4G (z anglického čtvrtá generace - čtvrtá generace) je generace mobilních komunikací se zvýšenými požadavky. Je zvykem označovat čtvrtou generaci jako perspektivní technologie, které umožňují přenos dat rychlostí až 100 Mbps pro mobilní (s vysokou mobilitou) a až 1 Gbps pro pevné účastníky (s nízkou mobilitou).
Technologie LTE Advanced (LTE-A) a WiMAX 2 (WMAN-Advanced, IEEE 802.16m) ( nevyžaduje se žádná SIM karta ) byly na konferenci Mezinárodní telekomunikační unií oficiálně uznány jako standardy bezdrátové komunikace čtvrté generace 4G (IMT-Advanced). v Ženevě v roce 2012.
Specifikace jakékoli komunikační generace obvykle odkazují na změnu v základní povaze služby, nekompatibilní přenosové technologie, vyšší špičkové přenosové rychlosti, nová frekvenční pásma, širší šířku pásma kanálu , vyjádřenou v jednotkách frekvence – hertz, a větší kapacitu pro vícenásobné simultánní přenos dat (vyšší spektrální účinnost systému , měřeno v bitech/s/Hz/sektor).
Nové generace mobilních komunikací byly vyvinuty téměř každé desetiletí od přechodu od vývoje první generace analogových celulárních sítí v 70. letech ( 1G ) k digitálním přenosovým sítím ( 2G ) v 80. letech. Od začátku vývoje po samotnou implementaci uplynulo dostatečné množství času (např. sítě 1G byly zavedeny v roce 1984, sítě 2G - v roce 1991). V 90. letech 20. století se začal vyvíjet standard 3G , založený na vícenásobném přístupu s kódovým dělením (CDMA); byl zaveden teprve v roce 2000 (v Rusku - v roce 2002 [1] ). Sítě generace 4G založené na protokolu IP se začaly vyvíjet v roce 2000 a od roku 2010 byly zavedeny v mnoha zemích.
V roce 2000, kdy právě probíhal vývoj třetí generace komunikační technologie 3G, oznámili jeden z předních výrobců osobních počítačů Hewlett-Packard a japonský gigant pro mobilní komunikaci NTT DoCoMo zahájení společného výzkumu vývoje technologií pro přenos multimediálních dat. v bezdrátových sítích čtvrté generace [2] . Kromě nich vývoj provedly Ericsson a AT&T ve spolupráci s Nortel Networks .
Následně se objevily dva skutečně použitelné standardy: LTE a WiMAX , které se podle IMT Advanced staly novou érou ve vývoji sítě [3] [4] (to, že tyto dvě verze jsou nekompatibilní, a to nelze přesně předpovědět, jak budou soutěžit a která nakonec dominuje).
Standard LTE byl vyvinut v rámci 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) jako pokračování CDMA a UMTS a původně nepatřil do čtvrté generace mobilních komunikací [5] . Mezinárodní telekomunikační unie jako komunikační standard, který splňuje všechny požadavky bezdrátové komunikace čtvrté generace, zvolila desáté vydání LTE - LTE Advanced , které jako první představila japonská společnost NTT DoCoMo. Vzhledem k tomu, že tento standard lze implementovat do stávajících mobilních sítí, stal se populárnějším u mobilních operátorů. V dubnu 2008 Nokia zajistila podporu řady společností ( Sony Ericsson , NEC ) s cílem vyvinout standard LTE a učinit jej konkurenceschopným vůči WiMAX [6] [7] . Ve stejném roce analytická společnost Analysys Mason předpověděla zvýšení poptávky po celulárních technologiích, jako je LTE spíše než WiMAX [8] .
První komerční LTE síť spustila 14. prosince 2009 švédská telekomunikační společnost TeliaSonera ve spolupráci s Ericssonem ve Stockholmu a Oslu [9] .
Standard WiMAX (nebo IEEE 802.16) je vyvíjen organizací WiMAX Forum, která byla založena v červnu 2001, a je pokračováním bezdrátového standardu Wi-Fi, alternativou k pronajatým linkám a DSL [10] . Existuje mnoho verzí standardu WiMAX, ale dělí se především na pevné WiMAX (specifikace IEEE 802.16d, známá také jako IEEE 802.16-2004, která byla schválena v roce 2004) a mobilní WiMAX (specifikace IEEE 802.16e, známější jako IEEE 802.16-2005). který byl schválen v roce 2005). Z názvů standardů je zřejmé, že pevný WiMAX poskytuje služby pouze „statickým“ účastníkům po instalaci a upevnění příslušného zařízení a mobilní WiMAX poskytuje možnost připojení k uživatelům pohybujícím se v oblasti pokrytí rychlostí až 115 km/h. Výhodou standardu WiMAX bylo, že se stal vhodným pro komerční použití mnohem dříve než standard LTE. V současné době jsou společnostmi, které tvoří WiMAX Forum, tak známí výrobci jako Intel Corporation, Samsung , Huawei Technologies , Hitachi a mnoho dalších [11] .
První síť založená na technologii WiMAX byla postavena v Kanadě společností Nortel 7. prosince 2005 [12] .
O dva dny později začala ukrajinská společnost „ Ukrajinské nejnovější technologie “ poskytovat bezdrátový širokopásmový přístup k internetu (a stala se tak první v zemích SNS ) na bázi čipů Intel® PRO/Wireless 5116 [13] .
V březnu 2008 definoval rádiový sektor Mezinárodní telekomunikační unie ( ITU-R ) soubor požadavků na mezinárodní standard mobilní bezdrátové širokopásmové sítě 4G, nazvaný specifikace International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced), konkrétně stanovení požadavků na rychlost přenosu dat. pro předplatitele služeb: 100 Mbps by mělo být poskytováno vysoce mobilním účastníkům (např. vlakům a autům) a účastníkům s nízkou mobilitou (např. chodcům a pevným účastníkům) by mělo být poskytováno 1 Gbps [14] .
Vzhledem k tomu, že dřívější verze podpory mobilních WiMAX a LTE dosahují rychlosti výrazně pod 1 Gb/s, nejedná se o technologie kompatibilní s IMT-Advanced, i když je poskytovatelé služeb často označují jako technologie 4G. Po spuštění sítí LTE-Advanced mobilními operátory pro marketingové účely se jim začalo říkat 4G+. Dne 6. prosince 2010 ITU-R uznala, že nejpokročilejší technologie jsou považovány za „4G“, ačkoli tento termín není definován [15] .
Komunikační systémy 4G jsou založeny na protokolech paketového přenosu dat . K přenosu dat se používá protokol IPv4 ; Do budoucna se plánuje podpora IPv6 .
Z technického hlediska je hlavní rozdíl mezi sítěmi čtvrté a třetí generace v tom, že technologie 4G je zcela založena na paketových datových protokolech , zatímco 3G kombinuje přepínání paketů a přepínání okruhů. . Technologie VoLTE ( Voice over LTE ) jsou poskytovány pro přenos hlasu v 4G [16]
Hlavní výzkum při tvorbě komunikačních systémů čtvrté generace je prováděn směrem k využití technologie ortogonálního frekvenčního multiplexování OFDM [17] . Pro maximální přenosovou rychlost je navíc využívána technologie přenosu dat pomocí N antén a jejich příjmu M anténami - MIMO [18] . U této technologie jsou vysílací a přijímací antény odděleny tak, aby bylo dosaženo slabé korelace mezi sousedními anténami.
Pokročilé mezinárodní mobilní telekomunikační systémy (IMT-Advanced), jak jsou definovány radiokomunikačním sektorem ITU, musí splňovat určité požadavky, aby mohly být považovány za sítě generace 4G [19] :
Výrobci zařízení jsou dnes takové přední společnosti jako Nokia Siemens Networks , Huawei , Alcatel-Lucent a další [24] . V Rusku zahájila výrobu síťových zařízení Nokia Siemens Networks na základě společného podniku s NPF Micran a Rosnano Corporation u Tomska . Vícestandardní základnové stanice, které vyrábějí, mohou pracovat jak v různých standardech (2G/GSM/GPRS/EDGE, 3G/WCDMA/UMTS/HSPA a 4G/LTE/FDD/TDD/LTE-Advanced), tak ve velkém počtu 800/ 900 frekvenčních pásem /1900/2100/2500/2700 MHz [25] .
Qualcomm plánuje vydat první čipy pro modemy (MDM9225, MDM9625), které budou podporovat sítě LTE na konci roku 2012 [26] . Jedná se o první čipové sady , které podporují technologii agregace nosných, která umožňuje kombinaci více rádiových kanálů ve více frekvenčních pásmech. Díky této technologii mohou operátoři obejít požadavek standardu LTE na 20 MHz souvislé spektrum a zvýšit uživatelskou zkušenost na 150 Mbps ve svých stávajících sítích LTE. Čipy MDM9225 a MDM9625 jsou zpětně kompatibilní se staršími standardy mobilních sítí - EV-DO Advanced, TD-SCDMA a GSM, díky čemuž budou moci modemy, do kterých budou instalovány, pracovat v 7 různých režimech: CDMA2000 ( 1X, DO), GSM /EDGE, UMTS (WCDMA, TD-SCDMA) a LTE (v LTE-FDD i LTE-TDD) [27] .
Qualcomm na CES 2013 odhalil nové systémy pro mobilní zařízení založené na Snapdragonu 800 . Jedná se o první čip (MSM8974) s integrovaným 4G LTE modemem podporujícím agregaci linek a datovou rychlostí Cat 4 až 150 Mbps. [28] V roce 2014 plánuje Intel představit modem Intel XMM 7260 s podporou LTE Advanced. [29]
V Rusku:
V západní Evropě:
V USA:
V roce 2010 pokračuje rozšiřování 4G sítě TeliaSonera ve 25 městech a rekreačních oblastech ve Švédsku a ve 4 městech v Norsku. Do konce roku 2010 TeliaSonera zavedla komerční 4G sítě také pro zákazníky ve Finsku, Dánsku a Estonsku a v dubnu 2011 také v Litvě [30] .
Mobilní operátor MTS spustil v Uzbekistánu v komerčním provozu síť čtvrté generace (4G) založenou na technologii LTE . Síť je nasazena v centrální části Taškentu ve frekvenčním pásmu 2,5-2,7 GHz, licenci na kterou uzbecká pobočka MTS získala v říjnu 2009. Dodavatelem zařízení pro budování sítě je čínská Huawei Technologies [31] .
Od února 2011 arménský mobilní operátor VivaCell-MTS zcela přešel na komerční provoz sítě v Jerevanu a nyní se rozvíjí v regionech Arménie [32] .
Dne 9. prosince 2011 bylo v Biškeku ( Kyrgyzstán ) zahájeno připojení k čtvrté generaci vysokorychlostního bezdrátového internetu pomocí technologie LTE .
Síť LTE 4G, založená na vlastních technických zdrojích, byla nasazena nezávislým alternativním telekomunikačním operátorem v Kyrgyzstánu – společností Saima-Telecom CJSC. Síť pokryla celé hlavní město - Biškek a dále se plánuje pokrýt sítí velká města regionu Chui. Obyvatelé těchto měst budou mít k dispozici plnohodnotný širokopásmový přístup k internetu, který bude na úrovni současných cen.
Dne 17. června 2011 byla v Tiraspolu mezi společnostmi CJSC Interdnestrcom a Alcatel-Lucent Ukraine podepsána smlouva o výstavbě mobilní celulární sítě 4. generace na bázi LTE v Podněstří .
20. dubna 2012 byla uvedena do provozu první komerční LTE síť.
Do května 2012 budou mít všechna velká města ve Finsku pokrytí 4G od více operátorů LTE. [33] [34] Plány mají zajistit 95% pokrytí území země za 3 roky a 99% za 5 let. [35]
Na konci druhého čtvrtletí roku 2012 spustil ázerbájdžánský mobilní operátor Azercell síť 4. generace v centru Baku [36] .
Dne 26. prosince 2012 byla v Kazachstánu spuštěna 4G síť založená na LTE pod značkou Altel4g.
Brazilské ministerstvo komunikací a Huawei podepsaly dohodu (2012), podle níž Huawei vyvine 450 MHz LTE řešení, které bude sloužit k poskytování mobilního širokopásmového připojení lidem ve vzdálených a venkovských oblastech. [37]
Dne 18. září 2013 spustil národní operátor „ Altyn Asyr “ v Turkmenistánu 4G síť založenou na LTE [38] .
Dne 17. prosince 2015 spustil provozovatel infrastruktury beCloud v Bělorusku do komerčního provozu síť LTE Advanced [39] . Dodavatelem zařízení pro LTE síť se stal Huawei . Pro září 2020 LTE Advanced funguje ve třech pásmech — 800 MHz, 1800 MHz a 2600 MHz [40] . Jako jediná společnost v zemi, která má licenci na provoz v oblasti LTE komunikací , poskytuje beCloud svou síť k použití dalším operátorům. Od konce roku 2015 - operátorovi MTS , od roku 2016 - životu mobilního operátora :) a poskytovateli UNET.by, od března 2019 - společnosti A1 . V prosinci 2019 společnost A1 oznámila tříleté strategické partnerství s beCloud za účelem rozvoje 4G mobilní komunikace v Bělorusku [41] . Počínaje rokem 2020 A1 poskytovala část své infrastruktury pro základnové stanice a také dopravní síť, takže ve venkovských oblastech je k dispozici 4G síť ve frekvenčním pásmu 800 MHz. Díky tomu se od srpna 2020 do září 2021 rozšířilo pokrytí 4G sítí: v regionu Gomel - až 96,4 % [42] , v regionu Mogilev - až 81 % [43] , v regionu Minsk - až 89 % [44] , ve Vitebské oblasti - až 75 % [45] .
Od 1. července 2018 začala být na území Ukrajiny zaváděna 4G síť v pásmech 1800 MHz a 2600 MHz .
3. listopadu 2012 začala SkyLine-WiMAX na jihu Ruska testovat novou širokopásmovou bezdrátovou přístupovou platformu Canopy PMP 450 4G využívající technologii LTE pro .
K 1. prosinci 2016 fungují sítě 4G/LTE v 83 z 85 ruských regionů.
Největší problém pro vývoj sítí na obou standardech je, že potřebují stejná frekvenční pásma. V první polovině května 2008 začala společnost Scartel nakupovat tucet podniků, které vlastní frekvence nezbytné pro realizaci bezdrátových širokopásmových sítí, a ve druhé polovině téhož roku byla spuštěna první komerční síť WiMAX v Rusku [46 ] [47] [48] . Dne 9. listopadu 2009 zveřejnila Federální služba pro dohled nad komunikacemi, informačními technologiemi a hromadnými komunikacemi (Roskomnadzor) oznámení o čtyřech výběrových řízeních na prodej licencí na poskytování širokopásmových bezdrátových komunikačních služeb v pásmech 2300–2400 MHz [49 ] . Soutěže byly naplánovány na 18. a 25. února, 4. a 11. března 2010 a zahrnovaly 40 regionů Ruska [50] . Výsledkem bylo, že 39 ze 40 licencí skončilo u společnosti Svyazinvest a 38 z nich bylo u dceřiné společnosti Rostelecom ; jediný region, kde Svyazinvest nevyhrál, byla Čečenská republika , a proto jedna licence připadla CJSC Vainakh Telecom. Ministerstvo obrany však tyto kmitočtové příděly okamžitě koordinovalo pouze s Vainakh Telecom CJSC, zatímco Rostelecom musel čekat až do listopadu 2011 [51] .
28. prosince 2010 byla rozhodnutím Státní komise pro rádiové frekvence vytvořena nezisková organizace - 4G Consortium - což je aliance založená na členství takových zakladatelů, jako jsou VimpelCom OJSC , Mobile TeleSystems OJSC , MegaFon OJSC a Rostelecom OJSC, jejímž účelem je prostudovat možnosti a podmínky pro zavedení sítí 4G v Rusku v pásmech 800 a 900 MHz, 1,8, 2,1 a 2,5-2,7 GHz za účelem vytvoření podmínek pro soutěže na těchto frekvencích (nyní většina z nich jsou obsazeny armádou) [52 ] . Zapojení celulárních společností vyvolalo důvěru v rozvoj LTE sítí v Rusku a navíc členství v 4G konsorciu naznačuje možné výhody v dalším přidělování frekvencí. V lednu 2011 byla legalizována možnost výskytu LTE sítí v Rusku [53] . Z tohoto důvodu se v únoru 2011 chtěla mobilní společnost Tele2 připojit ke Konsorciu , na základě zkušeností s budováním LTE sítě ve Švédsku, ale nestalo se tak [54] [55] . Konsorcium zaslalo na konci července 2011 ministerstvu komunikací studii, že pro rozvoj LTE se nevyplatí využívat kmitočty přidělené pro sítě 2G a 3G, ale je nutné využít digitální dividendu - zdroj v pásma 694–915 MHz a pásmo 2,5–2, 7 GHz [56] . Na základě této studie Státní komise pro rádiové frekvence rozhodla, že dvoupásmové sítě (791-862 MHz a 2500-2600 MHz, FDD) budou moci nasadit pouze čtyři operátory a tři další hráči budou moci rozmístit sítě v stejné pásmo [57] . Roskomnadzor slíbil, že v únoru 2012 uspořádá výběrová řízení na tyto frekvence, ale zatím tak neučinil [58] . Mimo soutěž v celém Rusku budou frekvence přijímány Scartelem a společností Osnova Telecom vytvořenými za účasti ministerstva obrany (obdržené frekvence v lednu 2012), v Moskvě - MegaFon a MTS, v regionech - Rostelecom [59 ] .
V září 2011 Federální antimonopolní služba pohrozila zahájením správního řízení proti ministerstvu telekomunikací a masových komunikací a konsorciu 4G za to, že při distribuci rádiového zdroje nebyli zohledněni regionální operátoři, a za to, že ostatní se stále nemohou připojit k operátorům konsorcia 4G [60] .
Mezitím v září 2011 proběhly soutěže o frekvence na získání licencí WiMAX v pásmech 3,4–3,45 GHz a 3,5–3,55 GHz v osmi regionech a 29 městech Ruska [61] . Později Roskomnadzor uznal výběrová řízení v šesti regionech za neplatné, protože pro ně byla podána pouze jedna žádost, licence pro dva zbývající regiony (Čečenská republika a Ingušská republika ) připadly CJSC Vainakh Telecom a Ingushelectrosvyaz, v tomto pořadí [62 ] . Ve městech Ruské federace získal nejvíce sad licencí pro poskytování komunikací operátor CJSC TransTeleCom Company, jedna z dceřiných společností OJSC Russian Railways [63] [64] [65] . Tento rozsah patří do rozsahu centimetrových vln a jeho vlastností je, že se signál šíří slabě stěnami budov a pro pokrytí bude potřeba více základnových stanic [65] .
Komerční spuštění sítí založených na standardu LTE, poprvé v Rusku, provedla v Novosibirsku na konci prosince 2011 společnost Scartel, která se chystá v květnu 2012 kompletně převést veškeré své vybavení na tuto technologii [ 66] [67] . Ale poprvé v Moskvě (březen 2012) síť LTE spustila skupina společností Antares vlastněná podnikatelem Evgeny Roitmanem [ 68 ] . K 16. listopadu 2012 funguje LTE ve více než 23 velkých ruských městech.
Na konci roku 2011 byl v Tomsku otevřen první závod v Rusku na výrobu 4G stanic [69] .
Dne 23. dubna 2012 byl mobilní operátor MegaFon prvním z operátorů velké trojky, který svým zákazníkům v Rusku poskytl možnost přístupu k mobilním službám čtvrté generace (4G). Prvním městem v Rusku, kde byla spuštěna síť čtvrté generace , byl Novosibirsk [70] [71] a o něco později Moskva [72] .
Na konci 1. čtvrtletí 2014 bylo v Rusku asi 2 miliony předplatitelů čtvrté generace mobilních komunikací (LTE), do konce roku se očekávají 3 miliony předplatitelů LTE a do roku 2018 jejich počet vzroste na 20 milionů [73] .
Technologie čtvrté generace mobilních komunikací lze využít i v oblastech telemedicíny, bezpečnosti a veřejného pořádku, distančního vzdělávání, řízení dopravy atd. [59]
V roce 2015 Megafon spustil 4G síť v 95 městech na Uralu. Podle operátora získalo přístup k sítím 4G asi 10 milionů lidí [74] .
Seznam měst sítě 4G v RuskuStátní poskytování frekvenčního spektra mobilním a pevným operátorům pro komunikaci čtvrté generace v Rusku. Celkem nyní 4G sítě fungují v Rusku v 64 regionech.
Od 1. května 2014 komerční provoz 4G sítě provádí: Yota , Freshtel , MegaFon - v 55 regionech, MTS [75] , Sotovik - ve 27 regionech, Beeline - v 11 regionech. "MOTIV" - v oblasti Uralu.
Dosah základnové stanice závisí na síle záření a maximální rychlost přenosu dat závisí na rádiové frekvenci a vzdálenosti od základnové stanice. Teoretický limit pro 1 Mbps je 3,2 km (2600 MHz) až 19,7 km (450 MHz) [76]
Sítě rychlého internetu jsou napojeny i na malé obce a vesnice. Mohou jít například Eremizino-Borisovskaya , Ternovskaya, Vperyod a mnoho dalších farem, vesnic a vesnic (dané osady jsou pokryty Tele2 (4G)).
| Standardy celulární sítě | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0G ( rádiové telefony ) |
| ||||||||
| 1G |
| ||||||||
| 2G |
| ||||||||
| Střední po 2G (2,5G, 2,75G) |
| ||||||||
| 3G (IMT-2000) |
| ||||||||
| Střední po 3G ( 3,5G , 3,75G , 3,9G ) |
| ||||||||
| 4G ( pokročilé IMT ) |
| ||||||||
| 5G |
| ||||||||
| viz také |
| ||||||||
| Mobily | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Všeobecné |
| ||||||
| Software |
| ||||||
| kultura |
| ||||||
| Zařízení |
| ||||||
| Medicína a ekologie |
| ||||||
| Právní aspekty |
| ||||||
| Technika |
| ||||||
| připojení k internetu | |
|---|---|
| Drátové připojení |
|
| Bezdrátové připojení | |
| Kvalita internetového připojení ( ITU-T Y.1540, Y.1541) | Šířka pásma (šířka pásma) ( eng. Network bandwidth ) • Zpoždění sítě (doba odezvy, eng. IPTD ) • Kolísání zpoždění sítě ( eng. IPDV ) • Poměr ztrátovosti paketů ( eng. IPLR ) • Packet error rate ( eng. IPER ) • Faktor dostupnosti |