A patra generație de tehnologie celulară, sau 4G, există de ceva timp – de fapt, acum auzim multe despre etapele inițiale ale 5G. În ciuda acestui fapt, totuși, 4G este probabil să rămână o parte importantă a modului în care accesați internetul de pe smartphone-ul dvs. în viitorul apropiat.
În acest articol voi prezenta în detaliu ce este și cum funcționează tehnologia 4G.
Tehnologia 4G
În noiembrie 2008, Uniunea Internațională de Telecomunicații-Sectorul de comunicații radio (ITU-R) a specificat un set de cerințe pentru standardele 4G, denumit specificația International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced), stabilind cerințele de viteză de vârf pentru serviciul 4G la 100 megabiți pe secundă (Mbit/s) (=12,5 megaocteți pe secundă) pentru comunicații cu mobilitate ridicată (cum ar fi din trenuri și mașini) și 1 gigabit pe secundă (Gbit/s) pentru comunicații cu mobilitate redusă (cum ar fi pietonii și utilizatorii la puncte fixe).
Întrucât primele versiuni de Mobile WiMAX și LTE acceptă o rată de biți maximă mult mai mică de 1 Gbit/s, acestea nu sunt complet conforme cu IMT-Advanced, dar sunt adesea etichetate drept 4G de către furnizorii de servicii.
Potrivit operatorilor, o generație a rețelei se referă la implementarea unei noi tehnologii care nu este compatibilă 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 precursoare ale versiunilor conforme cu IMT-Advanced și „un nivel substanțial de îmbunătățire a performanței și capacităților în raport cu sistemele inițiale de a treia generație implementate acum”.
Atât standardele LTE, cât și cele WiMAX originale fuseseră uneori denumite anterior 3.9G/3.95G. Noua definiție a ITU pentru 4G a inclus și Evolved High Speed Packet Access (HSPA+).
Mobile WiMAX Release 2 (cunoscut și sub numele de WirelessMAN-Advanced sau IEEE 802.16m) și LTE Advanced (LTE-A) sunt versiuni compatibile cu IMT-Advanced ale celor două sisteme menționate mai sus, standardizate în primăvara anului 2011 și promițând viteze de ordinul a 1 Gbit/s.
În ianuarie 2012, ITU a revenit asupra definiției sale anterioare pentru 4G, susținând că Mobile WiMAX 2 și LTE Advanced sunt „4G adevărat”, în timp ce predecesoarele lor sunt 3G-4G „de tranziție”.
Spre deosebire de generațiile anterioare, un sistem 4G nu acceptă servicii tradiționale de telefonie cu comutare de circuite, ci se bazează pe comunicații bazate pe protocolul Internet (IP), cum ar fi telefonia IP.
După cum se vede mai jos, tehnologia radio cu spectru extins utilizată în sistemele 3G este abandonată în toate sistemele candidate 4G și înlocuită de transmisia multi-purtătoare OFDMA și alte scheme de egalizare a domeniului de frecvență (FDE), ceea ce face posibilă transferul de rate de biți foarte mari, în ciuda propagării radio extinse pe căi multiple (ecouri). Rata de biți de vârf este îmbunătățită în continuare de rețelele de antene inteligente pentru comunicații cu intrări multiple și ieșiri multiple (MIMO).
Apariția 4G
În domeniul comunicațiilor mobile, o „generație” se referă în general la o schimbare în natura fundamentală a serviciului, tehnologie de transmisie necompatibilă cu versiunile anterioare, rate de biți de vârf mai mari, noi benzi de frecvență, lățime de bandă de frecvență a canalului mai mare în Hertz și capacitate mai mare pentru multe transferuri simultane de date (eficiență spectrală a sistemului mai mare în bit/secundă/Hertz/loc).
Noi generații mobile au apărut aproximativ la fiecare zece ani de la prima trecere de la transmisia analogică (1G) din 1981 la cea digitală (2G) în 1992. Aceasta a fost urmată, în 2001, de suport multimedia 3G, transmisie cu spectru extins și o rată de biți de vârf minimă de 200 kbit/s, în 2011/2012, urmată de 4G „real”, care se referă la rețele complet IP cu comutare de pachete care oferă acces mobil în bandă ultra-largă (viteză gigabit).
Deși UIT a adoptat recomandări pentru tehnologii care ar urma să fie utilizate pentru comunicațiile globale viitoare, aceasta nu realizează de fapt standardizarea sau dezvoltarea ei înșiși, ci se bazează pe activitatea altor organisme de standardizare, cum ar fi IEEE, WiMAX Forum și 3GPP.
La mijlocul anilor 1990, organizația de standardizare ITU-R a lansat cerințele IMT-2000 ca un cadru pentru standardele care ar trebui considerate sisteme 3G, necesitând o rată de biți maximă de 2000 kbit/s.
Cel mai rapid standard bazat pe 3G din familia UMTS este standardul HSPA+, disponibil comercial din 2009 și oferă download de 21 Mbit/s (upload de 11 Mbit/s) fără MIMO, adică cu o singură antenă, iar în 2011 a accelerat o rată de biți maximă de până la 42 Mbit/s în aval folosind fie DC-HSPA+ (utilizarea simultană a două purtătoare UMTS de 5 MHz), fie 2×2 MIMO.
Cel mai rapid standard bazat pe 3G din familia CDMA2000 este EV-DO Rev. B, disponibil din 2010 și oferă 15,67 Mbit/s în downstream.
În 2008, ITU-R a specificat cerințele IMT Advanced (International Mobile Telecommunications Advanced) pentru sistemele 4G.
WiMax este prescurtarea de la „Worldwide Interoperability for Microwave Access.”. Este o tehnologie mobilă de bandă largă de a patra generație, aprobată de UIT, care încearcă să imite capacitățile internetului wireless Wi-Fi, dar printr-o rețea de telefonie mobilă utilizând un protocol deschis (802.16m). Gândiți-vă la ea ca la un mozaic de hotspoturi Wi-Fi care, în loc să se întindă pe câteva sute de metri, se pot întinde pe kilometri întregi și se pot suprapune, eliminând găurile de acoperire. Oferă acces la internet fix și mobil pentru dispozitive compatibile cu mai puține interferențe decât Wi-Fi-ul tradițional. Teoretic, un turn WiMax ar putea oferi internet wireless de bandă largă pe o rază de 48 KM, deși majoritatea stațiilor realizează în prezent mult mai puțin. Utilizatorii WiMax actuali se pot aștepta în mod realist la viteze de descărcare de aproximativ 3 Mbps până la 6 Mbps.
LTE este prescurtarea de la „Long Term Evolution” și este o tehnologie mobilă de bandă largă 4G aprobată de UIT. Este un concurent direct pentru WiMax. LTE este mai degrabă un succesor al standardelor mobile 3G actuale decât WiMax. Cu toate acestea, în loc să transmită date folosind microunde, LTE folosește unde radio. Teoretic, poate atinge viteze de până la 1 Gbps, deși vitezele în lumea reală sunt în general mult mai mici. LTE a fost dezvoltat ca o alternativă pe termen lung la DSL, cablu și alte forme de internet prin cablu.
WiMax se bazează pe standardele IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), ceea ce înseamnă că folosește un protocol deschis care a fost dezbătut și aprobat de o comunitate numeroasă de ingineri.
LTE, pe de altă parte, este un standard conceput de 3GPP (Third Generation Partnership Project), o organizație formată din agenții wireless și companii de telecomunicații. Organizația 3GPP a elaborat standardul 3G pentru GSM în urmă cu câțiva ani, care a fost adoptat de majoritatea operatorilor wireless din întreaga lume (cu excepția SUA, unde Verizon și Sprint au ales să utilizeze CDMA).
Cu toate acestea, LTE și WiMax nu sunt dușmani așa cum au fost CDMA și GSM. Ambele tehnologii utilizează OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), ceea ce înseamnă că, spre deosebire de rețelele 3G concurente, cum ar fi CDMA și GSM, WiMax și LTE sunt mai degrabă frați. Nu sunt complet incompatibili, așa că este mai ușor și mai ieftin să se proiecteze dispozitive care încorporează ambele tehnologii.
Asemănări: Ambele folosesc cartele SIM, ambele sunt compatibile cu rețelele CDMA și GSM existente, ambele folosesc OFDM și MIMO (Multiple In, Multiple Out), ambele au viteze similare și ambele sunt bazate pe IP.
LTE Advanced este cea mai recentă și cea mai bună versiune a tehnologiei 4G și este considerată pe scară largă ca o rampă de lansare către 5G.
Este adesea abreviată LTE-A și folosește ceea ce se numește „agregare purtătoare” pentru a funcționa corect. Pentru a înțelege agregarea purtătorilor, trebuie să înțelegeți că telefoanele descarcă date prin unde radio, care există în frecvențe diferite. 4G există pe mai multe benzi de frecvență diferite, și aici intervine LTE-A. În loc să se conecteze pe o singură bandă de frecvență, LTE-A descarcă date prin mai multe benzi de frecvență.
Lasă un răspuns