4G (din limba engleză a patra generație - a patra generație) este o generație de comunicații mobile cu cerințe crescute. Se obișnuiește să ne referim la a patra generație ca tehnologii promițătoare care permit transmiterea datelor cu o viteză de până la 100 Mbps către mobil (cu mobilitate ridicată) și până la 1 Gbps către abonații fix (cu mobilitate redusă).
Tehnologiile LTE Advanced (LTE-A) și WiMAX 2 (WMAN-Advanced, IEEE 802.16m) ( nu este necesară cartela SIM ) au fost recunoscute oficial ca standarde de comunicații fără fir 4G de a patra generație (IMT-Advanced) de către Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor în cadrul unei conferințe. la Geneva în anul 2012.
Specificațiile oricărei generații de comunicații se referă în mod obișnuit la o schimbare a naturii fundamentale a serviciului, tehnologii de transmisie incompatibile, rate de biți de vârf mai mari, benzi de frecvență noi, lățime de bandă mai largă a canalului , exprimată în unități de frecvență - herți și capacitate mai mare pentru mai multe simultane. transmisie de date ( eficiență spectrală a sistemului mai mare , măsurată în biți/s/Hz/sector).
Noile generații de comunicații mobile au fost dezvoltate aproape în fiecare deceniu de la tranziția de la dezvoltarea primei generații de rețele celulare analogice în anii 1970 ( 1G ) la rețelele de transmisie digitală ( 2G ) în anii 1980. De la începutul dezvoltării până la implementarea efectivă a trecut o perioadă suficientă de timp (de exemplu, rețelele 1G au fost introduse în 1984, rețelele 2G - în 1991). În anii 1990, standardul 3G a început să fie dezvoltat , bazat pe accesul multiplu prin diviziune de cod (CDMA); a fost introdus abia în anii 2000 (în Rusia - în 2002 [1] ). Rețelele de generație 4G bazate pe protocolul IP au început să fie dezvoltate în 2000 și au fost introduse în multe țări din 2010.
În anul 2000, când dezvoltarea tehnologiei de comunicații 3G de a treia generație tocmai începea, unul dintre cei mai importanți producători de calculatoare personale Hewlett-Packard și gigantul japonez de comunicații celulare NTT DoCoMo au anunțat începutul cercetării comune privind dezvoltarea tehnologiilor de transmisie a datelor multimedia. în rețelele fără fir din a patra generație [2] . Pe lângă acestea, dezvoltarea a fost realizată de Ericsson și AT&T în colaborare cu Nortel Networks .
Ulterior, au apărut două standarde cu adevărat aplicabile: LTE și WiMAX , care, conform IMT Advanced , au devenit o nouă eră în dezvoltarea rețelei [3] [4] (faptul că aceste două versiuni sunt incompatibile, și este este imposibil de prezis cu exactitate cum vor concura și care dintre ele va domina în cele din urmă).
Standardul LTE a fost dezvoltat în cadrul 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) ca o continuare a CDMA și UMTS și nu a aparținut inițial celei de-a patra generații de comunicații mobile [5] . Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor, ca standard de comunicații care îndeplinește toate cerințele comunicațiilor wireless din a patra generație, a ales cea de-a zecea versiune a LTE - LTE Advanced , care a fost introdusă pentru prima dată de compania japoneză NTT DoCoMo. Deoarece acest standard poate fi implementat pe rețelele celulare existente, a devenit mai popular în rândul operatorilor de telefonie mobilă. În aprilie 2008, Nokia și-a asigurat sprijinul unui număr de companii ( Sony Ericsson , NEC ) pentru a dezvolta standardul LTE și a-l face competitiv față de WiMAX [6] [7] . În același an, firma de analist Analysys Mason a prezis o creștere a cererii pentru tehnologii celulare, cum ar fi LTE, mai degrabă decât WiMAX [8] .
Prima rețea comercială LTE a fost lansată pe 14 decembrie 2009 de compania suedeză de telecomunicații TeliaSonera în cooperare cu Ericsson, la Stockholm și Oslo [9] .
Standardul WiMAX (sau IEEE 802.16) este dezvoltat de WiMAX Forum, fondat în iunie 2001, și este o continuare a standardului wireless Wi-Fi, o alternativă la liniile închiriate și DSL [10] . Există multe versiuni ale standardului WiMAX, dar acestea sunt împărțite în principal în WiMAX fix (specificația IEEE 802.16d, cunoscută și sub numele de IEEE 802.16-2004, care a fost aprobat în 2004) și WiMAX mobil (specificația IEEE 802.16e, mai bine cunoscută sub numele de IEEE). 802.16-2005).care a fost aprobat în 2005). Din denumirile standardelor reiese clar că WiMAX fix oferă servicii numai abonaților „statici” după instalarea și repararea echipamentului corespunzător, iar WiMAX mobil oferă posibilitatea de a se conecta la utilizatorii care se deplasează în zona de acoperire la viteze de până la 115 km/h. Avantajul standardului WiMAX a fost că a devenit potrivit pentru utilizare comercială mult mai devreme decât standardul LTE. În prezent, companiile care alcătuiesc Forumul WiMAX sunt producători atât de cunoscuți precum Intel Corporation, Samsung , Huawei Technologies , Hitachi și mulți alții [11] .
Prima rețea bazată pe tehnologia WiMAX a fost construită în Canada de Nortel pe 7 decembrie 2005 [12] .
Două zile mai târziu, compania ucraineană „ Ucrainean latest technologies ” a început să ofere acces wireless în bandă largă la Internet (devenind astfel prima în țările CSI ), pe baza cipurilor Intel® PRO/Wireless 5116 [13] .
În martie 2008, sectorul radio al Uniunii Internaționale de Telecomunicații ( ITU-R ) a definit un set de cerințe pentru standardul internațional de bandă largă fără fir mobil 4G, denumit specificațiile International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced), stabilind în mod specific cerințele privind rata de date. pentru abonații la servicii: 100 Mbps ar trebui să fie furnizați abonaților cu mobilitate ridicată (de exemplu, trenuri și mașini), iar abonaților cu mobilitate redusă (de exemplu, pietoni și abonați fixe) ar trebui să li se ofere 1 Gbps [14] .
Deoarece versiunile timpurii ale WiMAX și LTE mobil acceptă rate cu mult sub 1 Gbps, acestea nu sunt tehnologii compatibile cu IMT-Advanced, deși sunt adesea menționate ca tehnologii 4G de către furnizorii de servicii. La rândul lor, după lansarea rețelelor LTE-Advanced de către operatorii de telefonie mobilă în scop de marketing, acestea au început să se numească 4G+. La 6 decembrie 2010, ITU-R a recunoscut că cele mai avansate tehnologii sunt considerate „4G”, deși acest termen nu este definit [15] .
Sistemele de comunicații 4G se bazează pe protocoale de transfer de date sub formă de pachete . Protocolul IPv4 este utilizat pentru a transfera date ; Suportul IPv6 este planificat în viitor .
Din punct de vedere tehnic, principala diferență între rețelele de generația a patra și cea de a treia este că tehnologia 4G se bazează în totalitate pe protocoale de pachete de date , în timp ce 3G combină atât comutarea de pachete, cât și comutarea circuitelor. . Tehnologiile VoLTE ( Voice over LTE ) sunt furnizate pentru transmiterea vocii în 4G [16]
Principalele cercetări în crearea sistemelor de comunicații de generația a patra se desfășoară în direcția utilizării tehnologiei de multiplexare prin diviziune de frecvență ortogonală OFDM [17] . În plus, pentru rata maximă de transmisie, se utilizează tehnologia de transmisie a datelor folosind N antene și recepția acestora de către M antene - MIMO [18] . Cu această tehnologie, antenele de transmisie și cele de recepție sunt separate astfel încât să se realizeze o corelație slabă între antenele adiacente.
Sistemele de telecomunicații mobile internaționale avansate (IMT-Advanced), așa cum sunt definite de sectorul radiocomunicațiilor ITU, trebuie să îndeplinească anumite cerințe pentru a fi considerate rețele de generație 4G [19] :
Producătorii de echipamente de astăzi sunt companii de vârf precum Nokia Siemens Networks , Huawei , Alcatel-Lucent și altele [24] . În Rusia, producția de echipamente de rețea a fost începută de Nokia Siemens Networks pe baza unui joint venture cu NPF Micran și Rosnano Corporation lângă Tomsk . Stațiile de bază multi-standard pe care le produc pot funcționa atât în diverse standarde (2G/GSM/GPRS/EDGE, 3G/WCDMA/UMTS/HSPA și 4G/LTE/FDD/TDD/LTE-Advanced), cât și într-un număr mare de 800/ 900 benzi de frecvență /1900/2100/2500/2700 MHz [25] .
Qualcomm plănuiește să lanseze primele cipuri pentru modemuri (MDM9225, MDM9625) care vor suporta rețele LTE la sfârșitul anului 2012 [26] . Acestea sunt primele chipset-uri care acceptă tehnologia de agregare a purtătorului, care permite combinarea mai multor canale radio în mai multe benzi de frecvență. Cu această tehnologie, operatorii pot ocoli cerința de spectru contigu de 20 MHz a standardului LTE și pot crește experiența utilizatorului la 150 Mbps pe rețelele lor LTE existente. Cipurile MDM9225 și MDM9625 sunt compatibile cu standardele mai vechi ale rețelelor mobile - EV-DO Advanced, TD-SCDMA și GSM, drept urmare modemurile în care vor fi instalate vor putea funcționa în 7 moduri diferite: CDMA2000 ( 1X, DO), GSM /EDGE, UMTS (WCDMA, TD-SCDMA) și LTE (ambele în LTE-FDD și LTE-TDD) [27] .
Qualcomm a dezvăluit noi sisteme bazate pe Snapdragon 800 pentru dispozitive mobile la CES 2013. Este primul cip (MSM8974) cu un modem 4G LTE integrat care acceptă agregarea legăturilor și rate de date Cat 4 de până la 150 Mbps. [28] În 2014, Intel intenționează să introducă modemul Intel XMM 7260 cu suport LTE Advanced. [29]
In Rusia:
În Europa de Vest:
ÎN S.U.A:
În 2010, extinderea rețelei 4G a TeliaSonera continuă în 25 de orașe și zone de recreere din Suedia și 4 orașe din Norvegia. Până la sfârșitul anului 2010, TeliaSonera a introdus și rețele comerciale 4G pentru clienții din Finlanda, Danemarca și Estonia, iar în aprilie 2011 și în Lituania [30] .
Operatorul de telefonie mobilă MTS a lansat o rețea de a patra generație (4G) bazată pe tehnologia LTE în exploatare comercială în Uzbekistan . Rețeaua este implementată în partea centrală a Tașkentului în intervalul de frecvență de 2,5-2,7 GHz, licență pentru care filiala uzbecă a MTS a primit-o în octombrie 2009. Furnizorul de echipamente pentru construirea rețelei este chineza Huawei Technologies [31] .
Din februarie 2011, operatorul armean de telefonie mobilă VivaCell-MTS a trecut complet la operarea comercială a rețelei din Erevan , iar acum se dezvoltă în regiunile Armeniei [32] .
La 9 decembrie 2011 , în Bishkek ( Kârgâzstan ) au început conexiunile la a patra generație de internet wireless de mare viteză folosind tehnologia LTE. .
Rețeaua LTE 4G, bazată pe propriile resurse tehnice, a fost implementată de un operator alternativ independent de telecomunicații din Kârgâzstan - Saima-Telecom CJSC. Rețeaua a acoperit întreaga capitală - Bishkek , iar apoi este planificat să acopere orașele mari din regiunea Chui cu rețeaua. Locuitorii acestor orașe vor avea acces complet la internet în bandă largă, care va fi la nivelul prețurilor actuale.
La 17 iunie 2011, la Tiraspol , între companiile CJSC Interdnestrcom și Alcatel-Lucent Ucraina, a fost semnat un contract privind construcția unei rețele de telefonie mobilă celulară de generația a 4-a bazată pe LTE în Pridnestrovie .
Pe 20 aprilie 2012 a fost pusă în funcțiune prima rețea comercială LTE.
Până în mai 2012, toate orașele importante din Finlanda au acoperire 4G de la mai mulți operatori LTE. [33] [34] Planurile sunt de a oferi o acoperire de 95% a teritoriului țării în 3 ani și 99% în 5 ani. [35]
La sfârșitul celui de-al doilea trimestru al anului 2012, operatorul azer de telefonie mobilă Azercell a lansat o rețea de generația a 4-a în centrul orașului Baku [36] .
Pe 26 decembrie 2012, o rețea 4G bazată pe LTE a fost lansată în Kazahstan sub numele de marcă Altel4g.
Ministerul brazilian al Comunicațiilor și Huawei au semnat un acord (2012) în temeiul căruia Huawei va dezvolta o soluție LTE de 450 MHz care va fi utilizată pentru a furniza bandă largă mobilă persoanelor din zonele îndepărtate și rurale. [37]
Pe 18 septembrie 2013, operatorul național „ Altyn Asyr ” a lansat o rețea 4G bazată pe LTE în Turkmenistan [38] .
Pe 17 decembrie 2015, operatorul de infrastructură beCloud din Belarus a lansat rețeaua LTE Advanced [39] în exploatare comercială . Huawei a devenit furnizorul de echipamente pentru rețeaua LTE . Pentru septembrie 2020, LTE Advanced funcționează în trei benzi — 800 MHz, 1800 MHz și 2600 MHz [40] . Fiind singura companie din țară care are licență pentru a opera în domeniul comunicațiilor LTE , beCloud pune la dispoziție rețeaua sa altor operatori pentru utilizare. De la sfârșitul anului 2015 - către operatorul MTS , din 2016 - către viața operatorului de telefonie mobilă :) și furnizorului UNET.by, din martie 2019 - către compania A1 . În decembrie 2019, A1 a anunțat un parteneriat strategic de 3 ani cu beCloud pentru a dezvolta comunicații mobile 4G în Belarus [41] . Începând cu 2020, A1 a furnizat o parte din infrastructura sa pentru stații de bază, precum și o rețea de transport, astfel încât o rețea 4G în banda de frecvență de 800 MHz să devină disponibilă în zonele rurale. Datorită acestui fapt, din august 2020 până în septembrie 2021, acoperirea rețelei 4G sa extins: în regiunea Gomel - până la 96,4% [42] , în regiunea Mogilev - până la 81% [43] , în regiunea Minsk - până la 89% [44] , în regiunea Vitebsk - până la 75% [45] .
La 1 iulie 2018, pe teritoriul Ucrainei a început să fie introdusă o rețea 4G în benzile de 1800 MHz și 2600 MHz .
Pe 3 noiembrie 2012, SkyLine-WiMAX a început testarea unei noi platforme de acces wireless în bandă largă Canopy PMP 450 4G folosind tehnologia LTE pro în sudul Rusiei .
Începând cu 1 decembrie 2016, rețelele 4G/LTE funcționează în 83 din 85 de regiuni rusești.
Cea mai mare problemă pentru dezvoltarea rețelelor pe ambele standarde este că au nevoie de aceleași benzi de frecvență. În prima jumătate a lunii mai 2008, compania Scartel a început să achiziționeze o duzină de întreprinderi care dețin frecvențele necesare implementării rețelelor wireless de bandă largă, iar în a doua jumătate a aceluiași an a fost lansată prima rețea comercială WiMAX din Rusia [46]. ] [47] [48] . La 9 noiembrie 2009, Serviciul Federal de Supraveghere a Comunicațiilor, Tehnologiei Informației și Comunicațiilor de Masă (Roskomnadzor) a publicat un anunț privind patru licitații pentru vânzarea de licențe pentru furnizarea de servicii de comunicații fără fir în bandă largă în benzile 2300-2400 MHz [49 ] . Competițiile au fost programate pentru 18 și 25 februarie, 4 și 11 martie 2010 și au cuprins 40 de regiuni ale Rusiei [50] . Ca urmare, 39 din 40 de licențe au ajuns la compania Svyazinvest , iar 38 dintre ele au fost la filiala Rostelecom ; singura regiune în care Svyazinvest nu a câștigat a fost Republica Cecenă și, astfel, o licență a revenit CJSC Vainakh Telecom. Cu toate acestea, Ministerul Apărării a coordonat imediat aceste atribuiri de frecvență doar cu CJSC Vainakh Telecom, în timp ce Rostelecom a trebuit să aștepte până în noiembrie 2011 [51] .
La 28 decembrie 2010, prin decizia Comisiei de Stat pentru Frecvențe Radio , a fost creată o organizație non-profit - Consorțiul 4G - care este o alianță bazată pe apartenența unor fondatori precum VimpelCom OJSC , Mobile TeleSystems OJSC , MegaFon OJSC și Rostelecom OJSC, al cărei scop este de a studia posibilitățile și condițiile pentru introducerea rețelelor 4G în Rusia în intervalele de 800 și 900 MHz, 1,8, 2,1 și 2,5-2,7 GHz pentru a dezvolta condiții pentru competiții pentru aceste frecvențe (acum cele mai multe dintre ele sunt ocupate de militari) [52 ] . Implicarea companiilor de telefonie mobilă a dat naștere la încredere că rețelele LTE se vor dezvolta în Rusia și, în plus, apartenența la Consorțiul 4G sugerează posibile avantaje în alocarea ulterioară a frecvenței. În ianuarie 2011, a fost legalizată posibilitatea apariției rețelelor LTE în Rusia [53] . Din acest motiv, în februarie 2011, compania de telefonie mobilă Tele2 a dorit să se alăture Consorțiului , pe baza experienței de construire a unei rețele LTE în Suedia, dar acest lucru nu s-a întâmplat [54] [55] . La sfârșitul lunii iulie 2011, Consorțiul a transmis Ministerului Comunicațiilor un studiu conform căruia pentru dezvoltarea LTE nu merită să se folosească frecvențele alocate rețelelor 2G și 3G, dar este necesară utilizarea dividendului digital - o resursă în benzile 694-915 MHz și banda 2,5-2, 7 GHz [56] . Pe baza acestui studiu, Comisia de Stat pentru Frecvențe Radio a decis că rețelele dual-band (791-862 MHz și 2500-2600 MHz, FDD) vor putea implementa doar patru operatori și încă trei jucători vor putea implementa rețele în aceeași bandă [57] . Roskomnadzor a promis că va organiza licitații pentru aceste frecvențe în februarie 2012, dar nu a făcut-o încă [58] . În afara competiției în toată Rusia, frecvențele vor fi primite de către Scartel și compania Osnova Telecom creată cu participarea Ministerului Apărării (frecvențe primite în ianuarie 2012), la Moscova - de către MegaFon și MTS, în regiuni - de către Rostelecom [59 ] .
În septembrie 2011, Serviciul Federal Antimonopol a amenințat că va iniția un dosar administrativ împotriva Ministerului Telecomunicațiilor și Comunicațiilor de Masă și a Consorțiului 4G pentru faptul că operatorii regionali nu au fost luați în considerare la distribuirea resursei radio de frecvență și pentru faptul că alții încă nu se pot alătura operatorilor Consorțiului 4G [60] .
Între timp, în septembrie 2011, au avut loc competiții pentru frecvențe pentru obținerea de licențe WiMAX în benzile de 3,4-3,45 GHz și 3,5-3,55 GHz în opt regiuni și 29 de orașe din Rusia [61] . Ulterior, Roskomnadzor a recunoscut ca fiind nevalide ofertele din șase regiuni din cauza faptului că pentru acestea a fost depusă o singură cerere, licențele pentru celelalte două regiuni (Republica Cecenă și Republica Ingușeția ) au fost către CJSC Vainakh Telecom și, respectiv, Ingushelectrosvyaz [62]. ] . În orașele Federației Ruse, operatorul CJSC TransTeleCom Company, una dintre subsidiarele OJSC Russian Railways, a primit cele mai multe seturi de licențe pentru furnizarea de comunicații [63] [64] [65] . Acest interval aparține intervalului undelor centimetrice și caracteristica sa este că semnalul se propagă slab prin pereții clădirilor și vor fi necesare mai multe stații de bază pentru a oferi acoperire [65] .
Lansarea comercială a rețelelor bazate pe standardul LTE, pentru prima dată în Rusia, a fost realizată la Novosibirsk la sfârșitul lunii decembrie 2011 de către compania Scartel, care urmează să își transfere complet toate echipamentele către această tehnologie în mai 2012 [ 66] [67] . Dar pentru prima dată la Moscova (martie 2012), rețeaua LTE a fost lansată de grupul de companii Antares deținut de antreprenorul Evgeny Roitman [ 68 ] . Începând cu 16 noiembrie 2012, LTE operează în peste 23 de orașe majore din Rusia.
La sfârșitul anului 2011, la Tomsk a fost deschisă prima fabrică din Rusia pentru producția de stații 4G [69] .
Pe 23 aprilie 2012, operatorul de telefonie mobilă MegaFon a fost primul dintre cei trei mari operatori care le-a oferit clienților săi din Rusia oportunitatea de a accesa serviciile mobile de a patra generație (4G). Novosibirsk [70] [71] a fost primul oraș din Rusia, unde a fost lansată rețeaua de generația a patra , iar puțin mai târziu, Moscova [72] .
La sfârșitul trimestrului I din 2014, în Rusia erau aproximativ 2 milioane de abonați din a patra generație de comunicații mobile (LTE), până la sfârșitul anului sunt așteptați 3 milioane de abonați LTE, iar până în 2018 numărul acestora va crește la 20 de milioane [73] .
Tehnologiile celei de-a patra generații de comunicații mobile pot fi utilizate și în domeniile telemedicinei, securității și ordinii publice, învățământului la distanță, managementului transportului etc. [59]
În 2015, Megafon a lansat o rețea 4G în 95 de orașe din Urali. Potrivit operatorului, aproximativ 10 milioane de oameni au obținut acces la rețelele 4G [74] .
Lista orașelor din rețeaua 4G din RusiaFurnizarea de stat a spectrului de frecvențe operatorilor de telefonie mobilă și fixă pentru comunicațiile de a patra generație din Rusia. În total, rețelele 4G operează acum în Rusia în 64 de regiuni.
Începând cu 1 mai 2014, exploatarea comercială a rețelei 4G este realizată de: Yota , Freshtel , MegaFon - în 55 de regiuni, MTS [75] , Sotovik - în 27 de regiuni, Beeline - în 11 regiuni. "MOTIV" - în regiunea Ural.
Raza de acțiune a stației de bază depinde de puterea radiației, iar rata maximă de transfer de date depinde de frecvența radio și distanța de la stația de bază. Limita teoretică pentru 1 Mbps este de la 3,2 km (2600 MHz) la 19,7 km (450 MHz) [76]
Rețelele rapide de internet sunt, de asemenea, conectate la sate și sate mici. De exemplu, Eremizino-Borisovskaya , Ternovskaya, Vperyod și multe alte ferme, sate și sate pot merge (așezările date sunt acoperite de Tele2 (4G)).
| Standarde de rețea celulară | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0G ( telefoane radio ) |
| ||||||||
| 1G |
| ||||||||
| 2G |
| ||||||||
| Intermediar după 2G (2.5G, 2.75G) |
| ||||||||
| 3G (IMT-2000) |
| ||||||||
| Intermediar după 3G ( 3.5G , 3.75G , 3.9G ) |
| ||||||||
| 4G ( IMT-avansat ) |
| ||||||||
| 5G |
| ||||||||
| Vezi si |
| ||||||||
| Telefoane mobile | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| General |
| ||||||
| Software |
| ||||||
| cultură |
| ||||||
| Dispozitive |
| ||||||
| Medicină și ecologie |
| ||||||
| Aspecte legale |
| ||||||
| Tehnologie |
| ||||||
| conexiune internet | |
|---|---|
| Conexiune prin cablu | |
| Conexiune fără fir | |
| Calitatea conexiunii la internet ( ITU-T Y.1540, Y.1541) | Lățimea de bandă (lățime de bandă) ( ing. Lățimea de bandă a rețelei ) • Întârziere rețea (timpul de răspuns, ing. IPTD ) • Fluctuația întârzierii rețelei ( ing. IPDV ) • Rata pierdere a pachetelor ( ing. IPLR ) • Rata de eroare a pachetului ( ing. IPER ) • Factorul de disponibilitate |