acces web mobil modificat , telefonie IP , servicii de jocuri, TV mobil de înaltă definiție , conferințe video și televiziune 3D .

Primul standard WIMAX a fost implementat comercial în Coreea de Sud în 2006 și de atunci a fost implementat în majoritatea părților lumii.

Primul standard Long Term Evolution (LTE) a fost implementat comercial în Oslo, Norvegia și Stockholm, Suedia în 2009 și de atunci a fost implementat în majoritatea părților lumii. Cu toate acestea, s-a dezbătut dacă versiunile de primă versiune ar trebui considerate 4G LTE. Standardul celular fără fir 4G a fost definit de Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (UIT) și specifică caracteristicile cheie ale standardului, inclusiv tehnologia de transmisie și viteza datelor.

Fiecare generație de tehnologie celulară wireless a introdus viteze crescute de lățime de bandă și capacitate de rețea. Utilizatorii 4G obțin viteze de până la 100 Mbps, în timp ce 3G promite doar o viteză maximă de 14 Mbps.

Prezentare tehnică

În noiembrie 2008, Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor - Sectorul comunicațiilor radio (ITU-R) a specificat un set de cerințe pentru standardele 4G, denumite specificația International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced), stabilind cerințele de viteză maximă pentru serviciul 4G la 100 megabiți pe a doua (Mbit / s) (= 12,5 megabiți pe secundă) pentru comunicații cu mobilitate ridicată (cum ar fi de la trenuri și mașini) și 1 gigabit pe secundă (Gbit / s) pentru comunicații cu mobilitate redusă (cum ar fi pietoni și utilizatori staționari).

Deoarece versiunile de primă versiune ale Mobile WiMAX și LTE acceptă o rată de vârf de vârf de mult mai mică de 1 Gbit / s, acestea nu sunt pe deplin compatibile cu IMT-Advanced, dar sunt adesea marca 4G de către furnizorii de servicii. Potrivit operatorilor, o generație a rețelei se referă la implementarea unei noi tehnologii care nu sunt compatibile cu versiunile anterioare. La 6 decembrie 2010, ITU-R a recunoscut că aceste două tehnologii, precum și alte tehnologii dincolo de 3G care nu îndeplinesc cerințele IMT-Advanced, ar putea fi totuși considerate „4G”, cu condiția să reprezinte precursori ai conformității IMT-Advanced versiuni și „un nivel substanțial de îmbunătățire a performanței și a capacităților în ceea ce privește sistemele inițiale de a treia generație implementate acum”.

Mobile WiMAX Release 2 (cunoscut și sub denumirea de WirelessMAN-Advanced sau IEEE 802.16m ) și LTE Advanced (LTE-A) sunt versiuni compatibile înapoi IMT-Advanced ale celor două sisteme de mai sus, standardizate în primăvara anului 2011 și viteze promițătoare în ordine de 1 Gbit / s. Serviciile erau așteptate în 2013.

Spre deosebire de generațiile anterioare, un sistem 4G nu acceptă serviciul tradițional de telefonie cu comutare de circuite, ci se bazează în schimb pe toate comunicațiile bazate pe protocolul Internet (IP), cum ar fi telefonia IP . După cum se vede mai jos, tehnologia radio cu spectru larg utilizat în sistemele 3G este abandonată în toate sistemele candidate 4G și înlocuită de transmisie OFDMA multi-purtătoare și alte scheme de egalizare a domeniului de frecvență (FDE), făcând posibilă transferul de rate de biți foarte mari, în ciuda extinderii extinse propagare radio pe mai multe căi (ecouri). Rata de biți de vârf este îmbunătățită și mai mult de rețelele de antene inteligente pentru comunicații cu intrări multiple cu ieșiri multiple (MIMO).

fundal

În domeniul comunicațiilor mobile, o „generație” se referă, în general, la o schimbare a naturii fundamentale a serviciului, tehnologie de transmisie care nu este compatibilă înapoi, rate de biți de vârf mai mari, noi benzi de frecvență, lățime de bandă de frecvență a canalului mai mare în Hertz și capacitate pentru mai multe transferuri simultane de date ( eficiență spectrală mai mare a sistemului în biți / secunde / Hz / site).

Noile generații mobile au apărut aproximativ la fiecare zece ani de la prima mutare din 1981 de transmisie analogică (1G) în digitală (2G) în 1992. A fost urmată, în 2001, de suport multi-media 3G, transmisie de spectru răspândit și un bit de vârf minim o rată de 200 kbit / s , în 2011/2012, urmată de 4G „real”, care se referă la toate rețelele comutate de pachete cu protocol Internet (IP) care oferă acces mobil ultra-bandă largă (viteză gigabit).

În timp ce ITU a adoptat recomandări pentru tehnologii care ar fi utilizate pentru viitoarele comunicații globale, ele nu efectuează ele însele munca de standardizare sau dezvoltare, bazându-se pe munca altor organisme standard precum IEEE, WiMAX Forum și 3GPP.

La mijlocul anilor 1990, organizația de standardizare ITU-R a lansat cerințele IMT-2000 ca cadru pentru standardele care ar trebui considerate sisteme 3G , care necesită o rată de vârf de 200 kbit / s. În 2008, ITU-R a specificat cerințele IMT Advanced (International Mobile Telecommunications Advanced) pentru sistemele 4G.

Cel mai rapid standard bazat pe 3G din familia UMTS este standardul HSPA + , care este disponibil comercial din 2009 și oferă 28 Mbit / s în aval (22 Mbit / s în amonte) fără MIMO , adică cu o singură antenă, iar în 2011 a accelerat până la Viteză de vârf de 42 Mbit / s în aval utilizând fie DC-HSPA + (utilizare simultană a doi purtători UMTS de 5 MHz), fie 2x2 MIMO. În teorie, sunt posibile viteze de până la 672 Mbit / s, dar nu au fost încă implementate. Cel mai rapid standard bazat pe 3G din familia CDMA2000 este EV-DO Rev. B , care este disponibil din 2010 și oferă 15,67 Mbit / s în aval.

Frecvențe pentru rețelele 4G LTE

Vezi aici: benzile de frecvență LTE

IMT-Cerințe avansate

Acest articol se referă la 4G care utilizează IMT-Advanced ( International Mobile Telecommunications Advanced ), așa cum este definit de ITU-R . Un sistem celular IMT-Advanced trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

  • Să se bazeze pe o rețea cu pachete IP.
  • Au rate de date de vârf de până la aproximativ 100  Mbit / s pentru mobilitate ridicată, cum ar fi accesul mobil și până la aproximativ 1  Gbit / s pentru mobilitate redusă, cum ar fi accesul wireless nomad / local.
  • Fiți capabil să partajați dinamic și să utilizați resursele de rețea pentru a sprijini mai mulți utilizatori simultani pe celulă.
  • Utilizați lățimi de bandă de canal scalabile de 5-20 MHz, opțional până la 40 MHz.
  • Au o eficiență spectrală de legătură de vârf de 15  biți / s · Hz în legătura descendentă și 6,75  biți / s · Hz în legătura ascendentă (ceea ce înseamnă că 1  Gbit / s în legătura descendentă ar trebui să fie posibilă pe o lățime de bandă mai mică de 67 MHz).
  • Eficiența spectrală a sistemului este, în cazuri interioare, 3  bit / s · Hz · celulă pentru legătura descendentă și 2,25  biți / s · Hz · celulă pentru legătura ascendentă.
  • Transmisii ușoare în rețele eterogene.

În septembrie 2009, propunerile tehnologice au fost înaintate Uniunii Internaționale a Telecomunicațiilor (UIT) în calitate de candidați 4G. Practic toate propunerile se bazează pe două tehnologii:

Implementările Mobile WiMAX și prima versiune LTE au fost considerate în mare măsură o soluție stopgap care ar oferi un impuls considerabil până când WiMAX 2 (pe baza specificației 802.16m) și LTE Advanced vor fi implementate. Versiunile standard ale acestuia din urmă au fost ratificate în primăvara anului 2011.

Primul set de cerințe 3GPP pentru LTE Advanced a fost aprobat în iunie 2008. LTE Advanced a fost standardizat în 2010 ca parte a versiunii 10 a specificației 3GPP.

Unele surse consideră implementările LTE și Mobile WiMAX de primă versiune ca pre-4G sau aproape 4G, deoarece nu respectă pe deplin cerințele planificate de 1  Gbit / s pentru recepția staționară și 100  Mbit / s pentru mobil.

Confuzia a fost cauzată de unii operatori de telefonie mobilă care au lansat produse publicitate ca 4G, dar care, potrivit unor surse, sunt versiuni pre-4G, denumite în mod obișnuit 3.9G, care nu respectă principiile definite de ITU-R pentru standardele 4G, dar astăzi poate fi numit 4G conform UIT-R. Vodafone Netherlands, de exemplu, a promovat LTE ca 4G, în timp ce LTE Advanced ca serviciul lor „4G +”. Un argument comun pentru a marca sistemele 3.9G ca generație nouă este acela că acestea folosesc benzi de frecvență diferite de tehnologiile 3G; că se bazează pe o nouă paradigmă a interfeței radio; și că standardele nu sunt compatibile cu 3G, în timp ce unele dintre standarde sunt compatibile cu versiunile conforme cu IMT-2000 ale acelorași standarde.

Standarde de sistem

Standarde 4G conforme IMT-2000

Începând din octombrie 2010, Grupul de lucru 5D al UIT-R a aprobat două tehnologii dezvoltate în industrie (LTE Advanced și WirelessMAN-Advanced) pentru includerea în programul ITU International Mobile Telecommunications Advanced (programul IMT-Advanced ), care se concentrează pe sistemele de comunicații globale care va fi disponibil peste câțiva ani.

LTE Advanced

Vezi și: § 3GPP Long Term Evolution (LTE)

LTE Advanced (Long Term Evolution Advanced) este un candidat pentru standardul IMT-Advanced , prezentat oficial de către organizația 3GPP către ITU-T în toamna anului 2009 și se așteaptă să fie lansat în 2013. Obiectivul 3GPP LTE Advanced este de a atinge și depășește cerințele UIT. LTE Advanced este în esență o îmbunătățire a LTE. Nu este o tehnologie nouă, ci mai degrabă o îmbunătățire a rețelei LTE existente. Această cale de upgrade face ca furnizorii să ofere LTE mai eficient din punct de vedere al costurilor și apoi să facă upgrade la LTE Advanced, care este similar cu upgrade-ul de la WCDMA la HSPA. LTE și LTE Advanced vor folosi, de asemenea, spectre suplimentare și multiplexare pentru a-i permite să atingă viteze mai mari de date. Transmisia multipunct coordonată va permite, de asemenea, o capacitate mai mare a sistemului pentru a ajuta la gestionarea vitezei îmbunătățite a datelor.

Viteze de date LTE-Advanced
LTE Advanced
Descărcare de vârf 1000 Mbit / s
Încărcare maximă 0500 Mbit / s

IEEE 802.16m sau WirelessMAN-Advanced

Evoluția IEEE 802.16m sau WirelessMAN-Advanced (WiMAX 2) din 802.16e este în curs de dezvoltare, cu obiectivul de a îndeplini criteriile IMT-Advanced de 1 Gbit / s pentru recepția staționară și 100 Mbit / s pentru recepția mobilă.

Versiuni Forerunner

3GPP Long Term Evolution (LTE)

Vezi și: § LTE Advanced
Modem Samsung LTE de marcă Telia
Huawei 4G + Dual Band Modem

Tehnologia pre-4G 3GPP Long Term Evolution (LTE) este adesea denumită „4G - LTE”, dar prima versiune LTE nu este pe deplin conformă cu cerințele IMT-Advanced. LTE are o capacitate teoretică de rată de biți netă de până la 100 Mbit / s în legătura descendentă și 50 Mbit / s în legătura ascendentă dacă se utilizează un canal de 20 MHz - și mai mult dacă intrarea multiplă cu ieșire multiplă (MIMO), adică matrice de antene , sunt utilizate.

Interfața radio fizică a fost într-un stadiu incipient numit High Speed OFDM Packet Access (HSOPA), denumit acum Evolved UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRA). Primele dongle USB LTE nu acceptă nicio altă interfață radio.

Primul serviciu LTE disponibil public din lume a fost deschis în cele două capitale scandinave, Stockholm ( sistemele Ericsson și Nokia Siemens Networks ) și Oslo (un sistem Huawei ) pe 14 decembrie 2009 și a fost marca 4G. Terminalele utilizatorului au fost fabricate de Samsung. Începând cu noiembrie 2012, cele cinci servicii LTE disponibile public în Statele Unite sunt furnizate de MetroPCS , Verizon Wireless , AT&T Mobility , US Cellular , Sprint și T-Mobile US .

T-Mobile Ungaria a lansat un test beta public (numit test de utilizator prietenos ) pe 7 octombrie 2011 și a oferit servicii comerciale 4G LTE de la 1 ianuarie 2012.

În Coreea de Sud, SK Telecom și LG U + au permis accesul la serviciul LTE de la 1 iulie 2011 pentru dispozitivele de date, care urmează să ajungă la nivel național până în 2012. KT Telecom și-a închis serviciul 2G până în martie 2012 și a finalizat serviciul LTE la nivel național cu aceeași frecvență în jur de 1,8 GHz până în iunie 2012.

În Regatul Unit, serviciile LTE au fost lansate de EE în octombrie 2012, de O2 și Vodafone în august 2013 și de Three în decembrie 2013.

Viteza datelor LTE
LTE
Descărcare de vârf 0100 Mbit / s
Încărcare maximă 0050 Mbit / s

WiMAX mobil (IEEE 802.16e)

Standardul Mobile WiMAX (IEEE 802.16e-2005) pentru accesul în bandă largă fără fir mobil (MWBA) (cunoscut și sub numele de WiBro în Coreea de Sud) are uneori marca 4G și oferă rate de date de vârf de 128 Mbit / s legătură descendentă și 56 Mbit / s legătură ascendentă peste Canalele de 20 MHz.

În iunie 2006, primul serviciu comercial WiMAX mobil din lume a fost deschis de KT în Seul , Coreea de Sud .

Sprint a început să utilizeze Mobile WiMAX, începând cu 29 septembrie 2008, marcându-l ca o rețea „4G”, chiar dacă versiunea actuală nu îndeplinește cerințele IMT Advanced pentru sistemele 4G.

În Rusia, Belarus și Nicaragua accesul la internet în bandă largă WiMax a fost oferit de o companie rusă Scartel și a fost, de asemenea, marca 4G, Yota .

Viteza datelor WiMAX
WiMAX
Descărcare de vârf 0128 Mbit / s
Încărcare maximă 0056 Mbit / s

În cea mai recentă versiune a standardului, WiMax 2.1, standardul a fost actualizat pentru a nu fi compatibil cu standardul WiMax anterior și este în schimb interschimbabil cu sistemul LTE-TDD, fuzionând efectiv standardul WiMax cu LTE.

TD-LTE pentru piața din China

Așa cum Evoluția pe termen lung (LTE) și WiMAX sunt promovate energic în industria globală a telecomunicațiilor, cea dintâi (LTE) este, de asemenea, cea mai puternică tehnologie de comunicare mobilă 4G și a ocupat rapid piața chineză. TD-LTE , una dintre cele două variante ale tehnologiilor de interfață aeriană LTE, nu este încă matură, dar mulți operatori wireless naționali și internaționali se orientează, unul după altul, către TD-LTE.

Datele IBM arată că 67% dintre operatori iau în considerare LTE, deoarece aceasta este principala sursă a pieței lor viitoare. Știrile de mai sus confirmă, de asemenea, afirmația IBM conform căreia doar 8% dintre operatori iau în considerare utilizarea WiMAX, WiMAX poate oferi cea mai rapidă transmisie de rețea către clienții săi de pe piață și ar putea provoca LTE.

TD-LTE nu este primul standard de date pentru rețeaua mobilă fără fir 4G fără fir, dar este standardul 4G din China care a fost modificat și publicat de cel mai mare operator de telecomunicații din China - China Mobile . După o serie de teste pe teren, se așteaptă să fie lansat în faza comercială în următorii doi ani. Ulf Ewaldsson, vicepreședintele Ericsson, a declarat: "Ministerul chinez al industriei și China Mobile, în al patrulea trimestru al acestui an, vor susține un test pe teren la scară largă, până atunci Ericsson va ajuta mâna". Dar, luând în considerare tendința actuală de dezvoltare, dacă acest standard susținut de China Mobile va fi recunoscut pe scară largă de piața internațională este încă discutabil.

Sisteme candidate întrerupte

UMB (fost EV-DO Rev. C)

Articol principal: Ultra Mobile Broadband

UMB ( Ultra Mobile Broadband ) a fost numele de marcă pentru un proiect 4G întrerupt în cadrul grupului de standardizare 3GPP2 pentru a îmbunătăți standardul de telefonie mobilă CDMA2000 pentru aplicațiile și cerințele următoarei generații. În noiembrie 2008, Qualcomm , sponsorul principal al UMB, a anunțat că pune capăt dezvoltării tehnologiei, favorizând în schimb LTE. Obiectivul a fost de a atinge viteze de date peste 275 Mbit / s în aval și peste 75 Mbit / s în amonte.

Flash-OFDM

La un stadiu incipient, sistemul Flash-OFDM era de așteptat să fie dezvoltat în continuare într-un standard 4G.

sistemele iBurst și MBWA (IEEE 802.20)

Sistemul iBurst (sau HC-SDMA, acces multiplu cu divizie spațială de mare capacitate) a fost într-un stadiu incipient considerat a fi un predecesor 4G. Ulterior a fost dezvoltat în continuare în sistemul Mobile Broadband Wireless Access (MBWA), cunoscut și sub numele de IEEE 802.20.

Principalele tehnologii în toate sistemele candidate

Caracteristici cheie

Următoarele caracteristici cheie pot fi observate în toate tehnologiile 4G sugerate:

  • Tehnicile de transmitere a stratului fizic sunt următoarele:
    • MIMO : Pentru a obține o eficiență spectrală extrem de ridicată prin intermediul procesării spațiale, incluzând MIMO multi-antenă și multi-utilizator
    • Egalizarea domeniului frecvenței, de exemplu , modularea multi-purtătoare ( OFDM ) în legătura descendentă sau egalizarea domeniului frecvenței cu o singură purtătoare (SC-FDE) în legătura în sus: Pentru a exploata proprietatea canalului selectiv de frecvență fără egalizare complexă
    • Multiplexarea statistică a domeniului de frecvență, de exemplu ( OFDMA ) sau (FDMA cu un singur purtător) (SC-FDMA, alias OFDMA precodificat liniar, LP-OFDMA) în legătura în sus: Rată de biți variabilă prin atribuirea diferitelor sub-canale diferiților utilizatori pe baza condițiile canalului
    • Coduri Turbo de corectare a erorilor : Pentru a minimiza SNR-ul necesar la recepție
  • Programare dependentă de canal : Pentru a utiliza canalul care variază în timp
  • Adaptarea legăturii : modulare adaptivă și coduri de corectare a erorilor
  • IP mobil utilizat pentru mobilitate
  • Femtocelule bazate pe IP (noduri de domiciliu conectate la o infrastructură fixă ​​de bandă largă de Internet)

Spre deosebire de generațiile anterioare, sistemele 4G nu acceptă telefonia cu comutare pe circuit. Standardelor IEEE 802.20, UMB și OFDM le lipsește suportul soft-handover , cunoscut și sub numele de releu cooperativ .

Multiplexare și scheme de acces

Recent, noile scheme de acces precum FDMA Orthogonal (OFDMA), FDMA Single Carrier (SC-FDMA), FDMA intercalat și CDMA multi-purtător (MC-CDMA) câștigă mai multă importanță pentru sistemele de generație următoare. Acestea se bazează pe algoritmi FFT eficienți și pe egalizarea domeniului de frecvență, rezultând un număr mai mic de multiplicări pe secundă. De asemenea, fac posibilă controlul lățimii de bandă și formarea spectrului într-un mod flexibil. Cu toate acestea, acestea necesită alocare avansată a canalelor dinamice și programare adaptivă a traficului.

WiMax folosește OFDMA în legătura descendentă și în legătură ascendentă. Pentru LTE (telecomunicații) , OFDMA este utilizat pentru legătura descendentă; în schimb, FDMA cu un singur purtător este utilizat pentru legătura ascendentă, deoarece OFDMA contribuie mai mult la problemele legate de PAPR și are ca rezultat o funcționare neliniară a amplificatoarelor. IFDMA asigură fluctuații de putere mai mici și necesită astfel amplificatoare liniare ineficiente din punct de vedere energetic. În mod similar, MC-CDMA face parte din propunerea pentru standardul IEEE 802.20 . Aceste scheme de acces oferă aceleași eficiențe ca și tehnologiile mai vechi, cum ar fi CDMA. În afară de aceasta, se pot realiza scalabilitate și rate de date mai mari.

Celălalt avantaj important al tehnicilor de acces menționate mai sus este că acestea necesită mai puțină complexitate pentru egalizarea la receptor. Acesta este un avantaj suplimentar, mai ales în mediile MIMO , deoarece transmisia multiplexării spațiale a sistemelor MIMO necesită inerent o egalizare de complexitate ridicată la receptor.

În plus față de îmbunătățirile acestor sisteme de multiplexare, sunt utilizate tehnici de modulare îmbunătățite . În timp ce standardele anterioare foloseau în mare măsură tastarea de fază , sisteme mai eficiente, cum ar fi 64 QAM, sunt propuse pentru utilizare cu standardele 3GPP Long Term Evolution .

Suport IPv6

Articole principale: Strat de rețea , protocol Internet și IPv6

Spre deosebire de 3G, care se bazează pe două infrastructuri paralele constituite din circuite comutate și comutare de pachete de noduri de rețea, 4G se bazează pe comutare de pachete numai . Acest lucru necesită o transmisie de date cu latență redusă .

Deoarece adresele IPv4 sunt (aproape) epuizate , IPv6 este esențial pentru a susține numărul mare de dispozitive fără fir care comunică utilizând IP. Prin creșterea numărului de adrese IP disponibile, IPv6 elimină necesitatea traducerii adreselor de rețea (NAT), o metodă de partajare a unui număr limitat de adrese între un grup mai mare de dispozitive, care are o serie de probleme și limitări . Atunci când utilizați IPv6, este încă necesar un fel de NAT pentru comunicarea cu dispozitivele IPv4 vechi care nu sunt conectate și la IPv6.

Începând din iunie 2009, Verizon a postat Specificații [1] care necesită orice dispozitiv 4G din rețeaua sa pentru a accepta IPv6.

Sisteme avansate de antenă

Articole principale: MIMO și MU-MIMO

Performanța comunicațiilor radio depinde de un sistem de antenă, numit inteligent sau antenă inteligentă . Recent, apar mai multe tehnologii de antene pentru a atinge obiectivul sistemelor 4G, cum ar fi rata ridicată, fiabilitatea ridicată și comunicațiile pe distanțe lungi. La începutul anilor 1990, pentru a răspunde nevoilor crescânde de viteză a datelor de comunicare a datelor, au fost propuse multe scheme de transmisie. O tehnologie, multiplexarea spațială , a câștigat importanță pentru conservarea lățimii de bandă și eficiența energiei. Multiplexarea spațială implică desfășurarea mai multor antene la emițător și la receptor. Fluxurile independente pot fi apoi transmise simultan de la toate antenele. Această tehnologie, numită MIMO (ca ramură a antenei inteligente ), înmulțește rata de bază a datelor cu (cea mai mică dintre) numărul de antene de transmisie sau numărul de antene de recepție. În afară de aceasta, fiabilitatea în transmiterea datelor de mare viteză în canalul de decolorare poate fi îmbunătățită prin utilizarea mai multor antene la transmițător sau la receptor. Aceasta se numește transmite sau primește diversitate . Ambele transmit / primesc diversitate și transmit multiplexarea spațială sunt clasificate în tehnicile de codare spațiu-timp, care nu necesită neapărat cunoașterea canalului la transmițător. Cealaltă categorie este tehnologia cu antene multiple în buclă închisă, care necesită cunoștințe despre canale la emițător.

Arhitectură fără fir deschisă și radio definit prin software (SDR)

Una dintre tehnologiile cheie pentru 4G și nu numai se numește Open Wireless Architecture (OWA), care acceptă mai multe interfețe de aer fără fir într-o platformă de arhitectură deschisă .

SDR este o formă de arhitectură fără fir deschisă (OWA). Deoarece 4G este o colecție de standarde wireless, forma finală a unui dispozitiv 4G va constitui diverse standarde. Acest lucru poate fi realizat în mod eficient folosind tehnologia SDR, care este clasificată în funcție de aria convergenței radio.

Istoria tehnologiilor 4G și pre-4G

Sistemul 4G a fost inițial conceput de DARPA , Agenția SUA pentru proiecte de cercetare avansată. DARPA a selectat arhitectura distribuită și protocolul de internet end-to-end (IP) și a crezut într-un stadiu incipient în rețeaua peer-to-peer în care fiecare dispozitiv mobil ar fi atât un transceiver, cât și un router pentru alte dispozitive din rețea, eliminarea slăbiciunii cu spiță și hub a sistemelor celulare 2G și 3G. De la sistemul GPRS 2.5G, sistemele celulare au furnizat infrastructuri duale: noduri cu comutare de pachete pentru servicii de date și noduri cu comutare de circuit pentru apeluri vocale. În sistemele 4G, infrastructura cu comutare de circuit este abandonată și este furnizată doar o rețea cu comutare de pachete , în timp ce sistemele 2.5G și 3G necesită atât noduri de rețea comutate cu pachete, cât și comutate cu circuite , adică două infrastructuri în paralel. Aceasta înseamnă că în 4G apelurile vocale tradiționale sunt înlocuite cu telefonia IP.

  • În 2002, a fost prezentată viziunea strategică pentru 4G - pe care ITU a desemnat-o ca IMT Advanced .
  • În 2004, LTE a fost propus pentru prima dată de NTT DoCoMo din Japonia.
  • În 2005, tehnologia de transmisie OFDMA este aleasă ca candidată pentru legătura descendentă HSOPA , redenumită ulterior interfață aeriană E-UTRA 3GPP Long Term Evolution (LTE) .
  • În noiembrie 2005, KT Corporation a demonstrat serviciul mobil WiMAX în Busan , Coreea de Sud .
  • În aprilie 2006, KT Corporation a început primul serviciu comercial WiMAX mobil din lume în Seul, Coreea de Sud .
  • La mijlocul anului 2006, Sprint a anunțat că va investi aproximativ 5 miliarde de dolari SUA într-o construcție de tehnologie WiMAX în următorii câțiva ani (6,42 miliarde de dolari în termeni reali ). De atunci Sprint s-a confruntat cu multe eșecuri care au dus la pierderi trimestriale abrupte. La 7 mai 2008, Sprint , Imagine , Google , Intel , Comcast , Bright House și Time Warner au anunțat o punere în comun a unei frecvențe medii de 120 MHz; Sprint a fuzionat divizia Xohm WiMAX cu Clearwire pentru a forma o companie care va lua numele „Clear”.
  • În februarie 2007, compania japoneză NTT DoCoMo a testat un prototip de sistem de comunicații 4G cu MIMO 4 × 4 numit VSF-OFCDM la 100 Mbit / s în mișcare și 1 Gbit / s în staționare. NTT DoCoMo a finalizat un test în care au atins o rată maximă de transmisie a pachetelor de aproximativ 5 Gbit / s în legătura descendentă cu 12 × 12 MIMO folosind o lățime de bandă de frecvență de 100 MHz în timp ce se deplasau la 10 km / h și intenționează să lanseze prima reclamă rețea în 2010.
  • În septembrie 2007, NTT Docomo a demonstrat rate de date e-UTRA de 200 Mbit / s cu consum de energie sub 100 mW în timpul testului.
  • În ianuarie 2008, a început o licitație a spectrului Comisiei Federale a Comunicațiilor (FCC) pentru fostele frecvențe TV analogice de 700 MHz. Drept urmare, cea mai mare parte a spectrului a revenit Verizon Wireless, iar următoarea cea mai mare pentru AT&T. Ambele companii și-au declarat intenția de a sprijini LTE .
  • În ianuarie 2008, comisarul UE Viviane Reding a sugerat realocarea spectrului de 500–800 MHz pentru comunicații fără fir, inclusiv WiMAX.
  • La 15 februarie 2008, Skyworks Solutions a lansat un modul frontal pentru e-UTRAN.
  • În noiembrie 2008, ITU-R a stabilit cerințele detaliate de performanță ale IMT-Advanced, prin emiterea unei scrisori circulare care solicită tehnologii candidate de acces radio (RAT) pentru IMT-Advanced.
  • În aprilie 2008, imediat după primirea scrisorii circulare, 3GPP a organizat un atelier de lucru despre IMT-Advanced unde s-a decis că LTE Advanced, o evoluție a standardului LTE actual, va îndeplini sau chiar va depăși cerințele IMT-Advanced în urma agendei ITU-R .
  • În aprilie 2008, LG și Nortel au demonstrat rate de date e-UTRA de 50 Mbit / s în timp ce călătoreau cu 110 km / h.
  • La 12 noiembrie 2008, HTC a anunțat primul telefon mobil cu WiMAX, Max 4G
  • La 15 decembrie 2008, San Miguel Corporation , cel mai mare conglomerat alimentar și de băuturi din sud-estul Asiei, a semnat un memorandum de înțelegere cu Qatar Telecom QSC ( Qtel ) pentru a construi proiecte de comunicații mobile în bandă largă fără fir și în Filipine. Compania mixtă a format Filipine cu tribul wi, care oferă 4G în țară. În același timp, Globe Telecom a lansat primul serviciu WiMAX din Filipine.
  • La 3 martie 2009, LRTC din Lituania a anunțat prima rețea operațională mobilă „4G” WiMAX din statele baltice.
  • În decembrie 2009, Sprint a început să facă publicitate serviciului „4G” în anumite orașe din Statele Unite, în ciuda vitezei medii de descărcare de numai 3–6 Mbit / s cu viteze maxime de 10 Mbit / s (nu este disponibil pe toate piețele).
  • La 14 decembrie 2009, prima desfășurare comercială LTE a avut loc în capitalele scandinave Stockholm și Oslo de către operatorul de rețea suedez-finlandez TeliaSonera și numele său de marcă norvegian NetCom (Norvegia) . TeliaSonera a marcat rețeaua „4G”. Dispozitivele de modem oferite au fost fabricate de Samsung (dongle GT-B3710), iar infrastructura de rețea creată de Huawei (în Oslo) și Ericsson (în Stockholm). TeliaSonera intenționează să lanseze LTE la nivel național în Suedia, Norvegia și Finlanda. TeliaSonera a folosit o lățime de bandă spectrală de 10 MHz și single-in-single-out, care ar trebui să ofere rate de biți nete ale stratului fizic de până la 50 Mbit / s legătura descendentă și 25 Mbit / s în legătura ascendentă. Testele introductive au arătat un randament TCP de 42,8 Mbit / s legătură descendentă și 5,3 Mbit / s legătură ascendentă în Stockholm.
  • La 4 iunie 2010, Sprint a lansat primul smartphone WiMAX din SUA, HTC Evo 4G .
  • Pe 4 noiembrie 2010, Samsung Craft oferit de MetroPCS este primul smartphone LTE disponibil comercial
  • La 6 decembrie 2010, la Seminarul Mondial de Radiocomunicații al UIT 2010, UIT a declarat că LTE , WiMax și „tehnologii 3G evoluate” similare ar putea fi considerate „4G”.
  • În 2011, Argentina lui Claro a lansat o rețea de pre-4G HSPA + în țară.
  • În 2011, Thailanda „s Truemove-H a lansat o rețea de pre-4G HSPA + cu disponibilitate la nivel national.
  • Pe 17 martie 2011, HTC Thunderbolt oferit de Verizon în SUA a fost al doilea smartphone LTE care a fost vândut comercial.
  • În februarie 2012, Ericsson a demonstrat televiziunea mobilă prin LTE, utilizând noul serviciu eMBMS (Serviciu îmbunătățit Multimedia Broadcast Multicast ).

Din 2009, standardul LTE a evoluat puternic de-a lungul anilor, rezultând în numeroase implementări de către diferiți operatori din întreaga lume. Pentru o prezentare generală a rețelelor comerciale LTE și a dezvoltării lor istorice respective, consultați: Lista rețelelor LTE . Printre gama largă de implementări, mulți operatori iau în considerare implementarea și operarea rețelelor LTE. O compilație a implementărilor LTE planificate poate fi găsită la: Lista rețelelor LTE planificate .

Dezavantaje

4G introduce un potențial inconvenient pentru cei care călătoresc la nivel internațional sau doresc să schimbe transportatorul. Pentru a efectua și a primi apeluri vocale 4G, receptorul abonatului nu trebuie să aibă doar o bandă de frecvență potrivită (și, în unele cazuri, necesită deblocare ), ci trebuie să aibă și setările de activare potrivite pentru operatorul local și / sau țara. În timp ce un telefon cumpărat de la un anumit operator poate fi de așteptat să funcționeze cu acel operator, efectuarea apelurilor vocale 4G în rețeaua altui operator (inclusiv roamingul internațional) poate fi imposibilă fără o actualizare software specifică operatorului local și modelului de telefon în cauză, care poate sau nu să fie disponibil (deși alternativă la 3G pentru apeluri vocale poate fi încă posibilă dacă o rețea 3G este disponibilă cu o bandă de frecvență potrivită).

Dincolo de cercetarea 4G

Articol principal: 5G

O problemă majoră în sistemele 4G este aceea de a face rate mari de biți disponibile într-o porțiune mai mare a celulei, în special pentru utilizatorii aflați într-o poziție expusă între mai multe stații de bază. În cercetările actuale, această problemă este abordată prin tehnici de macro-diversitate , cunoscute și sub numele de releu cooperativ de grup , și, de asemenea, prin Beam-Division Multiple Access (BDMA).

Rețelele pătrunzătoare sunt un concept amorf și, în prezent, în întregime ipotetic, în care utilizatorul poate fi conectat simultan la mai multe tehnologii de acces fără fir și se poate deplasa fără probleme între ele (A se vedea transferul vertical , IEEE 802.21 ). Aceste tehnologii de acces pot fi Wi-Fi , UMTS , EDGE sau orice altă tehnologie de acces viitoare. În acest concept este inclusă și tehnologia smart-radio (cunoscută și sub numele de radio cognitiv ) pentru a gestiona în mod eficient utilizarea spectrului și puterea de transmisie, precum și utilizarea protocoalelor de rutare mesh pentru a crea o rețea omniprezentă.

Rețelele 4G din trecut

Țară Reţea Data închiderii Standard Note
   Nepal Nepal Telecom 2021-12- ?? WiMAX
 Trinidad și Tobago bmobile ( TSTT ) 03.03.2015 WiMAX
 Statele Unite T-Mobile (Sprint) 31.03.2016 WiMAX
T-Mobile (Sprint) 2022-06-30 LTE

Vezi si

Note

Referințe

linkuri externe

Precedat de a
treia generație (3G) 		Generații de telefonie mobilă Succes de
generația a 5-a (5G)