4G (del inglés cuarta generación - la cuarta generación) es una generación de comunicaciones móviles con mayores requisitos. Es habitual referirse a la cuarta generación como tecnologías prometedoras que permiten la transmisión de datos a una velocidad de hasta 100 Mbps a móviles (con alta movilidad) y de hasta 1 Gbps a abonados fijos (con baja movilidad).
Las tecnologías LTE Advanced (LTE-A) y WiMAX 2 (WMAN-Advanced, IEEE 802.16m) ( no se requiere tarjeta SIM ) fueron reconocidas oficialmente como estándares de comunicación inalámbrica 4G (IMT-Advanced) de cuarta generación por la Unión Internacional de Telecomunicaciones en una conferencia en Ginebra en 2012 año.
Las especificaciones de cualquier generación de comunicaciones generalmente se refieren a un cambio en la naturaleza fundamental del servicio, tecnologías de transmisión incompatibles, tasas de bits máximas más altas, nuevas bandas de frecuencia, ancho de banda de canal más amplio , expresado en unidades de frecuencia - hercios, y más capacidad para múltiples comunicaciones simultáneas. transmisión de datos (mayor eficiencia espectral del sistema , medida en bits/s/Hz/sector).
Casi cada década se han desarrollado nuevas generaciones de comunicaciones móviles desde la transición del desarrollo de la primera generación de redes celulares analógicas en la década de 1970 ( 1G ) a redes de transmisión digital ( 2G ) en la década de 1980. Pasó una cantidad de tiempo suficiente desde el inicio del desarrollo hasta la implementación real (por ejemplo, las redes 1G se introdujeron en 1984, las redes 2G, en 1991). En la década de 1990, comenzó a desarrollarse el estándar 3G , basado en el acceso múltiple por división de código (CDMA); se introdujo solo en la década de 2000 (en Rusia, en 2002 [1] ). Las redes de generación 4G basadas en el protocolo IP comenzaron a desarrollarse en el año 2000 y se han introducido en muchos países desde 2010.
En el año 2000, cuando el desarrollo de la tecnología de comunicación 3G de tercera generación apenas estaba en marcha, uno de los principales fabricantes de computadoras personales, Hewlett-Packard, y el gigante japonés de comunicaciones celulares NTT DoCoMo anunciaron el inicio de una investigación conjunta sobre el desarrollo de tecnologías de transmisión de datos multimedia. en redes inalámbricas de cuarta generación [2] . Además de ellos, el desarrollo estuvo a cargo de Ericsson y AT&T en conjunto con Nortel Networks .
Posteriormente, aparecieron dos estándares realmente aplicables: LTE y WiMAX , que, según IMT Advanced , marcaron una nueva era en el desarrollo de la red [3] [4] (el hecho de que estas dos versiones son incompatibles, y es imposible predecir con precisión cómo competirán y cuál finalmente dominará).
El estándar LTE se desarrolló en el marco de 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) como continuación de CDMA y UMTS y originalmente no pertenecía a la cuarta generación de comunicaciones móviles [5] . La Unión Internacional de Telecomunicaciones, como estándar de comunicación que cumple con todos los requisitos de las comunicaciones inalámbricas de cuarta generación, ha elegido la décima versión de LTE - LTE Advanced , que fue presentada por primera vez por la empresa japonesa NTT DoCoMo. Dado que este estándar se puede implementar en las redes celulares existentes, se ha vuelto más popular entre los operadores celulares. En abril de 2008, Nokia obtuvo el apoyo de varias empresas ( Sony Ericsson , NEC ) para desarrollar el estándar LTE y hacerlo competitivo frente a WiMAX [6] [7] . En el mismo año, la firma analista Analysys Mason predijo un aumento en la demanda de tecnologías celulares como LTE en lugar de WiMAX [8] .
La primera red LTE comercial fue lanzada el 14 de diciembre de 2009 por la empresa sueca de telecomunicaciones TeliaSonera en cooperación con Ericsson, en Estocolmo y Oslo [9] .
El estándar WiMAX (o IEEE 802.16) está siendo desarrollado por WiMAX Forum, fundado en junio de 2001, y es una continuación del estándar inalámbrico Wi-Fi, una alternativa a las líneas arrendadas y DSL [10] . Existen muchas versiones del estándar WiMAX, pero principalmente se dividen en WiMAX fijo (especificación IEEE 802.16d, también conocida como IEEE 802.16-2004, que fue aprobada en 2004) y WiMAX móvil (especificación IEEE 802.16e, más conocida como IEEE 802.16-2005), que fue aprobado en 2005). Está claro a partir de los nombres de los estándares que WiMAX fijo brinda servicios solo a suscriptores "estáticos" después de la instalación y reparación del equipo apropiado, y WiMAX móvil brinda la capacidad de conectarse a usuarios que se mueven en el área de cobertura a velocidades de hasta 115 kilómetros por hora La ventaja del estándar WiMAX fue que se hizo apto para uso comercial mucho antes que el estándar LTE. Actualmente, las empresas que integran el WiMAX Forum son fabricantes tan conocidos como Intel Corporation, Samsung , Huawei Technologies , Hitachi y muchos otros [11] .
La primera red basada en tecnología WiMAX fue construida en Canadá por Nortel el 7 de diciembre de 2005 [12] .
Dos días más tarde, la empresa ucraniana "Ultimas tecnologías de Ucrania " comenzó a proporcionar acceso de banda ancha inalámbrica a Internet (convirtiéndose así en la primera en los países de la CEI ), basada en chips Intel® PRO/Wireless 5116 [13] .
En marzo de 2008, el sector de radio de la Unión Internacional de Telecomunicaciones ( UIT-R ) definió un conjunto de requisitos para el estándar internacional de banda ancha inalámbrica móvil 4G, denominado especificaciones Avanzadas de Telecomunicaciones Móviles Internacionales (IMT-Advanced), que establece específicamente los requisitos de velocidad de datos. para los suscriptores de servicios: se deben proporcionar 100 Mbps a los suscriptores de alta movilidad (p. ej., trenes y automóviles) y se debe proporcionar 1 Gbps a los suscriptores con poca movilidad (p. ej., peatones y suscriptores fijos) [14] .
Debido a que las primeras versiones de WiMAX móvil y LTE admiten velocidades muy por debajo de 1 Gbps, no son tecnologías compatibles con IMT-Advanced, aunque los proveedores de servicios a menudo las denominan tecnologías 4G. A su vez, tras el lanzamiento de las redes LTE-Advanced por parte de los operadores móviles con fines de marketing, comenzaron a denominarse 4G+. El 6 de diciembre de 2010, ITU-R reconoció que las tecnologías más avanzadas se consideran como "4G", aunque este término no está definido [15] .
Los sistemas de comunicación 4G se basan en protocolos de transferencia de datos por paquetes . El protocolo IPv4 se utiliza para transferir datos ; La compatibilidad con IPv6 está planificada en el futuro .
Desde un punto de vista técnico, la principal diferencia entre las redes de cuarta y tercera generación es que la tecnología 4G se basa completamente en protocolos de paquetes de datos , mientras que 3G combina la conmutación de paquetes y la conmutación de circuitos. . Las tecnologías VoLTE ( Voice over LTE ) se proporcionan para la transmisión de voz en 4G [16]
La investigación principal en la creación de sistemas de comunicación de cuarta generación se lleva a cabo en la dirección de utilizar la tecnología de multiplexación por división de frecuencia ortogonal OFDM [17] . Además, para la tasa de transmisión máxima, se utiliza la tecnología de transmisión de datos utilizando N antenas y su recepción por M antenas - MIMO [18] . Con esta tecnología, las antenas transmisora y receptora se separan para lograr una débil correlación entre antenas adyacentes.
Los Sistemas Avanzados de Telecomunicaciones Móviles Internacionales (IMT-Advanced), tal como los define el sector de radiocomunicaciones de la UIT, deben cumplir ciertos requisitos para ser considerados redes de generación 4G [19] :
Actualmente, los fabricantes de equipos son empresas líderes como Nokia Siemens Networks , Huawei , Alcatel-Lucent y otras [24] . En Rusia, Nokia Siemens Networks inició la producción de equipos de red sobre la base de una empresa conjunta con NPF Micran y Rosnano Corporation cerca de Tomsk . Las estaciones base multiestándar que producen pueden operar tanto en varios estándares (2G/GSM/GPRS/EDGE, 3G/WCDMA/UMTS/HSPA y 4G/LTE/FDD/TDD/LTE-Advanced) como en una gran cantidad de 800/ 900 bandas de frecuencia /1900/2100/2500/2700 MHz [25] .
Qualcomm planea lanzar los primeros chips para módems (MDM9225, MDM9625) que admitirán redes LTE a fines de 2012 [26] . Estos son los primeros conjuntos de chips compatibles con la tecnología de agregación de portadoras, que permite combinar múltiples canales de radio en múltiples bandas de frecuencia. Con esta tecnología, los operadores pueden eludir el requisito de espectro contiguo de 20 MHz del estándar LTE y aumentar la experiencia del usuario a 150 Mbps en sus redes LTE existentes. Los chips MDM9225 y MDM9625 son retrocompatibles con los estándares de redes móviles más antiguos: EV-DO Advanced, TD-SCDMA y GSM, por lo que los módems en los que se instalarán podrán operar en 7 modos diferentes: CDMA2000 ( 1X, DO), GSM /EDGE, UMTS (WCDMA, TD-SCDMA) y LTE (tanto en LTE-FDD como en LTE-TDD) [27] .
Qualcomm presentó nuevos sistemas basados en Snapdragon 800 para dispositivos móviles en CES 2013. Es el primer chip (MSM8974) con un módem 4G LTE integrado que admite agregación de enlaces y velocidades de datos Cat 4 de hasta 150 Mbps. [28] En 2014, Intel planea presentar el módem Intel XMM 7260 con soporte LTE Advanced. [29]
En Rusia:
En Europa occidental:
EN LOS EE.UU:
En 2010, continúa la expansión de la red 4G de TeliaSonera en 25 ciudades y áreas recreativas en Suecia y 4 ciudades en Noruega. Hasta finales de 2010, TeliaSonera también introdujo redes comerciales 4G para clientes en Finlandia, Dinamarca y Estonia, y en abril de 2011 también en Lituania [30] .
El operador móvil MTS ha lanzado una red de cuarta generación (4G) basada en tecnología LTE en operación comercial en Uzbekistán . La red está desplegada en la parte central de Tashkent en el rango de frecuencia de 2,5-2,7 GHz, cuya licencia recibió la filial uzbeka de MTS en octubre de 2009. El proveedor de equipos para construir la red es la china Huawei Technologies [31] .
Desde febrero de 2011, el operador móvil armenio VivaCell-MTS ha cambiado completamente a la operación comercial de la red en Ereván y ahora se está desarrollando en las regiones de Armenia [32] .
El 9 de diciembre de 2011 en Bishkek ( Kirguistán ) comenzaron las conexiones a Internet inalámbrica de alta velocidad de cuarta generación utilizando tecnología LTE .
La red LTE 4G, basada en sus propios recursos técnicos, fue implementada por un operador de telecomunicaciones alternativo independiente en Kirguistán : Saima-Telecom CJSC. La red cubría toda la capital, Bishkek , y luego está previsto cubrir las grandes ciudades de la región de Chui con la red. Los residentes de estas ciudades tendrán acceso completo a Internet de banda ancha, que estará al nivel de los precios actuales.
El 17 de junio de 2011, en Tiraspol , entre las empresas CJSC Interdnestrcom y Alcatel-Lucent Ucrania, se firmó un contrato para la construcción de una red celular móvil de cuarta generación basada en LTE en Pridnestrovie .
El 20 de abril de 2012 se puso en funcionamiento la primera red LTE comercial.
Para mayo de 2012, todas las principales ciudades de Finlandia tienen cobertura 4G de múltiples operadores LTE. [33] [34] Los planes son brindar una cobertura del 95% del territorio del país en 3 años y del 99% en 5 años. [35]
A fines del segundo trimestre de 2012, el operador móvil azerbaiyano Azercell lanzó una red de cuarta generación en el centro de Bakú [36] .
El 26 de diciembre de 2012, se lanzó en Kazajstán una red 4G basada en LTE bajo la marca Altel4g.
El Ministerio de Comunicaciones de Brasil y Huawei firmaron un acuerdo (2012) en virtud del cual Huawei desarrollará una solución LTE de 450 MHz que se utilizará para brindar banda ancha móvil a personas en áreas remotas y rurales. [37]
El 18 de septiembre de 2013, el operador nacional " Altyn Asyr " lanzó una red 4G basada en LTE en Turkmenistán [38] .
El 17 de diciembre de 2015, el operador de infraestructura beCloud en Bielorrusia puso en operación comercial la red LTE Advanced [39] . Huawei se ha convertido en el proveedor de equipos para la red LTE . Para septiembre de 2020, LTE Advanced funciona en tres bandas: 800 MHz, 1800 MHz y 2600 MHz [40] . Siendo la única empresa del país que cuenta con una licencia para operar en el campo de las comunicaciones LTE , beCloud brinda su red a otros operadores para su uso. Desde finales de 2015, al operador MTS , desde 2016, al operador móvil life :) y al proveedor UNET.by, desde marzo de 2019, a la empresa A1 . En diciembre de 2019, A1 anunció una asociación estratégica de 3 años con beCloud para desarrollar comunicaciones móviles 4G en Bielorrusia [41] . A partir de 2020, A1 entregó parte de su infraestructura para estaciones base, así como una red de transporte, para que una red 4G en la banda de frecuencia de 800 MHz esté disponible en áreas rurales. Gracias a esto, desde agosto de 2020 hasta septiembre de 2021, la cobertura de la red 4G se expandió: en la región de Gomel, hasta el 96,4% [42] , en la región de Mogilev, hasta el 81% [43] , en la región de Minsk, hasta 89% [44] , en la región de Vitebsk - hasta 75% [45] .
El 1 de julio de 2018, comenzó a introducirse en el territorio de Ucrania una red 4G en las bandas de 1800 MHz y 2600 MHz .
El 3 de noviembre de 2012, SkyLine-WiMAX comenzó a probar una nueva plataforma de acceso inalámbrico de banda ancha Canopy PMP 450 4G con tecnología LTE pro en el sur de Rusia .
A partir del 1 de diciembre de 2016, las redes 4G/LTE operan en 83 de las 85 regiones rusas.
El mayor problema para desarrollar redes en ambos estándares es que necesitan las mismas bandas de frecuencia. En la primera quincena de mayo de 2008, la empresa Scartel comenzó a comprar una docena de empresas propietarias de las frecuencias necesarias para la implementación de redes inalámbricas de banda ancha y, en la segunda mitad del mismo año, se lanzó la primera red WiMAX comercial en Rusia [46]. ] [47] [48] . El 9 de noviembre de 2009, el Servicio Federal de Supervisión de las Comunicaciones, la Tecnología de la Información y las Comunicaciones Masivas (Roskomnadzor) publicó un aviso sobre cuatro licitaciones para la venta de licencias para la prestación de servicios de comunicación inalámbrica de banda ancha en las bandas de 2300-2400 MHz [49 ] . Las competiciones estaban programadas para el 18 y 25 de febrero, el 4 y el 11 de marzo de 2010 e incluyeron 40 regiones de Rusia [50] . Como resultado, 39 de 40 licencias terminaron con la empresa Svyazinvest , y 38 de ellas con la subsidiaria Rostelecom ; la única región donde Svyazinvest no ganó fue la República de Chechenia y, por lo tanto, una licencia fue para CJSC Vainakh Telecom. Sin embargo, el Ministerio de Defensa coordinó inmediatamente estas asignaciones de frecuencia solo con Vainakh Telecom CJSC, mientras que Rostelecom tuvo que esperar hasta noviembre de 2011 [51] .
El 28 de diciembre de 2010, por decisión de la Comisión Estatal de Radiofrecuencias , se creó una organización sin fines de lucro, el Consorcio 4G, que es una alianza basada en la membresía de fundadores como VimpelCom OJSC , Mobile TeleSystems OJSC , MegaFon OJSC y Rostelecom OJSC, cuyo objetivo es estudiar las posibilidades y condiciones para la introducción de redes 4G en Rusia en los rangos de 800 y 900 MHz, 1,8, 2,1 y 2,5-2,7 GHz para desarrollar condiciones para la competencia por estas frecuencias (ahora la mayoría de ellos están ocupados por militares) [52 ] . La participación de las empresas de telefonía móvil generó confianza en que las redes LTE se desarrollarían en Rusia y, además, la pertenencia al Consorcio 4G sugiere posibles ventajas en una mayor asignación de frecuencias. En enero de 2011 se legalizó la posibilidad de aparición de redes LTE en Rusia [53] . Por ello, en febrero de 2011, la empresa de telefonía celular Tele2 quiso incorporarse al Consorcio , basándose en la experiencia de construir una red LTE en Suecia, pero esto no sucedió [54] [55] . A fines de julio de 2011, el Consorcio envió un estudio al Ministerio de Comunicaciones de que para el desarrollo de LTE no vale la pena utilizar las frecuencias asignadas para redes 2G y 3G, sino que es necesario utilizar el dividendo digital -un recurso en las bandas 694-915 MHz y la banda 2,5-2, 7 GHz [56] . Con base en este estudio, la Comisión Estatal de Radiofrecuencias decidió que las redes de doble banda (791-862 MHz y 2500-2600 MHz, FDD) podrán desplegar solo cuatro operadores y tres jugadores más podrán desplegar redes en el misma banda [57] . Roskomnadzor prometió realizar licitaciones para estas frecuencias en febrero de 2012, pero aún no lo ha hecho [58] . Fuera de competencia en toda Rusia, las frecuencias serán recibidas por Scartel y la empresa Osnova Telecom creada con la participación del Ministerio de Defensa (frecuencias recibidas en enero de 2012), en Moscú - por MegaFon y MTS, en las regiones - por Rostelecom [59 ] .
En septiembre de 2011, el Servicio Federal Antimonopolio amenazó con iniciar una acción administrativa contra el Ministerio de Telecomunicaciones y Comunicaciones Masivas y el Consorcio 4G por no haber tenido en cuenta a los operadores regionales durante la distribución del recurso de radio frecuencia y por el hecho de que otros aún no pueden unirse a los operadores del Consorcio 4G [60] .
Mientras tanto, en septiembre de 2011, se realizaron concursos de frecuencias para obtener licencias WiMAX en las bandas de 3,4-3,45 GHz y 3,5-3,55 GHz en ocho regiones y 29 ciudades de Rusia [61] . Posteriormente, Roskomnadzor reconoció las licitaciones en seis regiones como inválidas debido a que solo se presentó una solicitud para ellas, las licencias para las dos regiones restantes (la República de Chechenia y la República de Ingushetia ) fueron a CJSC Vainakh Telecom e Ingushelectrosvyaz, respectivamente [62 ] . En las ciudades de la Federación Rusa, el operador CJSC TransTeleCom Company, una de las subsidiarias de OJSC Russian Railways, recibió la mayor cantidad de conjuntos de licencias para proporcionar comunicaciones [63] [64] [65] . Este rango pertenece al rango de las ondas centimétricas y su característica es que la señal se propaga débilmente a través de las paredes de los edificios y se requerirán más estaciones base para dar cobertura [65] .
El lanzamiento comercial de redes basadas en el estándar LTE, por primera vez en Rusia, se llevó a cabo en Novosibirsk a finales de diciembre de 2011 por parte de la empresa Scartel, que va a traspasar completamente todos sus equipos a esta tecnología en mayo de 2012 [ 66] [67] . Pero por primera vez en Moscú (marzo de 2012), la red LTE fue lanzada por el grupo de empresas Antares propiedad del empresario Evgeny Roitman [ 68 ] . A partir del 16 de noviembre de 2012, LTE opera en más de 23 ciudades importantes de Rusia.
A fines de 2011, se inauguró en Tomsk [69] la primera planta en Rusia para la producción de estaciones 4G .
El 23 de abril de 2012, el operador móvil MegaFon fue el primero de los tres grandes operadores en brindar a sus clientes en Rusia la oportunidad de acceder a servicios móviles de cuarta generación (4G). Novosibirsk [70] [71] fue la primera ciudad en Rusia, donde se puso en marcha la red de cuarta generación , y un poco más tarde, Moscú [72] .
A fines del primer trimestre de 2014, había alrededor de 2 millones de suscriptores de la cuarta generación de comunicaciones móviles (LTE) en Rusia, para fines de año se esperan 3 millones de suscriptores de LTE, y para 2018 su número crecerá a 20 millones [73] .
Las tecnologías de la cuarta generación de comunicaciones móviles también pueden utilizarse en los campos de la telemedicina, la seguridad y el orden público, la educación a distancia, la gestión del transporte, etc. [59]
En 2015, Megafon lanzó una red 4G en 95 ciudades de los Urales. Según el operador, unos 10 millones de personas han obtenido acceso a las redes 4G [74] .
Lista de ciudades con red 4G en RusiaSuministro estatal de espectro de frecuencias a operadores móviles y de línea fija para comunicaciones de cuarta generación en Rusia. En total, las redes 4G ahora están operando en Rusia en 64 regiones.
A partir del 1 de mayo de 2014, la operación comercial de la red 4G es realizada por: Yota , Freshtel , MegaFon - en 55 regiones, MTS [75] , Sotovik - en 27 regiones, Beeline - en 11 regiones. "MOTIV" - en la región de los Urales.
El alcance de la estación base depende de la potencia de radiación, y la velocidad máxima de transferencia de datos depende de la frecuencia de radio y la distancia desde la estación base. El límite teórico para 1 Mbps es de 3,2 km (2600 MHz) a 19,7 km (450 MHz) [76]
Las redes rápidas de Internet también están conectadas a pequeños pueblos y aldeas. Por ejemplo, Eremizino-Borisovskaya , Ternovskaya, Vperyod y muchas otras granjas, pueblos y aldeas pueden ir (los asentamientos dados están cubiertos por Tele2 (4G)).
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