4G

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4G [1] es la cuarta generación de tecnología de red celular de banda ancha , sucede a 3G y precede a 5G . Un sistema 4G debe proporcionar capacidades definidas por ITU en IMT Advanced . Las aplicaciones potenciales y actuales incluyen acceso web móvil modificado, telefonía IP , servicios de juegos, TV móvil de alta definición , videoconferencia y televisión 3D .

Sin embargo, en diciembre de 2010, la UIT amplió su definición de 4G para incluir Evolución a largo plazo (LTE), Interoperabilidad mundial para acceso por microondas (WiMAX) y Acceso a paquetes de alta velocidad evolucionado (HSPA+). [2]

La primera versión del estándar WiMAX se implementó comercialmente en Corea del Sur en 2006 y desde entonces se ha implementado en la mayor parte del mundo.

El estándar LTE de primera versión se implementó comercialmente en Oslo , Noruega y Estocolmo , Suecia en 2009, y desde entonces se ha implementado en la mayor parte del mundo. Sin embargo, se ha debatido si las primeras versiones deben considerarse 4G. El estándar celular inalámbrico 4G fue definido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) y especifica las características clave del estándar, incluida la tecnología de transmisión y las velocidades de datos.

Cada generación de tecnología celular inalámbrica ha introducido mayores velocidades de ancho de banda y capacidad de red. Los usuarios de 4G obtienen velocidades de hasta 100 Mbit/s, mientras que 3G solo prometía una velocidad máxima de 14 Mbit/s.

A partir de 2021, la tecnología 4G ocupa el 58% del mercado mundial de tecnologías de telecomunicaciones móviles. [3]

Descripción técnica

En noviembre de 2008, el sector de comunicaciones por radio de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-R) especificó un conjunto de requisitos para los estándares 4G, denominado especificación Avanzada de Telecomunicaciones Móviles Internacionales (IMT-Advanced), estableciendo requisitos de velocidad máxima para el servicio 4G en 100 megabits por segundo (Mbit/s)(=12,5 megabytes por segundo) para comunicación de alta movilidad (como trenes y automóviles) y 1 gigabit por segundo (Gbit/s) para comunicación de baja movilidad (como peatones y usuarios estacionarios). [4]

Dado que las primeras versiones de Mobile WiMAX y LTE admiten una tasa de bits máxima mucho menor que 1 Gbit/s, no son completamente compatibles con IMT-Advanced, pero los proveedores de servicios suelen calificarlos como 4G. Según los operadores, una generación de la red se refiere al despliegue de una nueva tecnología no retrocompatible. El 6 de diciembre de 2010, el UIT-R reconoció que estas dos tecnologías, así como otras tecnologías más allá de 3G que no cumplen con los requisitos de IMT-Advanced, podrían no obstante considerarse "4G", siempre que representen los precursores de las tecnologías compatibles con IMT-Advanced. versiones y "un nivel sustancial de mejora en el rendimiento y las capacidades con respecto a los sistemas iniciales de tercera generación ahora desplegados". [5]

Mobile WiMAX Release 2 (también conocido como WirelessMAN-Advanced o IEEE 802.16m ) y LTE Advanced (LTE-A) son versiones retrocompatibles compatibles con IMT-Advanced de los dos sistemas anteriores, estandarizados durante la primavera de 2011, [ cita requerida ] y prometedores velocidades del orden de 1 Gbit/s. Los servicios se esperaban en 2013. [ necesita actualización ]

A diferencia de las generaciones anteriores, un sistema 4G no es compatible con el servicio de telefonía tradicional con conmutación de circuitos , sino que depende de la comunicación basada totalmente en el Protocolo de Internet (IP), como la telefonía IP . Como se ve a continuación, la tecnología de radio de espectro ensanchado utilizada en los sistemas 3G se abandona en todos los sistemas candidatos a 4G y se reemplaza por transmisión OFDMA multiportadora y otros esquemas de ecualización de dominio de frecuencia (FDE), lo que hace posible transferir tasas de bits muy altas a pesar de la extensa Propagación de radio multitrayecto (ecos). La tasa de bits máxima se mejora aún más con conjuntos de antenas inteligentes paracomunicaciones de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO).

Antecedentes

En el campo de las comunicaciones móviles, una "generación" generalmente se refiere a un cambio en la naturaleza fundamental del servicio, tecnología de transmisión no compatible con versiones anteriores, tasas de bits máximas más altas, nuevas bandas de frecuencia, ancho de banda de frecuencia de canal más amplio en Hertz y mayor capacidad para muchas transferencias de datos simultáneas (mayor eficiencia espectral del sistema en bit /segundo/Hertz/sitio).

Han aparecido nuevas generaciones móviles aproximadamente cada diez años desde el primer cambio de transmisión analógica (1G) a digital (2G) en 1981 en 1992. A esto le siguió, en 2001, el soporte multimedia 3G, la transmisión de espectro ensanchado y un bit de pico mínimo. velocidad de 200 kbit/s , en 2011/2012 a la que le seguirá la 4G "real", que se refiere a todas las redes de conmutación de paquetes del Protocolo de Internet (IP) que brindan acceso móvil de banda ultraancha (velocidad de gigabit).

Si bien la ITU ha adoptado recomendaciones para tecnologías que se usarían para futuras comunicaciones globales, en realidad no realizan el trabajo de estandarización o desarrollo por sí mismos, sino que confían en el trabajo de otros organismos de normalización como IEEE, WiMAX Forum y 3GPP.

A mediados de la década de 1990, la organización de estandarización ITU-R publicó los requisitos de las IMT-2000 como un marco para qué estándares deberían considerarse sistemas 3G , que requieren una velocidad máxima de bits de 2000 kbit/s. [6] En 2008, el UIT-R especificó los requisitos de IMT Advanced (International Mobile Telecommunications Advanced) para los sistemas 4G.

El estándar basado en 3G más rápido de la familia UMTS es el estándar HSPA+ , que está disponible comercialmente desde 2009 y ofrece 21 Mbit/s de bajada (11 Mbit/s de subida) sin MIMO , es decir, con una sola antena, y en 2011 acelerado hasta 42 Mbit/s de tasa de bits máxima en sentido descendente utilizando DC-HSPA+ (uso simultáneo de dos portadoras UMTS de 5 MHz) [7] o 2x2 MIMO. En teoría, son posibles velocidades de hasta 672 Mbit/s, pero aún no se han implementado. El estándar basado en 3G más rápido de la familia CDMA2000 es EV-DO Rev. B , que está disponible desde 2010 y ofrece 15,67 Mbit/s de descarga.

Frecuencias para redes 4G LTE

Ver aquí: Bandas de frecuencia LTE

Requisitos IMT-Advanced

Este artículo se refiere a 4G usando IMT-Advanced ( Telecomunicaciones Móviles Internacionales Avanzadas ), tal como lo define ITU-R . Un sistema celular IMT-Advanced debe cumplir los siguientes requisitos: [8]

  • Estar basado en una red de conmutación de paquetes totalmente IP.
  • Tienen velocidades máximas de datos de hasta aproximadamente 100  Mbit/s para alta movilidad como acceso móvil y hasta aproximadamente 1  Gbit/s para baja movilidad como acceso inalámbrico nómada/local. [4]
  • Ser capaz de compartir y usar dinámicamente los recursos de la red para admitir más usuarios simultáneos por celda.
  • Utilice anchos de banda de canal escalables de 5 a 20 MHz, opcionalmente hasta 40 MHz. [4] [9]
  • Tener una eficiencia espectral de enlace máxima de 15  bit/s·Hz en el enlace descendente y 6,75  bit/s·Hz en el enlace ascendente (lo que significa que 1  Gbit/s en el enlace descendente debería ser posible con un ancho de banda inferior a 67 MHz).
  • La eficiencia espectral del sistema es, en casos de interior, 3  bit/s·Hz·celda para enlace descendente y 2,25  bit/s·Hz·celda para enlace ascendente. [4]
  • Traspasos fluidos a través de redes heterogéneas.

En septiembre de 2009, las propuestas de tecnología se presentaron a la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) como candidatos 4G. [10] Básicamente todas las propuestas se basan en dos tecnologías:

Las implementaciones de Mobile WiMAX y el primer lanzamiento de LTE se consideraron en gran medida una solución provisional que ofrecería un impulso considerable hasta que se implementaran WiMAX 2 (basado en la especificación 802.16m) y LTE Advanced. Las versiones estándar de este último fueron ratificadas en la primavera de 2011.

El primer conjunto de requisitos de 3GPP en LTE Advanced se aprobó en junio de 2008. [11] LTE Advanced se estandarizó en 2010 como parte de la versión 10 de la especificación 3GPP.

Algunas fuentes consideran las implementaciones de LTE y WiMAX móvil de primer lanzamiento como anteriores a 4G o casi 4G, ya que no cumplen completamente con los requisitos planificados de 1  Gbit/s para recepción estacionaria y 100  Mbit/s para móvil.

La confusión ha sido causada por algunos operadores de telefonía móvil que han lanzado productos anunciados como 4G pero que, según algunas fuentes, son versiones anteriores a 4G, comúnmente conocidas como 3.9G, que no siguen los principios definidos por ITU-R para los estándares 4G, pero hoy se puede llamar 4G según ITU-R. Vodafone Países Bajos , por ejemplo, anunciaba LTE como 4G, mientras anunciaba LTE Advanced como su servicio '4G+'. Un argumento común para calificar los sistemas 3.9G como de nueva generación es que utilizan bandas de frecuencia diferentes a las de las tecnologías 3G; que se basan en un nuevo paradigma de interfaz de radio; y que los estándares no son compatibles con versiones anteriores de 3G, mientras que algunos de los estándares son compatibles con versiones posteriores compatibles con IMT-2000 de los mismos estándares.

Normas del sistema

Estándares 4G compatibles con IMT-2000

En octubre de 2010, el Grupo de Trabajo 5D de la UIT-R aprobó dos tecnologías desarrolladas por la industria (LTE Advanced y WirelessMAN-Advanced) [12] para su inclusión en el programa International Mobile Telecommunications Advanced de la UIT (programa IMT-Advanced ), que se centra en la sistemas de comunicación que estarán disponibles dentro de varios años.

LTE Avanzado

LTE Advanced (Long Term Evolution Advanced) es un candidato para el estándar IMT-Advanced , presentado formalmente por la organización 3GPP a ITU-T en el otoño de 2009, y se espera que sea lanzado en 2013. [ necesita actualización ] El objetivo de 3GPP LTE Advanced es alcanzar y superar los requisitos de la UIT. [13]LTE Advanced es esencialmente una mejora de LTE. No es una tecnología nueva, sino una mejora de la red LTE existente. Esta ruta de actualización hace que sea más rentable para los proveedores ofrecer LTE y luego actualizar a LTE Advanced, que es similar a la actualización de WCDMA a HSPA. LTE y LTE Advanced también harán uso de espectros adicionales y multiplexación para permitirle alcanzar velocidades de datos más altas. La transmisión multipunto coordinada también permitirá una mayor capacidad del sistema para ayudar a manejar las velocidades de datos mejoradas.

Velocidades de datos de LTE-Advanced
LTE Avanzado
Descarga máxima 1000 Mbit/s
Carga máxima 0 500 Mbit/s

IEEE 802.16m o WirelessMAN-Advanced

La evolución IEEE 802.16m o WirelessMAN-Advanced (WiMAX 2) de 802.16e está en desarrollo, con el objetivo de cumplir con los criterios IMT-Advanced de 1 Gbit/s para recepción estacionaria y 100 Mbit/s para recepción móvil. [14]

Versiones Forerunner

Evolución a largo plazo (LTE)

Módem Samsung LTE marca Telia
Módem Huawei 4G+ de doble banda

La tecnología anterior a 4G 3GPP Long Term Evolution (LTE) a menudo se denomina "4G - LTE", pero la primera versión de LTE no cumple completamente con los requisitos de IMT-Advanced. LTE tiene una capacidad de tasa de bits neta teórica de hasta 100 Mbit/s en el enlace descendente y 50 Mbit/s en el enlace ascendente si se utiliza un canal de 20 MHz, y más si se utiliza un canal de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO), es decir, conjuntos de antenas. , son usados.

La interfaz de radio física se denominó en una etapa inicial acceso de paquetes OFDM de alta velocidad (HSOPA), ahora se denomina acceso de radio terrestre UMTS evolucionado (E-UTRA). Los primeros dongles USB LTE no admiten ninguna otra interfaz de radio.

El primer servicio LTE disponible públicamente en el mundo se abrió en las dos capitales escandinavas, Estocolmo ( sistemas Ericsson y Nokia Siemens Networks ) y Oslo (un sistema Huawei ) el 14 de diciembre de 2009, con la marca 4G. Los terminales de usuario fueron fabricados por Samsung. [15] A partir de noviembre de 2012, los cinco servicios LTE disponibles públicamente en los Estados Unidos son proporcionados por MetroPCS , [16] Verizon Wireless , [17] AT&T Mobility , US Cellular , [18] Sprint , [19] y T-Mobile Estados Unidos[20]

T-Mobile Hungría lanzó una prueba beta pública (llamada prueba de usuario amigable ) el 7 de octubre de 2011 y ha ofrecido servicios comerciales 4G LTE desde el 1 de enero de 2012. [ cita requerida ]

En Corea del Sur, SK Telecom y LG U+ han habilitado el acceso al servicio LTE desde el 1 de julio de 2011 para dispositivos de datos, y está previsto que llegue a todo el país en 2012. [21] KT Telecom cerró su servicio 2G en marzo de 2012 y completó el servicio LTE nacional en el mismo frecuencia alrededor de 1,8 GHz en junio de 2012.

En el Reino Unido, los servicios LTE fueron lanzados por EE en octubre de 2012, [22] por O2 y Vodafone en agosto de 2013, [23] y por Three en diciembre de 2013. [24]

Velocidades de datos de LTE
LTE
Descarga máxima 0 100 Mbit/s
Carga máxima 0 0 50 Mbit/s

WiMAX móvil (IEEE 802.16e)

El estándar de acceso de banda ancha inalámbrica móvil (MWBA) Mobile WiMAX (IEEE 802.16e-2005) (también conocido como WiBro en Corea del Sur) a veces se denomina 4G y ofrece velocidades máximas de datos de 128 Mbit/s de enlace descendente y 56 Mbit/s de enlace ascendente a través de Canales de 20 MHz de ancho. [ cita requerida ]

En junio de 2006, KT inauguró el primer servicio WiMAX móvil comercial del mundo en Seúl , Corea del Sur . [25]

Sprint comenzó a utilizar Mobile WiMAX a partir del 29 de septiembre de 2008, calificándola como una red "4G", aunque la versión actual no cumple con los requisitos de IMT Advanced en sistemas 4G. [26]

En Rusia, Bielorrusia y Nicaragua, el acceso a Internet de banda ancha WiMax fue ofrecido por una empresa rusa Scartel , y también tenía la marca 4G, Yota . [27]

Velocidades de datos de WiMAX
WiMAX
Descarga máxima 0 128 Mbit/s
Carga máxima 0 0 56 Mbit/s

En la última versión del estándar, WiMax 2.1, el estándar se ha actualizado para que no sea compatible con el estándar WiMax anterior y, en cambio, es intercambiable con el sistema LTE-TDD, fusionando efectivamente el estándar WiMax con LTE.

TD-LTE para el mercado de China

Así como la evolución a largo plazo (LTE) y WiMAX se están promoviendo vigorosamente en la industria global de las telecomunicaciones, la primera (LTE) también es la tecnología líder en comunicaciones móviles 4G más poderosa y ha ocupado rápidamente el mercado chino. TD-LTE , una de las dos variantes de las tecnologías de interfaz aérea LTE, aún no está madura, pero muchos operadores inalámbricos nacionales e internacionales, uno tras otro, están recurriendo a TD-LTE.

Los datos de IBM muestran que el 67% de los operadores están considerando LTE porque esta es la fuente principal de su mercado futuro. La noticia anterior también confirma la afirmación de IBM de que, si bien solo el 8% de los operadores están considerando el uso de WiMAX, WiMAX puede proporcionar la transmisión de red más rápida a sus clientes en el mercado y podría desafiar a LTE.

TD-LTE no es el primer estándar de datos de red de banda ancha móvil inalámbrica 4G, pero es el estándar 4G de China que fue modificado y publicado por el operador de telecomunicaciones más grande de China: China Mobile . Luego de una serie de pruebas de campo, se espera que sea lanzado a la fase comercial en los próximos dos años. Ulf Ewaldsson, vicepresidente de Ericsson, dijo: "El Ministerio de Industria de China y China Mobile en el cuarto trimestre de este año realizarán una prueba de campo a gran escala, para entonces, Ericsson ayudará". Pero considerando la tendencia de desarrollo actual, aún es discutible si este estándar defendido por China Mobile será ampliamente reconocido por el mercado internacional.

Sistemas candidatos descontinuados

UMB (anteriormente EV-DO Rev. C)

UMB ( Ultra Mobile Broadband ) fue el nombre comercial de un proyecto 4G descontinuado dentro del grupo de estandarización 3GPP2 para mejorar el estándar de telefonía móvil CDMA2000 para aplicaciones y requisitos de próxima generación. En noviembre de 2008, Qualcomm , el principal patrocinador de UMB, anunció que ponía fin al desarrollo de la tecnología y favorecía a LTE. [28] El objetivo era alcanzar velocidades de datos superiores a 275 Mbit/s en sentido descendente y superiores a 75 Mbit/s en sentido ascendente.

Flash-OFDM

En una etapa temprana, se esperaba que el sistema Flash-OFDM se desarrollara aún más en un estándar 4G.

Sistemas iBurst y MBWA (IEEE 802.20)

El sistema iBurst (o HC-SDMA, acceso múltiple por división espacial de alta capacidad) se consideró en una etapa temprana como un predecesor de 4G. Más tarde se desarrolló aún más en el sistema de acceso inalámbrico de banda ancha móvil (MBWA), también conocido como IEEE 802.20.

Principales tecnologías en todos los sistemas candidatos

Características principales

Las siguientes características clave se pueden observar en todas las tecnologías 4G sugeridas:

  • Las técnicas de transmisión de la capa física son las siguientes: [29]
    • MIMO : Para lograr una eficiencia espectral ultra alta por medio de procesamiento espacial que incluye MIMO multiantena y multiusuario
    • Ecualización en el dominio de la frecuencia, por ejemplo , modulación multiportadora ( OFDM ) en el enlace descendente o ecualización en el dominio de la frecuencia de una sola portadora (SC-FDE) en el enlace ascendente: para aprovechar la propiedad del canal selectivo en frecuencia sin una ecualización compleja
    • Multiplexación estadística en el dominio de la frecuencia, por ejemplo ( OFDMA ) o (FDMA de portadora única) (SC-FDMA, también conocido como OFDMA precodificado linealmente, LP-OFDMA) en el enlace ascendente: Tasa de bits variable mediante la asignación de diferentes subcanales a diferentes usuarios en función de las condiciones del canal
    • Códigos de corrección de errores del principio Turbo : para minimizar la SNR requerida en el lado de la recepción
  • Programación dependiente del canal : para usar el canal variable en el tiempo
  • Adaptación de enlace : modulación adaptativa y códigos de corrección de errores
  • IP móvil utilizada para la movilidad
  • Femtoceldas basadas en IP (nodos domésticos conectados a una infraestructura de banda ancha de Internet fija)

A diferencia de las generaciones anteriores, los sistemas 4G no admiten telefonía con conmutación de circuitos. Los estándares IEEE 802.20, UMB y OFDM [30] carecen de soporte de traspaso suave , también conocido como retransmisión cooperativa .

Esquemas de acceso y multiplexación

Recientemente, los nuevos esquemas de acceso como FDMA ortogonal (OFDMA), FDMA de portador único (SC-FDMA), FDMA intercalado y CDMA multiportador (MC-CDMA) están cobrando más importancia para los sistemas de próxima generación. Estos se basan en algoritmos FFT eficientes y ecualización en el dominio de la frecuencia, lo que resulta en un menor número de multiplicaciones por segundo. También permiten controlar el ancho de banda y formar el espectro de forma flexible. Sin embargo, requieren una asignación de canales dinámica avanzada y una programación de tráfico adaptativa.

WiMax está utilizando OFDMA en el enlace descendente y en el enlace ascendente. Para LTE (telecomunicaciones) , OFDMA se utiliza para el enlace descendente; por el contrario, FDMA de portadora única se usa para el enlace ascendente, ya que OFDMA contribuye más a los problemas relacionados con PAPR y da como resultado una operación no lineal de los amplificadores. IFDMA proporciona menos fluctuación de potencia y, por lo tanto, requiere amplificadores lineales energéticamente ineficientes. Del mismo modo, MC-CDMA está en la propuesta del estándar IEEE 802.20 . Estos esquemas de acceso ofrecen las mismas eficiencias que tecnologías más antiguas como CDMA. Aparte de esto, se puede lograr escalabilidad y velocidades de datos más altas.

La otra ventaja importante de las técnicas de acceso antes mencionadas es que requieren menos complejidad para la ecualización en el receptor. Esta es una ventaja adicional, especialmente en los entornos MIMO , ya que la transmisión de multiplexación espacial de los sistemas MIMO requiere inherentemente una ecualización de alta complejidad en el receptor.

Además de las mejoras en estos sistemas de multiplexación, se están utilizando técnicas de modulación mejoradas. Mientras que los estándares anteriores usaban en gran medida la modulación por cambio de fase , se están proponiendo sistemas más eficientes como 64 QAM para usar con los estándares 3GPP Long Term Evolution .

Compatibilidad con IPv6

A diferencia de 3G, que se basa en dos infraestructuras paralelas que consisten en nodos de red de conmutación de circuitos y conmutación de paquetes, 4G se basa únicamente en la conmutación de paquetes . Esto requiere una transmisión de datos de baja latencia .

Dado que las direcciones IPv4 están (casi) agotadas , [Nota 1] [31] IPv6 es esencial para admitir la gran cantidad de dispositivos inalámbricos que se comunican mediante IP. Al aumentar la cantidad de direcciones IP disponibles, IPv6 elimina la necesidad de traducción de direcciones de red (NAT), un método para compartir una cantidad limitada de direcciones entre un grupo más grande de dispositivos, que tiene una serie de problemas y limitaciones . Cuando se usa IPv6, todavía se requiere algún tipo de NAT para la comunicación con dispositivos IPv4 heredados que no están también conectados a IPv6.

A partir de junio de 2009 , Verizon ha publicado especificaciones [1] que requieren que cualquier dispositivo 4G en su red sea compatible con IPv6. [32]

Sistemas de antena avanzados

El rendimiento de las comunicaciones por radio depende de un sistema de antena, denominado antena inteligente o smart . Recientemente, están surgiendo tecnologías de múltiples antenas para lograr el objetivo de los sistemas 4G, como comunicaciones de alta velocidad, alta confiabilidad y largo alcance. A principios de la década de 1990, para satisfacer las crecientes necesidades de velocidad de datos de la comunicación de datos, se propusieron muchos esquemas de transmisión. Una tecnología, multiplexación espacial , ganó importancia por su conservación de ancho de banda y eficiencia energética. La multiplexación espacial implica desplegar múltiples antenas en el transmisor y en el receptor. Entonces se pueden transmitir flujos independientes simultáneamente desde todas las antenas. Esta tecnología, llamada MIMO(como una rama de la antena inteligente ), multiplica la velocidad de datos base por (la menor de) la cantidad de antenas de transmisión o la cantidad de antenas de recepción. Aparte de esto, la confiabilidad en la transmisión de datos de alta velocidad en el canal que se desvanece se puede mejorar usando más antenas en el transmisor o en el receptor. Esto se denomina diversidad de transmisión o recepción . Tanto la diversidad de transmisión/recepción como la multiplexación espacial de transmisión se clasifican en las técnicas de codificación de espacio-tiempo, que no requieren necesariamente el conocimiento del canal en el transmisor. La otra categoría son las tecnologías de múltiples antenas de circuito cerrado, que requieren conocimiento del canal en el transmisor.

Arquitectura inalámbrica abierta y radio definida por software (SDR)

Una de las tecnologías clave para 4G y más allá se denomina Open Wireless Architecture (OWA), que admite múltiples interfaces aéreas inalámbricas en una plataforma de arquitectura abierta .

SDR es una forma de arquitectura inalámbrica abierta (OWA). Dado que 4G es una colección de estándares inalámbricos, la forma final de un dispositivo 4G constituirá varios estándares. Esto se puede realizar de manera eficiente utilizando la tecnología SDR, que se clasifica en el área de la convergencia de radio.

Historia de las tecnologías 4G y pre-4G

El sistema 4G fue concebido originalmente por DARPA , la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU. [ cita requerida ] DARPA seleccionó la arquitectura distribuida y el protocolo de Internet (IP) de extremo a extremo, y creyó en una etapa temprana en las redes de igual a igual en las que cada dispositivo móvil sería tanto un transceptor como un enrutador para otros dispositivos. en la red, eliminando la debilidad radial y concentrada de los sistemas celulares 2G y 3G. [33] [ página necesaria ] Desde el sistema GPRS 2.5G, los sistemas celulares han proporcionado infraestructuras duales: nodos de conmutación de paquetes para servicios de datos y nodos de conmutación de circuitos para llamadas de voz. En los sistemas 4G, la infraestructura de conmutación de circuitos se abandona y solo unaSe proporciona una red de conmutación de paquetes , mientras que los sistemas 2.5G y 3G requieren nodos de red de conmutación de paquetes y conmutación de circuitos , es decir, dos infraestructuras en paralelo. Esto significa que en 4G las llamadas de voz tradicionales se reemplazan por telefonía IP.

  • En 2002, se presentó la visión estratégica para 4G, que la UIT designó como IMT Advanced .
  • En 2004, LTE fue propuesto por primera vez por NTT DoCoMo de Japón. [34]
  • En 2005, la tecnología de transmisión OFDMA se elige como candidata para el enlace descendente HSOPA , más tarde rebautizado como interfaz aérea E-UTRA 3GPP Long Term Evolution (LTE) .
  • En noviembre de 2005, KT Corporation demostró el servicio WiMAX móvil en Busan , Corea del Sur . [35]
  • En abril de 2006, KT Corporation inició el primer servicio WiMAX móvil comercial del mundo en Seúl, Corea del Sur . [36]
  • A mediados de 2006, Sprint anunció que invertiría unos 5.000 millones de dólares estadounidenses en el desarrollo de tecnología WiMAX durante los próximos años [37] (6.720 millones de dólares en términos reales [38] ). Desde entonces, Sprint se ha enfrentado a muchos contratiempos que han resultado en fuertes pérdidas trimestrales. El 7 de mayo de 2008, Sprint , Imagine , Google , Intel , Comcast , Bright House y Time Warner anunciaron una agrupación de un promedio de 120 MHz de espectro; Sprint fusionó su división Xohm WiMAX con Clearwirepara formar una sociedad que tomará el nombre de "Clear".
  • En febrero de 2007, la empresa japonesa NTT DoCoMo probó un prototipo de sistema de comunicación 4G con 4×4 MIMO denominado VSF-OFCDM a 100 Mbit /s en movimiento y 1 Gbit /s en reposo. NTT DoCoMo completó una prueba en la que alcanzó una velocidad máxima de transmisión de paquetes de aproximadamente 5 Gbit/s en el enlace descendente con 12×12 MIMO utilizando un ancho de banda de frecuencia de 100 MHz mientras se desplazaba a 10 km/h, [39] y planea lanzar la primera red comercial en 2010.
  • En septiembre de 2007, NTT Docomo demostró velocidades de datos e-UTRA de 200 Mbit/s con un consumo de energía inferior a 100 mW durante la prueba. [40]
  • En enero de 2008, comenzó una subasta de espectro de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de EE. UU. para las antiguas frecuencias de televisión analógica de 700 MHz. Como resultado, la mayor parte del espectro fue para Verizon Wireless y la siguiente para AT&T. [41] Ambas empresas han declarado su intención de admitir LTE .
  • En enero de 2008, la comisionada de la UE, Viviane Reding , sugirió la reasignación del espectro de 500 a 800 MHz para comunicaciones inalámbricas, incluido WiMAX. [42]
  • El 15 de febrero de 2008, Skyworks Solutions lanzó un módulo frontal para e-UTRAN. [43] [44] [45]
  • En noviembre de 2008, el UIT-R estableció los requisitos de rendimiento detallados de las IMT-Avanzadas mediante la publicación de una carta circular en la que se pedían tecnologías de acceso radioeléctrico (RAT) candidatas para las IMT-Avanzadas. [46]
  • En abril de 2008, justo después de recibir la carta circular, el 3GPP organizó un taller sobre IMT-Advanced donde se decidió que LTE Advanced, una evolución del estándar LTE actual, cumplirá o incluso superará los requisitos de IMT-Advanced siguiendo la agenda de ITU-R. .
  • En abril de 2008, LG y Nortel demostraron velocidades de datos e-UTRA de 50 Mbit/s mientras viajaban a 110 km/h. [47]
  • El 12 de noviembre de 2008, HTC anunció el primer teléfono móvil habilitado para WiMAX, el Max 4G [48]
  • El 15 de diciembre de 2008, San Miguel Corporation , el conglomerado de alimentos y bebidas más grande del sudeste asiático, firmó un memorando de entendimiento con Qatar Telecom QSC ( Qtel ) para construir proyectos de comunicaciones móviles y de banda ancha inalámbrica en Filipinas. La empresa conjunta formó wi-tribe Filipinas, que ofrece 4G en el país. [49] Casi al mismo tiempo, Globe Telecom lanzó el primer servicio WiMAX en Filipinas.
  • El 3 de marzo de 2009, LRTC de Lituania anunció la primera red WiMAX móvil "4G" operativa en los estados bálticos. [50]
  • En diciembre de 2009, Sprint comenzó a anunciar el servicio "4G" en ciudades seleccionadas de los Estados Unidos, a pesar de las velocidades de descarga promedio de solo 3 a 6 Mbit / s con velocidades máximas de 10 Mbit / s (no disponible en todos los mercados). [51]
  • El 14 de diciembre de 2009, el operador de red sueco-finlandés TeliaSonera y su marca noruega NetCom (Noruega) realizaron el primer despliegue comercial de LTE en las capitales escandinavas , Estocolmo y Oslo . TeliaSonera calificó la red como "4G". Los dispositivos de módem que se ofrecen fueron fabricados por Samsung (dongle GT-B3710) y la infraestructura de red creada por Huawei (en Oslo) y Ericsson (en Estocolmo). TeliaSonera planea implementar LTE a nivel nacional en Suecia, Noruega y Finlandia. [52] [53] TeliaSonera usó un ancho de banda espectral de 10 MHz y single-in-single-out, que debería proporcionar una capa físicavelocidades de bits netas de hasta 50 Mbit/s en el enlace descendente y 25 Mbit/s en el enlace ascendente. Las pruebas introductorias mostraron un rendimiento de TCP de 42,8 Mbit/s de enlace descendente y 5,3 Mbit/s de enlace ascendente en Estocolmo. [54]
  • El 4 de junio de 2010, Sprint lanzó el primer teléfono inteligente WiMAX en los EE. UU., el HTC Evo 4G . [55]
  • El 4 de noviembre de 2010, el Samsung Craft ofrecido por MetroPCS es el primer teléfono inteligente LTE disponible comercialmente [56]
  • El 6 de diciembre de 2010, en el Seminario Mundial de Radiocomunicaciones de la UIT de 2010, la UIT declaró que LTE , WiMAX y "tecnologías 3G evolucionadas" similares podrían considerarse "4G". [5]
  • En 2011, Claro de Argentina lanzó una red pre-4G HSPA+ en el país.
  • En 2011, Truemove-H de Tailandia lanzó una red HSPA+ anterior a 4G con disponibilidad en todo el país.
  • El 17 de marzo de 2011, el HTC Thunderbolt ofrecido por Verizon en los EE. UU. fue el segundo teléfono inteligente LTE que se vendió comercialmente. [57] [58]
  • En febrero de 2012, Ericsson hizo una demostración de TV móvil sobre LTE, utilizando el nuevo servicio eMBMS ( Servicio de multidifusión de transmisión multimedia mejorado ). [59]

Desde 2009, el estándar LTE ha evolucionado considerablemente a lo largo de los años, lo que ha resultado en muchas implementaciones por parte de varios operadores en todo el mundo. Para obtener una descripción general de las redes LTE comerciales y su respectivo desarrollo histórico, consulte: Lista de redes LTE . Entre la amplia gama de despliegues, muchos operadores están considerando el despliegue y operación de redes LTE. Se puede encontrar una compilación de implementaciones LTE planificadas en: Lista de redes LTE planificadas .

Desventajas

4G presenta un inconveniente potencial para aquellos que viajan internacionalmente o desean cambiar de operador. Para realizar y recibir llamadas de voz 4G, el teléfono del suscriptor no solo debe tener una banda de frecuencia coincidente (y en algunos casos requiere desbloqueo ), sino que también debe tener la configuración de habilitación coincidente para el operador local y/o el país. Si bien se puede esperar que un teléfono comprado a un proveedor dado funcione con ese proveedor, hacer llamadas de voz 4G en la red de otro proveedor (incluido el roaming internacional) puede ser imposible sin una actualización de software específica para el proveedor local y el modelo de teléfono en cuestión, que puede o no estar disponible (aunque el respaldo a 3G para llamadas de voz aún puede ser posible si hay una red 3G disponible con una banda de frecuencia coincidente).[60]

Más allá de la investigación 4G

Un problema importante en los sistemas 4G es hacer que las altas tasas de bits estén disponibles en una porción más grande de la celda, especialmente para los usuarios en una posición expuesta entre varias estaciones base. En la investigación actual, este problema se aborda mediante técnicas de macrodiversidad , también conocidas como relé cooperativo de grupo , y también mediante acceso múltiple por división de haz (BDMA). [61]

Las redes ubicuas son un concepto amorfo y en la actualidad completamente hipotético en el que el usuario puede estar conectado simultáneamente a varias tecnologías de acceso inalámbrico y puede moverse sin problemas entre ellas (ver transferencia vertical , IEEE 802.21 ). Estas tecnologías de acceso pueden ser Wi-Fi , UMTS , EDGE o cualquier otra tecnología de acceso futura. En este concepto también se incluye la tecnología de radio inteligente (también conocida como radio cognitiva ) para administrar de manera eficiente el uso del espectro y la potencia de transmisión, así como el uso de protocolos de enrutamiento de malla para crear una red generalizada.

Redes 4G pasadas

País La red fecha de cierre Estándar notas
 Jamaica digicel 2018-10-31 WiMAX [62]
 Malasia Sí 4G 2019-10-01 WiMAX [63] [64]
   Nepal telecomunicaciones de nepal 2021-12-?? WiMAX [sesenta y cinco]
 Trinidad y Tobago Blink bmobile ( TSTT ) 2015-03-03 WiMAX [66]
 Estados Unidos pique 2016-03-31 WiMAX [67] [68]
T-Mobile (Sprint) 2022-06-30 LTE [69] [70] [71]

Véase también

Notas

  1. ^ El estado de agotamiento exacto es difícil de determinar, ya que se desconoce cuántas direcciones no utilizadas existen en los ISP y cuántas de las direcciones que sus propietarios no utilizan permanentemente aún pueden liberarse y transferirse a otros.

Referencias

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