4G - 4G

Ez a cikk a mobil internet -hozzáférési szabványról szól. A többi felhasználásról lásd: 4G (egyértelműsítés) .

Egy sorozat része a
Mobiltelefon -generációk
Mobil távközlés
Analóg
Digitális

A 4G a szélessávú mobilhálózati technológia negyedik generációja , amely a 3G után következik , és megelőzi az 5G -t . A 4G rendszernek biztosítania kell az ITU által az IMT Advanced programban meghatározott képességeket . A potenciális és jelenlegi alkalmazások közé tartozik a módosított mobil webes hozzáférés, az IP-telefonálás , a játékszolgáltatások, a nagyfelbontású mobil TV , a videokonferencia és a 3D televízió .

Az első kiadású WIMAX szabványt kereskedelmi forgalomba hozták Dél-Koreában 2006-ban, azóta pedig a világ legtöbb részén.

Az első kiadású Long Term Evolution (LTE) szabványt 2009-ben kereskedelmi forgalomba hozták a norvégiai Oslóban és a svédországi Stockholmban, azóta pedig a világ nagy részén. Vitatott azonban, hogy az első kiadású verziókat 4G LTE-nek kell-e tekinteni. A 4G vezeték nélküli cellás szabványt a Nemzetközi Távközlési Unió (ITU) határozta meg, és meghatározza a szabvány legfontosabb jellemzőit, beleértve az átviteli technológiát és az adatsebességet.

A vezeték nélküli cellás technológia minden generációja megnövelt sávszélességet és hálózati kapacitást vezetett be. A 4G felhasználók elérhetik a 100 Mbps sebességet, míg a 3G csak 14 Mbps csúcssebességet ígért.

Műszaki áttekintés

2008 novemberében a Nemzetközi Távközlési Szövetség-Rádió kommunikációs szektor (ITU-R) meghatározott követelményeket támasztott a 4G szabványokkal szemben, amelyeket International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced) specifikációnak nevezett el, és a 4G szolgáltatás csúcssebességére vonatkozó követelményeket 100 megabites másodperc (Mbit/s) (= 12,5 megabájt másodpercenként) a nagy mobilitású kommunikációhoz (például vonatokból és személygépkocsikból) és 1 gigabit/másodperc (Gbit/s) az alacsony mobilitású kommunikációhoz (például gyalogosok és helyhez kötött felhasználók).

Mivel a Mobile WiMAX és az LTE első kiadású verziói jóval kevesebb, mint 1 Gbit/s csúcs bitsebességet támogatnak, nem teljesen IMT-Advanced kompatibilisek, de a szolgáltatók gyakran 4G márkájúak. Az üzemeltetők szerint a hálózat generációja egy új, nem visszafelé kompatibilis technológia bevezetésére utal. 2010. december 6-án az ITU-R felismerte, hogy ez a két technológia, valamint a 3G-n kívüli egyéb technológiák, amelyek nem felelnek meg az IMT-Advanced követelményeknek, mindazonáltal "4G" -nek tekinthetők, feltéve, hogy az IMT-Advanced kompatibilis előfutárai változatok és "a teljesítmény és a képességek lényeges javulása a kezdeti harmadik generációs rendszerekhez képest".

A Mobile WiMAX Release 2 (más néven WirelessMAN-Advanced vagy IEEE 802,16m ) és az LTE Advanced (LTE-A) a fenti két rendszer IMT-Advanced-kompatibilis, visszafelé kompatibilis verziói, amelyeket 2011 tavaszán szabványosítottak, és ígéretes sebességűek a sorrendben 1 Gbit/s. A szolgáltatásokat 2013 -ban várták.

A korábbi generációkkal ellentétben a 4G rendszer nem támogatja a hagyományos áramkör-kapcsolt telefonszolgáltatást, hanem teljesen internetes protokollon (IP) alapuló kommunikációra támaszkodik , például IP-telefonra . Amint az alábbiakban látható, a 3G rendszerekben használt szórt spektrumú rádiótechnológiát minden 4G jelölt rendszerben elhagyják, és felváltja az OFDMA többvivős átviteli és más frekvenciatartomány-kiegyenlítő (FDE) séma, ami lehetővé teszi a nagyon magas bitsebesség átvitelét a kiterjedt adatok ellenére többutas rádiós terjedés (visszhang). A csúcs bitsebességet tovább javítják az intelligens antenna tömbök a több bemenetű több kimenetű (MIMO) kommunikációhoz.

Háttér

A mobilkommunikáció területén a „generáció” általában a szolgáltatás alapvető jellegének megváltozására, a visszafelé nem kompatibilis átviteli technológiára, a magasabb bitrátákra, az új frekvenciasávokra, a szélesebb csatorna-frekvenciasávra Hertz-ben és magasabb kapacitás sok egyidejű adatátvitelt (magasabb rendszer spektrális hatékonysága a bit / s / Hertz / hely).

Körülbelül tízévente jelentek meg új mobilgenerációk az 1981-es analóg (1G) és a digitális (2G) átvitel közötti 1992-es első lépés óta. Ezt követte 2001-ben a 3G multimédiás támogatás, a szórt spektrumú átvitel és a minimális csúcsbit 200 kbit/s sebességgel , 2011 / 2012-ben a "valódi" 4G követi, amely az összes Internet-protokoll (IP) csomagkapcsolt hálózatra vonatkozik, amely mobil ultra-szélessávú (gigabites sebességű) hozzáférést biztosít.

Míg az ITU ajánlásokat fogadott el a jövőbeli globális kommunikációban használt technológiákhoz, valójában nem végzik el maguk a szabványosítási vagy fejlesztési munkát, hanem más szabványos szervek, például az IEEE, a WiMAX Forum és a 3GPP munkájára támaszkodnak.

A kilencvenes évek közepén az ITU-R szabványosító szervezet közzétette az IMT-2000 követelményeit, amelyek keretként határozzák meg, hogy milyen szabványokat kell tekinteni 3G rendszereknek, amelyek 200 bit/s csúcssebességet igényelnek. 2008-ban az ITU-R meghatározta az IMT Advanced (International Mobile Telecommunications Advanced) követelményeit a 4G rendszerekhez.

Az UMTS család leggyorsabb 3G-alapú szabványa a HSPA+ szabvány, amely 2009 óta kapható a kereskedelemben, és 28 Mbit/s-ot kínál lefelé (22 Mbit/s upstream) MIMO nélkül , azaz csak egy antennával, és 2011-ben felgyorsult 42 Mbit/s csúcs bitsebesség lefelé, akár DC-HSPA+ (két 5 MHz-es UMTS vivő egyidejű használata), akár 2x2 MIMO használatával. Elméletileg akár 672 Mbit/s sebesség is lehetséges, de még nem telepítették. A CDMA2000 család leggyorsabb 3G-alapú szabványa az EV-DO Rev. B , amely 2010 óta kapható, és 15,67 Mbit/s-ot kínál a továbbiakban.

Frekvencia 4G LTE hálózatokhoz

Lásd itt: LTE frekvenciasávok

IMT-Speciális követelmények

Ez a cikk az ITU-R által meghatározott IMT-Advanced ( International Mobile Telecommunications Advanced ) technológiát használó 4G -re vonatkozik . Az IMT-Advanced mobil rendszernek meg kell felelnie a következő követelményeknek:

  • Teljesen IP-csomagkapcsolt hálózaton kell alapulnia.
  • A csúcs adatátviteli sebesség akár 100  Mbit/s lehet a nagy mobilitás, például mobil hozzáférés, és körülbelül 1  Gbit/s az alacsony mobilitás, például nomád/helyi vezeték nélküli hozzáférés esetén.
  • Legyen képes dinamikusan megosztani és használni a hálózati erőforrásokat több egyidejű felhasználó támogatásához cellánként.
  • Használjon skálázható csatorna sávszélességet 5–20 MHz, opcionálisan akár 40 MHz -ig.
  • Legyen a csúcslink spektrális hatékonysága 15  bit/s · Hz a lefelé irányuló  linkben , és 6,75 bit/s · Hz a felfelé irányuló kapcsolatokban (ez azt jelenti, hogy 1  Gbit/s a lefelé irányuló linknek 67 MHz -nél kisebb sávszélesség esetén lehetségesnek kell lennie).
  • A rendszer spektrális hatékonysága beltéri esetekben 3  bit/s · Hz · cella a lefelé irányuló kapcsolat és 2,25  bit/s · Hz · cella felfelé irányuló kapcsolat esetén.
  • Sima átadás heterogén hálózatokon.

2009 szeptemberében a technológiai javaslatokat 4G jelöltként nyújtották be a Nemzetközi Távközlési Unióhoz (ITU). Alapvetően minden javaslat két technológián alapul:

A mobil WiMAX és az első kiadású LTE implementációit nagyrészt stop-lahendus megoldásnak tekintették, amely jelentős lendületet nyújt a WiMAX 2 (a 802,16 m specifikáció alapján) és az LTE Advanced telepítéséig. Utóbbi szabványos verzióit 2011 tavaszán ratifikálták.

Az LTE Advanced első 3GPP követelményrendszerét 2008 júniusában hagyták jóvá. Az LTE Advanced szabványt 2010 -ben szabványosították a 3GPP specifikáció 10. kiadásának részeként.

Egyes források az első kiadású LTE és a mobil WiMAX megvalósításokat 4G előtti vagy közel 4G-nek tekintik, mivel nem teljesítik teljes mértékben az 1  Gbit/s-os helyhez kötött vételi és 100  Mbit/s-os mobil követelményeket.

Zavart okozott néhány mobilszolgáltató, akik 4G-ként hirdetett termékeket dobtak piacra, de egyes források szerint 4G előtti verziók, amelyeket általában 3.9G-nek neveznek, és amelyek nem követik az ITU-R 4G szabványok által meghatározott elveit, de ma az ITU-R szerint 4G-nek nevezhető. A Vodafone Netherlands például az LTE -t 4G -ként hirdette, míg az LTE Advanced -t a „4G+” szolgáltatásként. Általános érv a 3.9G rendszerek új generációnak minősítése mellett, hogy a 3G technológiák különböző frekvenciasávjait használják; hogy ezek egy új rádióinterfész-paradigmán alapulnak; és hogy a szabványok nem kompatibilisek a 3G-vel, míg egyes szabványok előre kompatibilisek ugyanazon szabványok IMT-2000-kompatibilis verzióival.

Rendszer szabványok

IMT-2000 kompatibilis 4G szabványok

2010 októberétől az ITU-R 5D munkacsoport két iparág által kifejlesztett technológiát (LTE Advanced és WirelessMAN-Advanced) hagyott jóvá az ITU International Mobile Telecommunications Advanced programjában ( IMT-Advanced program), amely a globális kommunikációs rendszerekre összpontosít. több év múlva lesz elérhető.

LTE Advanced

Lásd még: § 3GPP Long Term Evolution (LTE)

Az LTE Advanced (Long Term Evolution Advanced) jelölt az IMT-Advanced szabványra, amelyet a 3GPP szervezet hivatalosan 2009 őszén nyújtott be az ITU-T-nek, és várhatóan 2013-ban fog megjelenni. A 3GPP LTE Advanced célja, hogy elérje és felülmúlja az ITU követelményeit. Az LTE Advanced lényegében az LTE továbbfejlesztése. Ez nem új technológia, inkább javítás a meglévő LTE hálózaton. Ez a frissítési út költséghatékonyabbá teszi a gyártók számára, hogy LTE -t kínálnak, majd LTE Advanced -re frissítenek, ami hasonló a WCDMA -ról HSPA -ra történő frissítéshez. Az LTE és az LTE Advanced további spektrumokat és multiplexelést is felhasznál, hogy nagyobb adatsebességet érjen el. Az összehangolt többpontos átvitel több rendszerkapacitást is lehetővé tesz a megnövelt adatsebesség kezeléséhez.

Az LTE-Advanced adatsebessége
LTE Advanced
Csúcs letöltés 1000 Mbit/s
Csúcs feltöltés 0500 Mbit/s

IEEE 802.16m vagy WirelessMAN-Advanced

A 802.16e IEEE 802.16m vagy WirelessMAN-Advanced (WiMAX 2) fejlesztése fejlesztés alatt áll, azzal a céllal, hogy megfeleljen az IMT-Advanced kritériumoknak: 1 Gbit/s a helyhez kötött vételre és 100 Mbit/s a mobil vételre.

Elődös verziók

3GPP hosszú távú evolúció (LTE)

Lásd még: § LTE Advanced
Telia márkájú Samsung LTE modem
Huawei 4G+ kétsávos modem

A 4G előtti 3GPP Long Term Evolution (LTE) technológia gyakran "4G-LTE" márkájú, de az első LTE kiadás nem felel meg teljes mértékben az IMT-Advanced követelményeknek. Az LTE elméleti nettó bitsebesség- kapacitása akár 100 Mbit/s a lefelé irányuló, és 50 Mbit/s felfelé irányuló kapcsolat esetén, ha 20 MHz-es csatornát használnak-és több, ha több bemenetű több kimenetet (MIMO), azaz antenna tömböket használnak. , használt.

A fizikai rádióinterfész korai szakaszában volt a High Speed OFDM Packet Access (HSOPA), most Evolved UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRA). Az első LTE USB -kulcsok semmilyen más rádióinterfészt nem támogatnak.

2009. december 14 -én megnyílt a világ első nyilvánosan elérhető LTE szolgáltatása a két skandináv fővárosban, Stockholmban ( Ericsson és Nokia Siemens Networks rendszerek) és Oslóban ( Huawei rendszer). A felhasználói terminálokat a Samsung gyártotta. 2012 novemberétől az Egyesült Államokban az öt nyilvánosan elérhető LTE szolgáltatást a MetroPCS , a Verizon Wireless , az AT&T Mobility , a US Cellular , a Sprint és a T-Mobile US nyújtja .

A T-Mobile Hungary 2011. október 7-én nyilvános bétatesztet indított (úgynevezett barátságos felhasználói teszt ), és 2012. január 1-je óta kínál kereskedelmi 4G LTE szolgáltatásokat.

Dél -Koreában az SK Telecom és az LG U+ 2011. július 1 -je óta lehetővé teszi az LTE szolgáltatás elérését az adatkészülékek számára, amelyeket 2012 -re terveznek országszerte elérni. A KT Telecom 2012 márciusáig bezárta 2G szolgáltatását, és ugyanazon a frekvencián fejezte be az országos LTE szolgáltatást GHz -ig 2012 júniusáig.

Az Egyesült Királyságban az LTE szolgáltatásokat az EE 2012 októberében, az O2 és a Vodafone 2013 augusztusában, a Three pedig 2013 decemberében indította el .

Az LTE adatsebessége
LTE
Csúcs letöltés 0100 Mbit/s
Csúcs feltöltés 0050 Mbit/s

Mobil WiMAX (IEEE 802.16e)

A Mobile WiMAX (IEEE 802.16e-2005) mobil vezeték nélküli szélessávú hozzáférés (MWBA) szabvány ( Dél-Koreában WiBro néven is ismert ) néha 4G márkájú, és 128 Mbit/s lefelé és 56 Mbit/s felfelé irányuló adatátviteli sebességet kínál 20 MHz széles csatornák.

2006 júniusában, a világ első kereskedelmi mobil WiMAX szolgáltatás nyitotta KT a Szöul , Dél-Korea .

A Sprint 2008. szeptember 29 -től megkezdte a mobil WiMAX használatát, és "4G" hálózatnak minősítette, annak ellenére, hogy a jelenlegi verzió nem felel meg a 4G rendszerek IMT Advanced követelményeinek.

Oroszországban, Fehéroroszországban és Nicaraguában a WiMax szélessávú internet -hozzáférést egy orosz Scartel cég kínálta , és a 4G, Yota márkanevet is kapta .

A WiMAX adatsebessége
WiMAX
Csúcs letöltés 0128 Mbit/s
Csúcs feltöltés 0056 Mbit/s

A szabvány legújabb verziójában, a WiMax 2.1-ben a szabvány frissítve lett, hogy nem kompatibilis a korábbi WiMax szabványokkal, és helyettesíthető az LTE-TDD rendszerrel, hatékonyan egyesítve a WiMax szabványt az LTE-vel.

TD-LTE a kínai piacon

Ahogy a hosszú távú evolúciót (LTE) és a WiMAX-ot erőteljesen népszerűsítik a globális távközlési iparban, az előbbi (LTE) a legerősebb 4G mobilkommunikációs vezető technológia, és gyorsan elfoglalta a kínai piacot. A TD-LTE , az LTE léginterfész-technológiák két változatának egyike, még nem érett, de sok hazai és nemzetközi vezeték nélküli szolgáltató sorra fordul a TD-LTE felé.

Az IBM adatai azt mutatják, hogy a szolgáltatók 67% -a fontolgatja az LTE -t, mert ez a jövőbeli piacuk fő forrása. A fenti hír megerősíti az IBM azon állítását is, hogy míg a szolgáltatók mindössze 8% -a fontolgatja a WiMAX használatát, a WiMAX a piacon a leggyorsabb hálózati átvitelt tudja biztosítani ügyfeleinek, és kihívást jelenthet az LTE számára.

A TD-LTE nem az első 4G vezeték nélküli mobil szélessávú hálózati adatszabvány, de Kína 4G szabványát módosította és tette közzé Kína legnagyobb távközlési szolgáltatója-a China Mobile . Egy sor terepi kísérlet után várhatóan a következő két évben kerül kereskedelmi forgalomba. Ulf Ewaldsson, az Ericsson alelnöke azt mondta: "a kínai ipari minisztérium és a China Mobile az idei negyedik negyedévben nagyszabású terepi tesztet tart, addigra az Ericsson segíteni fog a kezében." De a jelenlegi fejlődési trendből kiindulva még mindig vitatható, hogy a China Mobile által támogatott szabványt széles körben elismerik -e a nemzetközi piac.

Megszűnt jelölt rendszerek

UMB (korábban EV-DO Rev. C)

Fő cikk: Ultra mobil szélessáv

Az UMB ( Ultra Mobile Broadband ) volt a márkaneve egy 3GPP2 szabványosítási csoporton belüli, megszűnt 4G projektnek, hogy javítsa a CDMA2000 mobiltelefon szabványt a következő generációs alkalmazásokhoz és követelményekhez. 2008 novemberében a Qualcomm , az UMB vezető szponzora bejelentette, hogy befejezi a technológia fejlesztését, és inkább az LTE -t részesíti előnyben. A cél az volt, hogy 275 Mbit/s feletti és 75 Mbit/s fölötti adatsebességet érjenek el.

Flash-OFDM

A Flash-OFDM rendszer korai szakaszában várhatóan továbbfejlesztették 4G szabványt.

iBurst és MBWA (IEEE 802.20) rendszerek

Az iBurst rendszert (vagy HC-SDMA, nagy kapacitású térbeli osztott többszörös hozzáférés) korai szakaszban 4G elődnek tekintették. Később tovább fejlesztették a mobil szélessávú vezeték nélküli hozzáférési (MBWA) rendszerré, más néven IEEE 802.20.

Fő technológiák minden jelölt rendszerben

Főbb jellemzők

A következő legfontosabb jellemzők figyelhetők meg minden javasolt 4G technológiában:

  • A fizikai rétegátviteli technikák a következők:
    • MIMO : Ultra magas spektrális hatékonyság elérése térbeli feldolgozással, beleértve a többantennás és többfelhasználós MIMO-t
    • Frekvencia-tartomány-kiegyenlítés, például többvivő moduláció ( OFDM ) a lefelé irányuló kapcsolatokban vagy egyvivő frekvencia-tartomány-kiegyenlítés (SC-FDE) a felfelé irányuló kapcsolatokban: A frekvenciaszelektív csatorna tulajdonság kihasználása komplex kiegyenlítés nélkül
    • Frekvenciatartományi statisztikai multiplexelés, például ( OFDMA ) vagy (egyvivő FDMA) (SC-FDMA, más néven lineárisan előkódolt OFDMA, LP-OFDMA) az uplinkben: Változó bitsebesség, különböző alcsatornák hozzárendelésével különböző felhasználóknak a csatorna körülményeit
    • Turbo elvű hibajavító kódok : A szükséges SNR minimalizálása a vételi oldalon
  • Csatornafüggő ütemezés : Az időben változó csatorna használata
  • Link adaptáció : Adaptív moduláció és hibajavító kódok
  • Mobil IP a mobilitáshoz
  • IP-alapú femtocellák (otthoni csomópontok rögzített internetes szélessávú infrastruktúrához csatlakoztatva)

A korábbi generációkkal szemben a 4G rendszerek nem támogatják az áramkörkapcsolt telefonálást. Az IEEE 802.20, UMB és OFDM szabványok nem rendelkeznek puha átadás- támogatással, más néven kooperatív továbbítással .

Multiplexelés és hozzáférési sémák

A közelmúltban az új hozzáférési rendszerek, mint például az ortogonális FDMA (OFDMA), az egyhordozós FDMA (SC-FDMA), az összeszövött FDMA és a többvivő CDMA (MC-CDMA) egyre nagyobb jelentőségre tesznek szert a következő generációs rendszerek számára. Ezek hatékony FFT algoritmusokon és frekvenciatartomány -kiegyenlítésen alapulnak , ami alacsonyabb szorzást eredményez másodpercenként. Lehetővé teszik továbbá a sávszélesség szabályozását és a spektrum rugalmas kialakítását. Ezek azonban fejlett dinamikus csatornaelosztást és adaptív forgalomütemezést igényelnek.

A WiMax OFDMA -t használ a lefelé és a felfelé irányuló kapcsolatokban. Az LTE (távközlés) esetében az OFDMA a lefelé irányuló kapcsolat; ezzel szemben az egyhordozós FDMA- t használják a felfelé irányuló kapcsolatokhoz, mivel az OFDMA jobban hozzájárul a PAPR-rel kapcsolatos problémákhoz, és az erősítők nemlineáris működését eredményezi. Az IFDMA kisebb teljesítményingadozást biztosít, így energiahatékony lineáris erősítőkre van szükség. Hasonlóképpen, az MC-CDMA szerepel az IEEE 802.20 szabványra vonatkozó javaslatban . Ezek a hozzáférési rendszerek ugyanolyan hatékonyságot kínálnak, mint a régebbi technológiák, például a CDMA. Ezen kívül skálázhatóságot és nagyobb adatátviteli sebességet lehet elérni.

A fent említett hozzáférési technikák másik fontos előnye, hogy kisebb komplexitást igényelnek a vevőegység kiegyenlítéséhez. Ez különösen a MIMO -környezetekben jelent előnyt, mivel a MIMO -rendszerek térbeli multiplexelési átvitele természeténél fogva nagy komplexitás -kiegyenlítést igényel a vevőkészüléken.

Ezen multiplexelő rendszerek fejlesztései mellett továbbfejlesztett modulációs technikákat alkalmaznak. Míg a korábbi szabványok nagyrészt fázisváltás-kulcsot használtak, a 3GPP Long Term Evolution szabványokkal együtt hatékonyabb rendszereket javasolnak , mint például a 64 QAM .

IPv6 támogatás

Főbb cikkek: Hálózati réteg , Internet protokoll és IPv6

Ellentétben a 3G -vel, amely két párhuzamos infrastruktúrán alapul, amelyek áramköri és csomagkapcsolt hálózati csomópontokból állnak, a 4G csak csomagkapcsolón alapul . Ehhez alacsony késleltetésű adatátvitelre van szükség .

Mivel az IPv4-címek (majdnem) kimerültek , az IPv6 elengedhetetlen ahhoz, hogy támogassa az IP-n keresztül kommunikáló vezeték nélküli eszközök nagy számát. Az elérhető IP -címek számának növelésével az IPv6 megszünteti a hálózati címfordítás (NAT) használatát, amely módszer korlátozott számú cím megosztására szolgál az eszközök nagyobb csoportja között, és amelynek számos problémája és korlátozása van . Az IPv6 használatakor továbbra is szükség van valamilyen NAT-ra a korábbi IPv4-eszközökkel való kommunikációhoz, amelyek szintén nem kapcsolódnak IPv6-hoz.

2009 júniusától a Verizon közzétette azokat a specifikációkat [1], amelyek megkövetelik, hogy a hálózatán lévő 4G eszközök támogassák az IPv6 -ot.

Fejlett antennarendszerek

Főbb cikkek: MIMO és MU-MIMO

A rádiókommunikáció teljesítménye az intelligens vagy intelligens antennának nevezett antennarendszertől függ . A közelmúltban több antennatechnológia jelenik meg a 4G rendszerek céljának elérése érdekében, mint például a nagysebességű, nagy megbízhatóságú és nagy hatótávolságú kommunikáció. A kilencvenes évek elején az adatkommunikáció növekvő adatsebesség -igényeinek kielégítésére számos átviteli rendszert javasoltak. Az egyik technológia, a térbeli multiplexelés , jelentőséget kapott a sávszélesség -megőrzés és az energiahatékonyság szempontjából. A térbeli multiplexelés több antenna telepítését jelenti az adónál és a vevőnél. Független adatfolyamok továbbíthatók egyidejűleg az összes antennáról. Ez a technológia, az úgynevezett MIMO (az intelligens antenna egyik ága ), az alapadatsebességet megszorozza az adóantennák számával vagy a fogadóantennák számával (a legkisebb). Ettől eltekintve a nagysebességű adatok továbbításának megbízhatósága az elhalványuló csatornában javítható, ha több antennát használ az adónál vagy a vevőnél. Ezt hívják adás vagy fogadás sokféleségnek . Mind az adás/vétel sokféleség, mind az átviteli térbeli multiplexelés a tér-idő kódolási technikákba sorolható, ami nem feltétlenül igényli az adó csatornaismeretét. A másik kategória a zárt hurkú többantennás technológiák, amelyek az adó csatornaismeretét igénylik.

Nyitott vezeték nélküli architektúra és szoftver által meghatározott rádió (SDR)

A 4G és az azon kívüli egyik legfontosabb technológia az Open Wireless Architecture (OWA), amely több vezeték nélküli légi interfészt támogat egy nyílt architektúra platformon.

Az SDR a nyílt vezeték nélküli architektúra (OWA) egyik formája. Mivel a 4G a vezeték nélküli szabványok gyűjteménye, a 4G eszköz végső formája különböző szabványokat alkot. Ez hatékonyan megvalósítható az SDR technológia használatával, amely a rádiókonvergencia területéhez van besorolva.

A 4G és a 4G előtti technológiák története

A 4G rendszert eredetileg a DARPA , az amerikai védelmi fejlett kutatási projektek ügynöksége tervezte . A DARPA az elosztott architektúrát és a teljes körű internetes protokollt (IP) választotta ki, és a korai szakaszban hitt a peer-to-peer hálózatépítésben, amelyben minden mobileszköz egyszerre adó-vevő és útválasztó lesz a hálózat többi eszközéhez, kiküszöböli a 2G és 3G cellás rendszerek küllő-és hub-gyengeségét. A 2.5G GPRS rendszer óta a cellás rendszerek kettős infrastruktúrát biztosítanak: csomagkapcsolt csomópontok az adatszolgáltatásokhoz, és áramkörkapcsolt csomópontok hanghívásokhoz. A 4G rendszerekben az áramköri kapcsolású infrastruktúrát elhagyják, és csak csomagkapcsolt hálózatot biztosítanak, míg a 2,5G és 3G rendszerekhez mind csomagkapcsolt, mind áramkörkapcsolt hálózati csomópontok szükségesek , azaz két infrastruktúra párhuzamosan. Ez azt jelenti, hogy a 4G -ben a hagyományos hanghívásokat felváltja az IP -telefonálás.

  • 2002 -ben kidolgozták a 4G stratégiai elképzelését, amelyet az ITU IMT Advanced néven jelölt ki.
  • 2004 -ben az LTE -t először a japán NTT DoCoMo javasolta .
  • 2005-ben az OFDMA átviteli technológiát választották a HSOPA downlink, később 3GPP Long Term Evolution (LTE) léginterfész E-UTRA jelöltjének .
  • 2005 novemberében a KT Corporation bemutatta a mobil WiMAX szolgáltatást Busanban , Dél -Koreában .
  • 2006 áprilisában a KT Corporation elindította a világ első kereskedelmi mobil WiMAX szolgáltatását Szöulban, Dél -Koreában .
  • 2006 közepén a Sprint bejelentette, hogy a következő években mintegy 5 milliárd dollárt fektet be egy WiMAX technológia kiépítésébe ( reálértéken 6,42 milliárd dollárt ). Azóta a Sprint számos kudarccal szembesült, amelyek meredek negyedéves veszteségeket eredményeztek. 2008. május 7 -én a Sprint , az Imagine , a Google , az Intel , a Comcast , a Bright House és a Time Warner bejelentette, hogy átlagosan 120 MHz -es spektrumot egyesítenek; A Sprint egyesítette Xohm WiMAX részlegét a Clearwire -rel , hogy egy céget alapítson, amely a "Clear" nevet veszi fel.
  • 2007 februárjában a japán NTT DoCoMo cég tesztelt egy 4G 4 kommunikációs rendszer prototípust 4 × 4 MIMO-val , VSF-OFCDM néven , 100 Mbit /s sebességgel mozgás közben, és 1 Gbit /s sebességgel álló helyzetben. Az NTT DoCoMo befejezte a kísérletet, amelyben a lefelé irányuló összeköttetésben a maximum 5 Gbit/s -os csomagátviteli sebességet érték el 12 × 12 MIMO -val, 100 MHz -es frekvenciasávval, miközben 10 km/h sebességgel haladtak, és tervezi az első reklám megjelenését. hálózat 2010 -ben.
  • 2007 szeptemberében az NTT Docomo a teszt során 200 Mbit/s e-UTRA adatátviteli sebességet mutatott 100 mW alatti fogyasztással.
  • 2008 januárjában megkezdődött az Egyesült Államok Szövetségi Hírközlési Bizottsága (FCC) spektrum aukciója a 700 MHz -es korábbi analóg TV -frekvenciákért. Ennek eredményeként a spektrum legnagyobb részét a Verizon Wireless, a következő legnagyobbat pedig az AT&T kapta. Mindkét vállalat kinyilvánította szándékát, hogy támogatja az LTE -t .
  • 2008 januárjában az EU-biztos, Viviane Reding javasolta az 500–800 MHz-es spektrum újraelosztását a vezeték nélküli kommunikációhoz, beleértve a WiMAX-ot is.
  • 2008. február 15-én a Skyworks Solutions kiadott egy front-end modult az e-UTRAN számára.
  • 2008 novemberében az ITU-R megállapította az IMT-Advanced részletes teljesítménykövetelményeit azzal, hogy körlevelet küldött, amelyben felhívta a jelölt rádióelérési technológiákat (RAT) az IMT-Advanced számára.
  • 2008 áprilisában, közvetlenül a körlevél kézhezvétele után a 3GPP workshopot szervezett az IMT-Advanced témában, ahol úgy döntöttek, hogy az LTE Advanced, a jelenlegi LTE szabvány továbbfejlesztése, megfelel az ITU-R napirendjét követő IMT-Advanced követelményeknek, vagy akár meg is haladja azokat. .
  • 2008 áprilisában az LG és a Nortel 110 km/h sebességgel 50 Mbit/s sebességű e-UTRA adatátvitelt mutatott be.
  • 2008. november 12-én a HTC bejelentette az első WiMAX-képes mobiltelefont, a Max 4G-t
  • 2008. december 15 -én a San Miguel Corporation , Délkelet -Ázsia legnagyobb élelmiszer- és italgyártó konglomerátuma, egyetértési megállapodást írt alá a Qatar Telecom QSC -vel ( Qtel ) a vezeték nélküli szélessávú és mobil kommunikációs projektek kiépítéséről a Fülöp -szigeteken. A közös vállalat megalapította a wi-törzs Fülöp-szigeteket, amely 4G-t kínál az országban. Körülbelül ugyanebben az időben a Globe Telecom bevezette az első WiMAX szolgáltatást a Fülöp -szigeteken.
  • 2009. március 3 -án a litván LRTC bejelentette az első működő "4G" mobil WiMAX hálózatot a balti államokban.
  • 2009 decemberében a Sprint az Egyesült Államok egyes városaiban elkezdte hirdetni a „4G” szolgáltatást, annak ellenére, hogy átlagos letöltési sebessége mindössze 3–6 Mbit/s, csúcssebessége pedig 10 Mbit/s (nem minden piacon érhető el).
  • 2009. december 14-én az első kereskedelmi LTE-telepítést a skandináv fővárosokban, Stockholmban és Oslóban hajtotta végre a svéd-finn TeliaSonera hálózatüzemeltető és annak norvég NetCom márkaneve (Norvégia) . A TeliaSonera "4G" hálózatnak minősítette a hálózatot. A kínált modemeszközöket a Samsung (GT-B3710 dongle), a hálózati infrastruktúrát pedig a Huawei (Oslóban) és az Ericsson (Stockholm) hozta létre . A TeliaSonera országos LTE bevezetését tervezi Svédországban, Norvégiában és Finnországban. A TeliaSonera 10 MHz-es spektrális sávszélességet és egy-egy-egyszeri kimenetet használt, amelynek a fizikai réteg nettó bitsebességét 50 Mbit/s lefelé és 25 Mbit/s a felfelé irányuló kapcsolatnak kell biztosítania. A bevezető tesztek 42,8 Mbit/s lefelé és 5,3 Mbit/s felfelé irányuló TCP -átvitelt mutattak Stockholmban.
  • 2010. június 4 -én a Sprint kiadta az első WiMAX okostelefont az Egyesült Államokban, a HTC Evo 4G -t .
  • 2010. november 4 -én a MetroPCS által kínált Samsung Craft az első kereskedelmi forgalomban kapható LTE okostelefon
  • 2010. december 6 -án, az ITU 2010 -es rádiókommunikációs világszemináriumán az ITU kijelentette, hogy az LTE , WiMax és hasonló "fejlett 3G technológiák" "4G" -nek tekinthetők.
  • 2011-ben, Argentínában „s Claro indított pre-4G HSPA + hálózata az országban.
  • 2011-ben, Thaiföldön „s Truemove-H indított pre-4G HSPA + hálózata országos elérhetőségét.
  • 2011. március 17 -én az Egyesült Államokban a Verizon által kínált HTC Thunderbolt volt a második LTE okostelefon, amelyet kereskedelmi forgalomba hoztak.
  • 2012 februárjában az Ericsson bemutatta a mobil-TV-t az LTE -n keresztül, az új eMBMS szolgáltatást (továbbfejlesztett Multimedia Broadcast Multicast Service ) felhasználva.

2009 óta az LTE-szabvány erőteljesen fejlődött az évek során, ennek eredményeként számos telepítés történt a világ különböző országaiban. A kereskedelmi LTE -hálózatok és azok történeti fejlődésének áttekintését lásd: LTE -hálózatok listája . A telepítések széles skálája közül sok üzemeltető fontolgatja az LTE hálózatok telepítését és működtetését. A tervezett LTE -telepítések összeállítása a következő címen található: Tervezett LTE -hálózatok listája .

Hátrányok

A 4G esetleges kellemetlenségeket okoz azoknak, akik nemzetközi utazásokon utaznak, vagy szolgáltatót szeretnének váltani. A 4G hanghívások kezdeményezéséhez és fogadásához az előfizetői kézibeszélőnek nem csak megfelelő frekvenciasávval kell rendelkeznie (és bizonyos esetekben fel kell oldania ), hanem a helyi szolgáltató és/vagy ország megfelelő engedélyezési beállításaival is. Míg egy adott szolgáltatótól vásárolt telefon várhatóan együtt fog működni ezzel a szolgáltatóval, a 4G hanghívások kezdeményezése egy másik szolgáltató hálózatán (beleértve a nemzetközi barangolást is) lehetetlen lehet a helyi szolgáltató és a szóban forgó telefonmodell specifikus szoftverfrissítése nélkül. lehet, hogy nem érhető el (bár a 3G -hez való visszahívás a hanghívásokhoz továbbra is lehetséges, ha 3G -hálózat áll rendelkezésre megfelelő frekvenciasávval).

A 4G kutatáson túl

Fő cikk: 5G

A 4G rendszerek egyik fő problémája, hogy a magas bitsebességeket elérhetővé tegyék a cella nagyobb részén, különösen azoknak a felhasználóknak, akik több bázisállomás között vannak kitéve. A jelenlegi kutatások során ezt a problémát a makro-diverzitási technikák, más néven csoportkooperatív relé , valamint a Beam-Division Multiple Access (BDMA) kezelik.

Az átható hálózatok egy amorf és jelenleg teljesen hipotetikus fogalom, ahol a felhasználó egyszerre csatlakoztatható több vezeték nélküli hozzáférési technológiához, és zökkenőmentesen mozoghat közöttük (lásd függőleges átadás , IEEE 802.21 ). Ezek a hozzáférési technológiák lehetnek Wi-Fi , UMTS , EDGE vagy bármely más jövőbeli hozzáférési technológia. Ez a koncepció magában foglalja az intelligens rádió (más néven kognitív rádió ) technológiát is, amely hatékonyan kezeli a spektrumhasználatot és az átviteli teljesítményt, valamint a háló-útválasztási protokollokat egy átfogó hálózat létrehozásához.

Korábbi 4G hálózatok

Ország Hálózat Leállítás dátuma Alapértelmezett Megjegyzések
   Nepál Nepál Telecom 2021-12- ?? WiMAX
 Trinidad és Tobago bmobile ( TSTT ) 2015-03-03 WiMAX
 Egyesült Államok T-Mobile (Sprint) 2016-03-31 WiMAX
T-Mobile (Sprint) 2022-06-30 LTE

Lásd még

Megjegyzések

Hivatkozások

Külső linkek

Előzte meg a
3. generáció (3G) 		Mobiltelefon -generációk Követte
5. generációs (5G)