4G (fra den engelske fjerde generation - fjerde generation) er en generation af mobilkommunikation med øgede krav. Det er sædvanligt at omtale den fjerde generation som lovende teknologier, der tillader datatransmission med en hastighed på op til 100 Mbps til mobil (med høj mobilitet) og op til 1 Gbps til faste abonnenter (med lav mobilitet).
LTE Advanced (LTE-A) og WiMAX 2 (WMAN-Advanced, IEEE 802.16m) teknologier ( intet SIM-kort påkrævet) blev officielt anerkendt som fjerde generations 4G (IMT-Advanced) trådløse kommunikationsstandarder af International Telecommunication Union på en konference i Genève i 2012 år.
Specifikationerne for enhver kommunikationsgenerering refererer typisk til en ændring i tjenestens grundlæggende karakter, inkompatible transmissionsteknologier, højere spidsbithastigheder , nye frekvensbånd, bredere kanalbåndbredde , udtrykt i frekvensenheder - hertz og mere kapacitet til flere samtidige datatransmission (højere systemspektral effektivitet , målt i bit/s/Hz/sektor).
Nye generationer af mobilkommunikation er blevet udviklet næsten hvert årti siden overgangen fra udviklingen af den første generation af analoge cellulære netværk i 1970'erne ( 1G ) til digitale transmissionsnetværk ( 2G ) i 1980'erne. Der gik tilstrækkelig lang tid fra starten af udviklingen til den faktiske implementering (for eksempel blev 1G-netværk introduceret i 1984, 2G-netværk - i 1991). I 1990'erne begyndte 3G -standarden at blive udviklet , baseret på code division multiple access (CDMA); den blev først introduceret i 2000'erne (i Rusland - i 2002 [1] ). 4G-generationsnetværk baseret på IP-protokollen begyndte at blive udviklet i 2000 og er blevet introduceret i mange lande siden 2010.
I 2000, da udviklingen af tredjegenerations 3G-kommunikationsteknologi lige var i gang, annoncerede en af de førende producenter af personlige computere Hewlett-Packard og den japanske cellulære kommunikationsgigant NTT DoCoMo starten på fælles forskning i udviklingen af multimediedatatransmissionsteknologier i fjerde generations trådløse netværk [2] . Ud over dem blev udviklingen udført af Ericsson og AT&T i samarbejde med Nortel Networks .
Efterfølgende dukkede to virkelig anvendelige standarder op: LTE og WiMAX , som ifølge IMT Advanced blev en ny æra i udviklingen af netværket [3] [4] (det faktum, at disse to versioner er inkompatible, og det er umuligt præcist at forudsige, hvordan de vil konkurrere, og hvilken der i sidste ende vil dominere).
LTE-standarden blev udviklet inden for rammerne af 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) som en fortsættelse af CDMA og UMTS og tilhørte oprindeligt ikke fjerde generation af mobilkommunikation [5] . International Telecommunication Union, som en kommunikationsstandard, der opfylder alle kravene til fjerde generation af trådløs kommunikation, har valgt den tiende udgivelse af LTE - LTE Advanced , som først blev introduceret af det japanske firma NTT DoCoMo. Da denne standard kan implementeres på eksisterende mobilnetværk, er den blevet mere populær blandt mobiloperatører. I april 2008 sikrede Nokia sig støtte fra en række virksomheder ( Sony Ericsson , NEC ) til at udvikle LTE-standarden og gøre den konkurrencedygtig over for WiMAX [6] [7] . Samme år forudsagde analytikerfirmaet Analysys Mason en stigning i efterspørgslen efter cellulære teknologier såsom LTE frem for WiMAX [8] .
Det første kommercielle LTE-netværk blev lanceret den 14. december 2009 af det svenske teleselskab TeliaSonera i samarbejde med Ericsson, i Stockholm og Oslo [9] .
WiMAX - standarden (eller IEEE 802.16) udvikles af WiMAX Forum, grundlagt i juni 2001, og er en fortsættelse af den trådløse Wi-Fi-standard, et alternativ til faste kredsløb og DSL [10] . Der findes mange versioner af WiMAX-standarden, men de er hovedsageligt opdelt i fast WiMAX (IEEE 802.16d-specifikation, også kendt som IEEE 802.16-2004, som blev godkendt i 2004) og mobil WiMAX (IEEE 802.16e-specifikation, bedre kendt som IEEE 802.16-2005), som blev godkendt i 2005). Det fremgår tydeligt af navnene på standarderne, at fast WiMAX kun leverer tjenester til "statiske" abonnenter efter installation og fiksering af det relevante udstyr, og mobil WiMAX giver mulighed for at oprette forbindelse til brugere, der bevæger sig i dækningsområdet med hastigheder op til 115 km/t. Fordelen ved WiMAX-standarden var, at den blev egnet til kommerciel brug meget tidligere end LTE-standarden. I øjeblikket er de virksomheder, der udgør WiMAX Forum, så velkendte producenter som Intel Corporation, Samsung , Huawei Technologies , Hitachi og mange andre [11] .
Det første netværk baseret på WiMAX-teknologi blev bygget i Canada af Nortel den 7. december 2005 [12] .
To dage senere begyndte det ukrainske firma " Ukrainske nyeste teknologier " at give trådløs bredbåndsadgang til internettet (og blev dermed den første i CIS-landene ), baseret på Intel® PRO/Wireless 5116-chips [13] .
I marts 2008 definerede radiosektoren i Den Internationale Telekommunikationsunion ( ITU-R ) et sæt krav til den internationale 4G-standard for mobilt trådløst bredbånd, kaldet International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced) specifikationer, der specifikt fastsatte datahastighedskravene for tjenesteabonnenter: 100 Mbps bør leveres til meget mobile abonnenter (f.eks. tog og biler), og abonnenter med lav mobilitet (f.eks. fodgængere og faste abonnenter) skal have 1 Gbps [14] .
Fordi tidlige versioner af mobil WiMAX og LTE understøtter hastigheder et godt stykke under 1 Gbps, er de ikke IMT-Advanced-kompatible teknologier, selvom de ofte omtales som 4G-teknologier af tjenesteudbydere. Til gengæld begyndte de efter lanceringen af LTE-avancerede netværk af mobiloperatører til markedsføringsformål at blive kaldt 4G+. Den 6. december 2010 anerkendte ITU-R, at de mest avancerede teknologier betragtes som "4G", selvom dette udtryk ikke er defineret [15] .
4G kommunikationssystemer er baseret på pakkedataoverførselsprotokoller . IPv4 -protokollen bruges til at overføre data ; IPv6- understøttelse er planlagt i fremtiden .
Fra et teknisk synspunkt er den største forskel mellem fjerdegenerations- og tredjegenerationsnetværk, at 4G-teknologien er fuldstændig baseret på pakkedataprotokoller , mens 3G kombinerer både pakke- og kredsløbskobling. . VoLTE ( Voice over LTE ) teknologier leveres til taletransmission i 4G [16]
Hovedforskningen i skabelsen af kommunikationssystemer af fjerde generation udføres i retning af at bruge teknologien til ortogonal frekvensdelingsmultipleksing OFDM [17] . For den maksimale transmissionshastighed bruges derudover datatransmissionsteknologi ved hjælp af N-antenner og deres modtagelse af M-antenner - MIMO [18] . Med denne teknologi adskilles sende- og modtageantennerne for at opnå en svag korrelation mellem tilstødende antenner.
Advanced International Mobile Telecommunications Systems (IMT-Advanced), som defineret af ITU-radiokommunikationssektoren, skal opfylde visse krav for at blive betragtet som 4G-generationsnetværk [19] :
Udstyrsproducenter er i dag førende virksomheder som Nokia Siemens Networks , Huawei , Alcatel-Lucent og andre [24] . I Rusland blev produktionen af netværksudstyr startet af Nokia Siemens Networks på grundlag af et joint venture med NPF Micran og Rosnano Corporation nær Tomsk . De multi-standard basestationer, de producerer, kan fungere både i forskellige standarder (2G/GSM/GPRS/EDGE, 3G/WCDMA/UMTS/HSPA og 4G/LTE/FDD/TDD/LTE-Advanced) og et stort antal 800/ 900 frekvensbånd /1900/2100/2500/2700 MHz [25] .
Qualcomm planlægger at frigive de første chips til modemer (MDM9225, MDM9625), der vil understøtte LTE-netværk i slutningen af 2012 [26] . Disse er de første chipsæt til at understøtte carrier aggregation teknologi, som gør det muligt at kombinere flere radiokanaler i flere frekvensbånd. Med denne teknologi kan operatører omgå LTE-standardens 20 MHz sammenhængende spektrumkrav og øge brugeroplevelsen til 150 Mbps på deres eksisterende LTE-netværk. MDM9225- og MDM9625-chippene er bagudkompatible med ældre mobilnetværksstandarder - EV-DO Advanced, TD-SCDMA og GSM, hvilket resulterer i, at de modemer, de vil blive installeret i, vil kunne fungere i 7 forskellige tilstande: CDMA2000 ( 1X, DO), GSM /EDGE, UMTS (WCDMA, TD-SCDMA) og LTE (begge i LTE-FDD og LTE-TDD) [27] .
Qualcomm afslørede nye Snapdragon 800-baserede systemer til mobile enheder på CES 2013. Det er den første chip (MSM8974) med et integreret 4G LTE-modem, der understøtter linkaggregering og Cat 4-datahastigheder på op til 150 Mbps. [28] I 2014 planlægger Intel at introducere Intel XMM 7260-modemet med LTE Advanced-understøttelse. [29]
I Rusland:
I Vesteuropa:
I USA:
I 2010 fortsætter udvidelsen af TeliaSoneras 4G-netværk i 25 byer og rekreative områder i Sverige og 4 byer i Norge. Indtil udgangen af 2010 introducerede TeliaSonera også kommercielle 4G-netværk til kunder i Finland, Danmark og Estland, og i april 2011 også i Litauen [30] .
Mobiloperatøren MTS har lanceret et fjerde generations (4G) netværk baseret på LTE-teknologi i kommerciel drift i Usbekistan . Netværket er installeret i den centrale del af Tashkent i frekvensområdet 2,5-2,7 GHz, licensen som det usbekiske datterselskab af MTS modtog i oktober 2009. Leverandøren af udstyr til opbygning af netværket er kinesiske Huawei Technologies [31] .
Siden februar 2011 er den armenske mobiloperatør VivaCell-MTS helt skiftet til kommerciel drift af netværket i Jerevan og er nu ved at udvikle sig i regionerne i Armenien [32] .
Den 9. december 2011 i Bishkek ( Kirgisistan ) begyndte forbindelser til fjerde generation af højhastigheds trådløst internet ved hjælp af LTE-teknologi .
LTE 4G-netværket, baseret på dets egne tekniske ressourcer, blev implementeret af en uafhængig alternativ teleoperatør i Kirgisistan - Saima-Telecom CJSC. Netværket dækkede hele hovedstaden - Bishkek , og så er det planlagt at dække de store byer i Chui-regionen med netværket. Beboere i disse byer vil have fuldgyldig bredbåndsinternetadgang, som vil være på niveau med de nuværende priser.
Den 17. juni 2011, i Tiraspol , mellem selskaberne CJSC Interdnestrcom og Alcatel-Lucent Ukraine, blev der underskrevet en kontrakt om opførelsen af et 4. generations mobilt cellulært netværk baseret på LTE i Pridnestrovie .
Den 20. april 2012 blev det første kommercielle LTE-netværk sat i drift.
I maj 2012 har alle større byer i Finland 4G-dækning fra flere LTE-operatører. [33] [34] Planerne er at give 95 % dækning af landets territorium om 3 år og 99 % om 5 år. [35]
I slutningen af andet kvartal af 2012 lancerede den aserbajdsjanske mobiloperatør Azercell et 4. generations netværk i centrum af Baku [36] .
Den 26. december 2012 blev et 4G-netværk baseret på LTE lanceret i Kasakhstan under mærkenavnet Altel4g.
Det brasilianske kommunikationsministerium og Huawei underskrev en aftale (2012), hvorefter Huawei vil udvikle en 450 MHz LTE-løsning, der skal bruges til at levere mobilt bredbånd til folk i fjerntliggende områder og landdistrikter. [37]
Den 18. september 2013 lancerede den nationale operatør " Altyn Asyr " et 4G-netværk baseret på LTE i Turkmenistan [38] .
Den 17. december 2015 lancerede beCloud-infrastrukturoperatøren i Hviderusland LTE Advanced-netværket [39] til kommerciel drift . Huawei er blevet leverandør af udstyr til LTE-netværket . I september 2020 fungerer LTE Advanced i tre bånd — 800 MHz, 1800 MHz og 2600 MHz [40] . Som den eneste virksomhed i landet, der har en licens til at operere inden for LTE -kommunikation , leverer beCloud sit netværk til andre operatører til brug. Siden slutningen af 2015 - til MTS -operatøren , siden 2016 - til mobiloperatørens liv:) og udbyderen UNET.by, siden marts 2019 - til A1 -selskabet . I december 2019 annoncerede A1 et 3-årigt strategisk partnerskab med beCloud om at udvikle 4G mobilkommunikation i Hviderusland [41] . Fra 2020 leverede A1 en del af sin infrastruktur til basestationer samt et transportnet, så et 4G-netværk i 800 MHz-frekvensbåndet bliver tilgængeligt i landdistrikterne. Takket være dette, fra august 2020 til september 2021, blev 4G-netværksdækningen udvidet: i Gomel-regionen - op til 96,4 % [42] , i Mogilev-regionen - op til 81 % [43] , i Minsk-regionen - op til 89 % [44] , i Vitebsk-regionen - op til 75 % [45] .
Den 1. juli 2018 begyndte et 4G-netværk i 1800 MHz- og 2600 MHz-båndet at blive introduceret på Ukraines territorium.
Den 3. november 2012 begyndte SkyLine-WiMAX at teste en ny Canopy PMP 450 4G trådløs bredbåndsadgangsplatform ved hjælp af LTE pro-teknologi i det sydlige Rusland .
Fra 1. december 2016 opererer 4G/LTE-netværk i 83 ud af 85 russiske regioner.
Det største problem for at udvikle netværk på begge standarder er, at de har brug for de samme frekvensbånd. I første halvdel af maj 2008 begyndte Scartel- virksomheden at købe et dusin virksomheder, der ejer de frekvenser, der er nødvendige for implementeringen af trådløse bredbåndsnetværk, og i anden halvdel af samme år blev det første kommercielle WiMAX-netværk i Rusland lanceret [46 ] [47] [48] . Den 9. november 2009 offentliggjorde Federal Service for Supervision of Communications, Information Technology and Mass Communications (Roskomnadzor) en meddelelse om fire udbud vedrørende salg af licenser til levering af trådløse bredbåndskommunikationstjenester i 2300-2400 MHz-båndene [49 ] . Konkurrencerne var planlagt til 18. og 25. februar, 4. og 11. marts 2010 og omfattede 40 regioner i Rusland [50] . Som følge heraf endte 39 ud af 40 licenser hos Svyazinvest- virksomheden, og 38 af dem var hos datterselskabet Rostelecom ; den eneste region, hvor Svyazinvest ikke vandt, var Den Tjetjenske Republik , og således gik en licens til CJSC Vainakh Telecom. Forsvarsministeriet koordinerede dog umiddelbart kun disse frekvenstildelinger med Vainakh Telecom CJSC, mens Rostelecom måtte vente til november 2011 [51] .
Den 28. december 2010 blev der ved beslutning truffet af statens kommission for radiofrekvenser oprettet en non-profit organisation - 4G-konsortiet - som er en alliance baseret på medlemskab af sådanne grundlæggere som VimpelCom OJSC , Mobile TeleSystems OJSC , MegaFon OJSC og Rostelecom OJSC, hvis formål er at undersøge mulighederne og betingelserne for indførelse af 4G-netværk i Rusland i intervallerne 800 og 900 MHz, 1,8, 2,1 og 2,5-2,7 GHz for at udvikle betingelser for konkurrencer for disse frekvenser (nu de fleste af dem er besat af militæret) [52] . Inddragelsen af mobilselskaber gav anledning til tillid til, at LTE-netværk ville udvikle sig i Rusland, og desuden antyder medlemskab af 4G-konsortiet mulige fordele ved yderligere frekvensallokering. I januar 2011 blev muligheden for fremkomsten af LTE-netværk i Rusland legaliseret [53] . Af denne grund ønskede mobilselskabet Tele2 i februar 2011 at tilslutte sig konsortiet , baseret på erfaringerne med at bygge et LTE-netværk i Sverige, men det skete ikke [54] [55] . Konsortiet sendte i slutningen af juli 2011 en undersøgelse til Kommunikationsministeriet om, at det til udviklingen af LTE ikke kan betale sig at bruge de frekvenser, der er afsat til 2G- og 3G-netværk, men det er nødvendigt at bruge det digitale udbytte - en ressource i 694-915 MHz-båndene og 2,5-2-båndet, 7 GHz [56] . Baseret på denne undersøgelse besluttede statskommissionen for radiofrekvenser, at dual-band-netværk (791-862 MHz og 2500-2600 MHz, FDD) kun vil være i stand til at implementere fire operatører, og yderligere tre aktører vil være i stand til at implementere netværk i samme band [57] . Roskomnadzor lovede at afholde udbud på disse frekvenser i februar 2012, men har ikke gjort det endnu [58] . Uden for konkurrence i hele Rusland vil frekvenser blive modtaget af Scartel og Osnova Telecom-selskabet oprettet med deltagelse af Forsvarsministeriet (modtaget frekvenser i januar 2012), i Moskva - af MegaFon og MTS, i regionerne - af Rostelecom [59 ] .
I september 2011 truede Federal Antimonopoly Service med at indlede en administrativ sag mod ministeriet for tele- og massekommunikation og 4G-konsortiet for det faktum, at regionale operatører ikke blev taget i betragtning under distributionen af frekvensradioressourcen og for det faktum, at andre kan stadig ikke tilslutte sig 4G-konsortiets operatører [60] .
I mellemtiden blev der i september 2011 afholdt konkurrencer om frekvenser for at opnå WiMAX-licenser i 3,4-3,45 GHz- og 3,5-3,55 GHz-båndene i otte regioner og 29 byer i Rusland [61] . Senere anerkendte Roskomnadzor tilbud i seks regioner som ugyldige på grund af det faktum, at der kun blev indgivet én ansøgning om dem, licenser for de to resterende regioner (Tjetjenien og Republikken Ingusjetien ) gik til henholdsvis CJSC Vainakh Telecom og Ingusjelectrosvyaz [62 ] . I byerne i Den Russiske Føderation modtog operatøren CJSC TransTeleCom Company, et af datterselskaberne af OJSC Russian Railways, flest sæt licenser til at levere kommunikation [63] [64] [65] . Denne rækkevidde tilhører rækken af centimeterbølger, og dens egenskab er, at signalet forplanter sig svagt gennem bygningers vægge, og flere basestationer vil være nødvendige for at give dækning [65] .
Den kommercielle lancering af netværk baseret på LTE-standarden, for første gang i Rusland, blev udført i Novosibirsk i slutningen af december 2011 af Scartel-selskabet, som vil fuldstændigt overføre alt sit udstyr til denne teknologi i maj 2012 [ 66] [67] . Men for første gang i Moskva (marts 2012) blev LTE-netværket lanceret af Antares-gruppen af virksomheder ejet af iværksætteren Evgeny Roitman [ 68 ] . Fra den 16. november 2012 opererer LTE i mere end 23 større russiske byer.
I slutningen af 2011 blev den første fabrik i Rusland til produktion af 4G-stationer åbnet i Tomsk [69] .
Den 23. april 2012 var mobiloperatøren MegaFon den første af de tre store operatører, der gav sine kunder i Rusland mulighed for at få adgang til fjerde generations (4G) mobiltjenester. Novosibirsk [70] [71] var den første by i Rusland, hvor fjerde generations netværk blev lanceret , og lidt senere Moskva [72] .
Ved udgangen af 1. kvartal 2014 var der omkring 2 millioner abonnenter af fjerde generation af mobilkommunikation (LTE) i Rusland, ved udgangen af året forventes 3 millioner LTE-abonnenter, og i 2018 vil deres antal vokse til 20 millioner [73] .
Teknologierne fra fjerde generation af mobilkommunikation kan også bruges inden for områderne telemedicin, sikkerhed og offentlig orden, fjernundervisning, transportstyring osv. [59]
I 2015 lancerede Megafon et 4G-netværk i 95 byer i Ural. Ifølge operatøren har omkring 10 millioner mennesker fået adgang til 4G-netværk [74] .
Liste over 4G-netværksbyer i RuslandStatlig levering af frekvensspektrum til mobil- og fastnetoperatører til fjerde generations kommunikation i Rusland. I alt opererer 4G-netværk nu i Rusland i 64 regioner.
Fra 1. maj 2014 udføres den kommercielle drift af 4G-netværket af: Yota , Freshtel , MegaFon - i 55 regioner, MTS [75] , Sotovik - i 27 regioner, Beeline - i 11 regioner. "MOTIV" - i Ural-regionen.
Basestationens rækkevidde afhænger af strålingseffekten, og den maksimale dataoverførselshastighed afhænger af radiofrekvensen og afstanden fra basestationen. Den teoretiske grænse for 1 Mbps er 3,2 km (2600 MHz) til 19,7 km (450 MHz) [76]
Hurtige internetnetværk er også forbundet til små landsbyer og landsbyer. For eksempel kan Eremizino-Borisovskaya , Ternovskaya, Vperyod og mange andre gårde, landsbyer og landsbyer gå (de givne bosættelser er dækket af Tele2 (4G)).
| Mobilnetværksstandarder _ | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0G ( radiotelefoner ) |
| ||||||||
| 1G |
| ||||||||
| 2G |
| ||||||||
| Mellemliggende efter 2G (2,5G, 2,75G) |
| ||||||||
| 3G (IMT-2000) |
| ||||||||
| Mellemliggende efter 3G ( 3,5G , 3,75G , 3,9G ) |
| ||||||||
| 4G ( IMT-avanceret ) |
| ||||||||
| 5G |
| ||||||||
| se også |
| ||||||||
| Mobiltelefoner | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Generel |
| ||||||
| Software |
| ||||||
| kultur |
| ||||||
| Enheder |
| ||||||
| Medicin og økologi |
| ||||||
| Juridiske aspekter |
| ||||||
| Teknologi |
| ||||||
| internetforbindelse | |
|---|---|
| Kablet forbindelse |
|
| Trådløs forbindelse | |
| Internetforbindelseskvalitet ( ITU-T Y.1540, Y.1541) | Båndbredde (båndbredde) ( eng. Netværksbåndbredde ) • Netværksforsinkelse (svartid, eng. IPTD ) • Fluktuation af netværksforsinkelse ( eng. IPDV ) • Pakketabsforhold ( eng. IPLR ) • Pakkefejlrate ( eng. IPER ) • Tilgængelighedsfaktor |