4G

1. Определение

4G (4-Generation) – cокращенное название четвертого поколения беспроводной телефонной связи, основанного технологии TCP/IP для передачи информации.

4G поддерживает скорость до 1 Гбит/с для абонентов с низкой скоростью движения и до 100 Мбит/с для абонентов с высокой скоростью движения (например, в транспорте) в оптимальных условиях.

2. История создания и развития

Разработка технологий передачи информации в сети четвертого поколения началась в 2000 году с исследований японской компании NTT DoCoMo. Позже к ней присоединились такие компании, как Hewlett-Packard, Sprint, Imagine, Google, Intel, Comcast, Bright House, Time Warner, Ericsson и другие. Таким образом, появилось два стандарта: LTE (Long Term Evolutian) и WiMAX (IEEE 802.16e), которые, по мнению IMT-Advanced, и стали новой эрой в развитии сети. Технология LTE разрабатывалась организацией 3GPP как развитие технологии UMTS, относящейся к сетям 3G.

Параллельно специально созданной организацией WiMAX Forum создавалась технология WiMAX, основанная на беспроводной технологии Wi-Fi. В 2005 году в Южной Корее оператор связи КТ представил услуги мобильной связи WiMAX в Пусане, и с 2006 началось коммерческое использование данной технологии. Первым запуском LTE считается развертывание сети в городских центрах Стокгольма (Ericsson и Nokia Siemens Networks) и Осло (Huawei) в 2009 году. В России 4G впервые было запущено компанией Yota в конце декабря 2011.

3. Технические характеристики

4G основывается на следующих технологиях: LTE и IEEE 802.16e (также известной как WiMAX). Пиковая скорость восходящего потока в технологии LTE равна 50 Мбит/с, нисходящего – 100 Мбит/с при использовании канала 20 МГц, однако вместе с MIMO (Multiple Input/Multiple Output – множество входов/множество выходов) в технологии WiMAX можно достигнуть скоростей в 56 Мбит/с и 128 Мбит/с соответственно. В технологиях четвертого поколения используется более 40 диапазонов частот (в каждом регионе - свои). В США - 700 МГц, 1710-1755 МГц (передача) и 2110-2155 МГц (прием) (1,7/2,1 ГГц); в Европе – 1800 МГц и 2600 МГц, в перспективе – 800 МГц; в Японии - 800/850 МГц; 1,5 ГГц; 1,7 ГГц и 2,1 ГГц .

В отличие от предыдущих поколений, а именно от третьего, 4G не поддерживает традиционные услуги телефонии с коммутацией каналов. В 4G используется IP-телефония, то есть коммутация пакетов. Для пересылки данных используется IPv4 (планируется перейти на IPv6). Для осуществления услуг телефонии вызовы и сообщения «перенаправляются» через существующие сети 2G и 3G. 

Теоретически стандарт 4G позволяет передавать информацию со скоростью в пять-семь раз выше, чем 3G и даже так называемых 3,5G (HSPA, HSPA+), где максимальная скорость равна 150 Мбит/с.

Для увеличения эффективности передачи информации в сетях 4G используются технологии ортогонального частотного уплотнения OFDM и MIMO.

Вопреки ошибочному мнению, первые версии данных технологий не относятся к сетям четвертого поколения в связи со своими техническими возможностями, а именно не удовлетворяют требованию высокой скорости передачи данных. Версии LTE-A (LTE-Advanced) и IEEE 802.16m (WiMAX2) признаны технологиями 4G Международным союзом электросвязи в 2010 году. Пиковая скорость восходящего потока LTE-A составляет 500 Мбит/с, нисходящего – 1 Гбит/с. Технология WiMAX2 обеспечивает скорости 90 Мбит/с и 179 Мбит/с соответственно при использовании частот до 11 ГГц.

4. Кейсы применения

В настоящее время 4G обладает следующими возможностями: высокоскоростной доступ в Интернет, IP-телефония, мобильное ТВ высокой четкости, видеоконференции, 3D-телевидение и другие.

5. Полезные ссылки

Источники:

  1. http://www.3gpp.org 
  2. https://sites.google.com/site/lteencyclopedia/home
  3. http://www.ieee.org