4G - 4G

Bu makale, mobil internet erişim standardı ile ilgili. Diğer kullanımlar için bkz. 4G (anlam ayrım) .

Bir kısmı bir dizi üzerinde
Cep telefonu nesilleri
Mobil telekomünikasyon
analog
Dijital

4G , 3G'den sonra ve 5G'den önce gelen dördüncü nesil geniş bant hücresel ağ teknolojisidir . Bir 4G sistemi, ITU tarafından IMT Advanced'de tanımlanan yetenekleri sağlamalıdır . Potansiyel ve mevcut uygulamalar arasında, değiştirilmiş mobil web erişimi, IP telefon , oyun hizmetleri, yüksek tanımlı mobil TV , video konferans ve 3D televizyon yer almaktadır .

İlk sürüm WIMAX standardı, 2006 yılında Güney Kore'de ticari olarak dağıtıldı ve o zamandan beri dünyanın birçok yerinde uygulandı.

İlk sürüm Uzun Vadeli Evrim (LTE) standardı, 2009 yılında Oslo, Norveç ve Stockholm, İsveç'te ticari olarak konuşlandırıldı ve o zamandan beri dünyanın birçok yerinde uygulandı . Bununla birlikte, ilk sürüm sürümlerin 4G LTE olarak kabul edilip edilmemesi gerektiği tartışılmıştır. 4G kablosuz hücresel standart, Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU) tarafından tanımlanmıştır ve iletim teknolojisi ve veri hızları dahil olmak üzere standardın temel özelliklerini belirtir.

Her nesil kablosuz hücresel teknoloji, artan bant genişliği hızları ve ağ kapasitesi getirdi. 4G kullanıcıları 100 Mbps'ye varan hızlara ulaşırken, 3G yalnızca 14 Mbps'lik bir en yüksek hız sözü verdi.

Teknik Genel Bakış

Kasım 2008'de, Uluslararası Telekomünikasyon Birliği-Radyo iletişim sektörü (ITU-R), 4G standartları için Uluslararası Mobil Telekomünikasyon Gelişmiş (IMT-Gelişmiş) spesifikasyonu olarak adlandırılan ve 4G hizmeti için en yüksek hız gereksinimlerini 100 megabit başına belirleyen bir dizi gereksinim belirledi. saniye (Mbit/s)(=12,5 megabayt/saniye) yüksek mobilite iletişimi (trenler ve arabalar gibi ) için ve düşük mobilite iletişimi (yayalar ve sabit kullanıcılar gibi) için saniyede 1 gigabit (Gbit/s).

Mobile WiMAX ve LTE'nin ilk yayın sürümleri, 1 Gbit/sn'den çok daha düşük bit hızını desteklediğinden, tam olarak IMT-Advanced uyumlu değildir, ancak genellikle servis sağlayıcılar tarafından 4G olarak markalanırlar. Operatörlere göre, ağın bir nesli, geriye dönük uyumlu olmayan yeni bir teknolojinin konuşlandırılmasını ifade eder. 6 Aralık 2010'da ITU-R, bu iki teknolojinin yanı sıra IMT-Advanced gerekliliklerini karşılamayan diğer 3G ötesi teknolojilerin, IMT-Advanced uyumlu öncüleri temsil etmeleri koşuluyla yine de "4G" olarak kabul edilebileceğini kabul etti. sürümleri ve "şu anda dağıtılan ilk üçüncü nesil sistemlere göre performans ve yeteneklerde önemli bir gelişme düzeyi".

Mobile WiMAX Sürüm 2 ( WirelessMAN-Advanced veya IEEE 802.16m olarak da bilinir ) ve LTE Advanced (LTE-A), yukarıdaki iki sistemin IMT-Advanced uyumlu geriye dönük uyumlu sürümleridir, 2011 baharında standartlaştırılmıştır ve siparişte gelecek vaat eden hızlardır. 1 Gbit/sn. Hizmetler 2013 yılında bekleniyordu.

Önceki nesillerin aksine, bir 4G sistemi geleneksel devre anahtarlamalı telefon hizmetini desteklemez, bunun yerine IP telefonu gibi tamamen İnternet Protokolü (IP) tabanlı iletişime dayanır . Aşağıda görüldüğü gibi, 3G sistemlerinde kullanılan yayılı spektrum radyo teknolojisi, tüm 4G aday sistemlerinde terk edilmiş ve yerini OFDMA çok taşıyıcılı iletim ve diğer frekans alanı eşitleme (FDE) şemalarına bırakmıştır , bu da kapsamlı olmasına rağmen çok yüksek bit hızlarının aktarılmasını mümkün kılmaktadır. çok yollu radyo yayılımı (yankılar). En yüksek bit hızı, çok girişli çok çıkışlı (MIMO) iletişimler için akıllı anten dizileriyle daha da iyileştirilir .

Arka plan

Mobil iletişim alanında, bir "nesil" genellikle hizmetin temel doğasındaki bir değişikliği, geriye dönük uyumlu olmayan iletim teknolojisini, daha yüksek tepe bit hızlarını, yeni frekans bantlarını, Hertz cinsinden daha geniş kanal frekans bant genişliğini ve daha yüksek olan bir değişikliği ifade eder. aynı anda pek çok veri aktarımları (daha yüksek kapasite sistemi spektral verimliliği de biraz / saniye / Hertz / sitesi).

1981 analog (1G) iletiminden 1992'de dijital (2G) iletime ilk geçişten bu yana yaklaşık her on yılda bir yeni mobil nesiller ortaya çıktı. Bunu 2001'de 3G çoklu ortam desteği, yayılmış spektrum iletimi ve minimum tepe biti izledi. 2011 /2012'de 200 kbit/s'lik hızı, mobil ultra geniş bant (gigabit hızı) erişimi sağlayan tamamen İnternet Protokolü (IP) paket anahtarlamalı ağları ifade eden "gerçek" 4G izleyecektir .

ITU, gelecekteki küresel iletişim için kullanılacak teknolojiler için tavsiyeleri benimsemiş olsa da, aslında standardizasyon veya geliştirme çalışmalarını kendileri gerçekleştirmez, bunun yerine IEEE, WiMAX Forum ve 3GPP gibi diğer standart kuruluşların çalışmalarına dayanır.

1990'ların ortalarında, ITU-R standardizasyon kuruluşu , 200 kbit/s en yüksek bit hızı gerektiren 3G sistemleri olarak kabul edilecek standartlar için bir çerçeve olarak IMT-2000 gereksinimlerini yayınladı . 2008'de ITU-R , 4G sistemleri için IMT Advanced (Uluslararası Mobil Telekomünikasyon Gelişmiş) gereksinimlerini belirledi .

UMTS ailesindeki en hızlı 3G tabanlı standart, 2009'dan beri piyasada bulunan ve MIMO olmadan 28 Mbit/s aşağı akış (22 Mbit/s yukarı akış) sunan HSPA+ standardıdır . DC-HSPA+ (iki 5 MHz UMTS taşıyıcısının aynı anda kullanımı) veya 2x2 MIMO kullanılarak aşağı akışta 42 Mbit/s tepe bit hızı . Teoride 672 Mbit/s'ye kadar hızlar mümkündür, ancak henüz devreye alınmamıştır. CDMA2000 ailesindeki en hızlı 3G tabanlı standart, 2010'dan beri mevcut olan ve 15,67 Mbit/s aşağı akış sunan EV-DO Rev. B'dir .

4G LTE ağları için frekanslar

Buraya bakın: LTE frekans bantları

IMT-Gelişmiş gereksinimler

Bu makale , ITU-R tarafından tanımlandığı şekliyle IMT-Advanced ( Uluslararası Mobil Telekomünikasyon Gelişmiş ) kullanan 4G ile ilgilidir . Bir IMT-Advanced hücresel sistem aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır:

  • Tamamen IP paket anahtarlamalı bir ağa dayalı olun.
  •  Mobil erişim gibi yüksek mobilite için yaklaşık 100 Mbit/s'ye kadar ve  göçebe/yerel kablosuz erişim gibi düşük mobilite için yaklaşık 1 Gbit/s'ye kadar en yüksek veri hızlarına sahip olun .
  • Hücre başına daha fazla eşzamanlı kullanıcıyı desteklemek için ağ kaynaklarını dinamik olarak paylaşabilir ve kullanabilir.
  • 5–20 MHz, isteğe bağlı olarak 40 MHz'e kadar ölçeklenebilir kanal bant genişliklerini kullanın.
  • Aşağı bağlantıda 15 bit/s·Hz ve yukarı bağlantıda 6.75 bit/s·Hz tepe bağlantı spektral verimliliğine sahip olun (yani , aşağı bağlantıda 1 Gbit/sn, 67 MHz bant genişliğinden daha az mümkün olmalıdır).   
  • Sistem spektral verimliliği , iç mekan durumlarında,  aşağı bağlantı için 3 bit/s·Hz·hücre ve yukarı bağlantı için 2,25  bit/s·Hz·hücredir.
  • Heterojen ağlar arasında sorunsuz geçişler.

Eylül 2009'da teknoloji önerileri 4G adayı olarak Uluslararası Telekomünikasyon Birliği'ne (ITU) sunuldu. Temel olarak tüm teklifler iki teknolojiye dayanmaktadır:

Mobile WiMAX ve ilk sürüm LTE'nin uygulamaları, büyük ölçüde, WiMAX 2 (802.16m spesifikasyonuna dayalı olarak) ve LTE Advanced dağıtılana kadar önemli bir destek sağlayacak bir geçici çözüm olarak kabul edildi. İkincisinin standart versiyonları 2011 baharında onaylandı.

LTE Advanced'deki ilk 3GPP gereksinimleri grubu Haziran 2008'de onaylandı. LTE Advanced, 2010 yılında 3GPP spesifikasyonunun Sürüm 10'un bir parçası olarak standartlaştırıldı.

Bazı kaynaklar  , sabit alım için 1 Gbit/sn ve  mobil için 100 Mbit/sn olarak planlanan gereksinimlere tam olarak uymadığından, ilk sürüm LTE ve Mobil WiMAX uygulamalarını 4G öncesi veya 4G'ye yakın olarak değerlendirir .

4G olarak tanıtılan, ancak bazı kaynaklara göre yaygın olarak 3.9G olarak adlandırılan 4G öncesi sürümler olan ve 4G standartları için ITU-R tarafından tanımlanan ilkeleri takip etmeyen, ancak bugün bazı mobil operatörler kafa karışıklığına neden oldu. ITU-R'ye göre 4G olarak adlandırılabilir. Örneğin Vodafone Hollanda , LTE'nin 4G olarak reklamını yaparken, LTE Advanced'in '4G+' hizmetinin reklamını yaptı. 3.9G sistemlerini yeni nesil olarak markalamak için ortak bir argüman, 3G teknolojilerinden farklı frekans bantları kullanmalarıdır; yeni bir radyo-arayüz paradigmasına dayandıklarını; ve standartların 3G ile geriye dönük uyumlu olmadığı, bazı standartların ise aynı standartların IMT-2000 uyumlu sürümleriyle ileriye dönük uyumlu olduğu.

Sistem standartları

IMT-2000 uyumlu 4G standartları

Ekim 2010 itibariyle, ITU-R Çalışma Grubu 5D, ITU'nun Uluslararası Mobil Telekomünikasyon Gelişmiş programına ( IMT-Advanced programı) dahil edilmek üzere endüstri tarafından geliştirilmiş iki teknolojiyi (LTE Advanced ve WirelessMAN-Advanced) onayladı . bundan birkaç yıl sonra mevcut olacak.

LTE Gelişmiş

Ayrıca bakınız: § 3GPP Uzun Vadeli Evrim (LTE)

LTE Advanced (Long Term Evolution Advanced), 3GPP organizasyonu tarafından ITU-T'ye resmi olarak 2009 sonbaharında sunulan ve 2013'te piyasaya sürülmesi beklenen IMT-Advanced standardı adayıdır . 3GPP LTE Advanced'in hedefi, ITU gereksinimlerini aşmak. LTE Advanced, esasen LTE'ye yapılan bir geliştirmedir. Bu yeni bir teknoloji değil, mevcut LTE ağındaki bir iyileştirmedir. Bu yükseltme yolu, satıcıların LTE sunmasını ve ardından WCDMA'dan HSPA'ya yükseltmeye benzer şekilde LTE Advanced'e yükseltmesini daha uygun maliyetli hale getirir. LTE ve LTE Advanced, daha yüksek veri hızlarına ulaşmasını sağlamak için ek spektrumlar ve çoğullamadan da yararlanacaktır. Koordineli Çok Noktalı İletim ayrıca, gelişmiş veri hızlarının işlenmesine yardımcı olmak için daha fazla sistem kapasitesi sağlar.

LTE-Advanced veri hızları
LTE Gelişmiş
En yüksek indirme 1000 Mbit/sn
En yüksek yükleme 0500 Mbit/sn

IEEE 802.16m veya WirelessMAN-Advanced

IEEE 802.16m veya WirelessMAN İleri 802.16e arasında (WiMAX 2) evrimi 1 Gbit IMT-Gelişmiş kriterleri yerine getirmek için objektif ile / sabit alımı için ve 100 Mbit / hareketli algılama için s, geliştirme aşamasındadır.

Öncü versiyonlar

3GPP Uzun Vadeli Evrim (LTE)

Ayrıca bakınız: § LTE Gelişmiş
Telia markalı Samsung LTE modem
Huawei 4G+ Çift Bantlı Modem

4G öncesi 3GPP Uzun Vadeli Evrim (LTE) teknolojisi genellikle "4G – LTE" olarak adlandırılır, ancak ilk LTE sürümü IMT-Advanced gereksinimleriyle tam olarak uyumlu değildir. LTE, 20 MHz'lik bir kanal kullanılıyorsa aşağı bağlantıda 100 Mbit/s'ye ve yukarı bağlantıda 50 Mbit/s'ye kadar teorik net bit hızı kapasitesine sahiptir - ve çok girişli çoklu çıkış (MIMO), yani anten dizileri ise daha fazla , kullanılmış.

Fiziksel radyo arayüzü, Yüksek Hızlı OFDM Paket Erişimi (HSOPA) olarak adlandırılan erken bir aşamadaydı ve şimdi Evolved UMTS Karasal Radyo Erişimi (E-UTRA) olarak adlandırıldı. İlk LTE USB dongle'ları başka hiçbir radyo arabirimini desteklemez.

Dünyanın ilk halka açık LTE hizmeti, 14 Aralık 2009'da iki İskandinav başkenti Stockholm'de ( Ericsson ve Nokia Siemens Networks sistemleri) ve Oslo'da (bir Huawei sistemi) açıldı ve 4G markalı. Kullanıcı terminalleri Samsung tarafından üretilmiştir. Kasım 2012 itibariyle, Amerika Birleşik Devletleri'nde halka açık beş LTE hizmeti MetroPCS , Verizon Wireless , AT&T Mobility , US Cellular , Sprint ve T-Mobile US tarafından sağlanmaktadır .

T-Mobile Macaristan , 7 Ekim 2011'de halka açık bir beta testi ( dost kullanıcı testi olarak adlandırılır ) başlattı ve 1 Ocak 2012'den beri ticari 4G LTE hizmetleri sunuyor.

Güney Kore'de, SK Telecom ve LG U+, 1 Temmuz 2011'den bu yana veri cihazları için LTE hizmetine erişim sağladı ve 2012 yılına kadar ülke çapında kullanıma sunulması planlandı. KT Telecom, 2G hizmetini Mart 2012'ye kadar kapattı ve ülke çapında aynı frekansta 1,8 civarında LTE hizmetini tamamladı. Haziran 2012'ye kadar GHz.

Birleşik Krallık'ta, LTE hizmetleri EE tarafından Ekim 2012'de, O2 ve Vodafone tarafından Ağustos 2013'te ve Three tarafından Aralık 2013'te başlatıldı .

LTE'nin veri hızları
LTE
En yüksek indirme 0100 Mbit/sn
En yüksek yükleme 0050 Mbit/sn

Mobil WiMAX (IEEE 802.16e)

Mobil WiMAX (IEEE 802.16e-2005) (olarak da bilinir mobil kablosuz geniş bant erişimi (MWBA) standart WiBro Güney Kore) bazen 4G markalı edilir ve / sn yukarı bağlantı üzerinden 128 Mbit / s aşağı bağlantı ile 56 Mbit teklifleri zirve veri hızları 20 MHz geniş kanallar.

Haziran 2006 yılında dünyanın ilk ticari mobil WiMAX hizmeti tarafından açıldı KT içinde Seul , Güney Kore .

Sprint , 29 Eylül 2008 tarihinden itibaren Mobile WiMAX'ı kullanmaya başladı ve mevcut sürüm 4G sistemlerinde IMT Advanced gereksinimlerini karşılamasa da "4G" ağı olarak markalaştırdı.

Rusya, Beyaz Rusya ve Nikaragua'da WiMax genişbant internet erişimi bir Rus şirketi Scartel tarafından sunuldu ve aynı zamanda 4G, Yota markalı oldu .

WiMAX'ın veri hızları
WiMAX
En yüksek indirme 0128 Mbit/sn
En yüksek yükleme 0056 Mbit/sn

Standardın en son sürümü olan WiMax 2.1'de, standart önceki WiMax standardıyla uyumlu olmayacak şekilde güncellenmiştir ve bunun yerine WiMax standardını LTE ile etkin bir şekilde birleştiren LTE-TDD sistemiyle değiştirilebilir.

Çin pazarı için TD-LTE

Tıpkı Uzun Vadeli Evrim (LTE) ve WiMAX'ın küresel telekomünikasyon endüstrisinde güçlü bir şekilde tanıtılması gibi, ilki (LTE) aynı zamanda en güçlü 4G mobil iletişim teknolojisidir ve Çin pazarını hızla işgal etmiştir. LTE hava arayüzü teknolojilerinin iki çeşidinden biri olan TD-LTE henüz olgunlaşmamış ancak birçok yerli ve uluslararası kablosuz taşıyıcı birbiri ardına TD-LTE'ye yöneliyor.

IBM'in verileri, operatörlerin %67'sinin, gelecekteki pazarlarının ana kaynağı olması nedeniyle LTE'yi düşündüğünü gösteriyor. Yukarıdaki haber aynı zamanda IBM'in, operatörlerin yalnızca %8'i WiMAX kullanımını düşünürken WiMAX'ın müşterilerine piyasadaki en hızlı ağ iletimini sağlayabileceğine ve LTE'ye meydan okuyabileceğine ilişkin açıklamasını da doğrulamaktadır.

TD-LTE, ilk 4G kablosuz mobil geniş bant ağ veri standardı değildir, ancak Çin'in en büyük telekom operatörü China Mobile tarafından değiştirilen ve yayınlanan Çin'in 4G standardıdır . Bir dizi saha denemesinden sonra, önümüzdeki iki yıl içinde ticari aşamaya geçmesi bekleniyor. Ericsson'un başkan yardımcısı Ulf Ewaldsson şunları söyledi: "Çin Sanayi Bakanlığı ve China Mobile bu yılın dördüncü çeyreğinde büyük ölçekli bir saha testi yapacak, o zamana kadar Ericsson yardıma koşacak." Ancak mevcut gelişme eğilimine bakıldığında, China Mobile tarafından savunulan bu standardın uluslararası pazar tarafından geniş çapta kabul edilip edilmeyeceği hala tartışmalıdır.

Durdurulan aday sistemler

UMB (eski adıyla EV-DO Rev. C)

Ana madde: Ultra Mobil Geniş Bant

UMB ( Ultra Mobil Geniş Bant ), yeni nesil uygulamalar ve gereksinimler için CDMA2000 cep telefonu standardını geliştirmek için 3GPP2 standardizasyon grubu içinde durdurulan bir 4G projesinin marka adıydı . Kasım 2008'de, UMB'nin baş sponsoru Qualcomm , teknolojinin gelişimini sonlandırdığını ve bunun yerine LTE'yi tercih ettiğini duyurdu. Amaç, 275 Mbit/s aşağı akış ve 75 Mbit/s yukarı akış veri hızlarına ulaşmaktı.

Flash-OFDM

Erken bir aşamada Flash-OFDM sisteminin bir 4G standardına daha da geliştirilmesi bekleniyordu.

iBurst ve MBWA (IEEE 802.20) sistemleri

İBurst sistemi (veya HC-SDMA, Yüksek Kapasiteli Mekansal Bölmeli Çoklu Erişim) 4G öncülü olarak kabul erken bir aşamada oldu. Daha sonra , IEEE 802.20 olarak da bilinen Mobil Geniş Bant Kablosuz Erişim (MBWA) sistemine daha da geliştirildi .

Tüm aday sistemlerde temel teknolojiler

Ana Özellikler

Önerilen tüm 4G teknolojilerinde aşağıdaki temel özellikler gözlemlenebilir:

  • Fiziksel katman iletim teknikleri aşağıdaki gibidir:
    • MIMO : Çok antenli ve çok kullanıcılı MIMO dahil uzamsal işleme yoluyla ultra yüksek spektral verimlilik elde etmek
    • Frekans alanı eşitleme, örneğin uydu -yer bağlantısında çoklu taşıyıcı modülasyonu ( OFDM ) veya yukarı bağlantıda tek taşıyıcılı frekans alanı eşitleme (SC-FDE): Karmaşık eşitleme olmadan frekans seçici kanal özelliğinden yararlanmak için
    • Yukarı bağlantıda frekans alanlı istatistiksel çoğullama, örneğin ( OFDMA ) veya (tek taşıyıcılı FDMA) (SC-FDMA, diğer adıyla doğrusal olarak önceden kodlanmış OFDMA, LP- OFDMA): Farklı kullanıcılara farklı alt kanallar atayarak değişken bit hızı kanal koşulları
    • Turbo ilke hata düzeltme kodları : Alım tarafında gerekli SNR'yi en aza indirmek için
  • Kanala bağlı programlama : Zamanla değişen kanalı kullanmak için
  • Bağlantı uyarlaması : Uyarlanabilir modülasyon ve hata düzeltme kodları
  • Mobilite için kullanılan mobil IP
  • IP tabanlı femtocell'ler (sabit İnternet geniş bant altyapısına bağlı ev düğümleri)

Önceki nesillerin aksine, 4G sistemleri devre anahtarlamalı telefonu desteklemez. IEEE 802.20, UMB ve OFDM standartları , ortak geçiş olarak da bilinen yumuşak geçiş desteğinden yoksundur .

Çoğullama ve erişim şemaları

Son zamanlarda, Ortogonal FDMA (OFDMA), Tek Taşıyıcı FDMA (SC-FDMA), Aralıklı FDMA ve Çok Taşıyıcı CDMA (MC-CDMA) gibi yeni erişim şemaları, yeni nesil sistemler için daha fazla önem kazanmaktadır. Bunlar, verimli FFT algoritmalarına ve frekans alanı eşitlemeye dayanır, bu da saniyede daha az sayıda çarpma ile sonuçlanır. Ayrıca bant genişliğini kontrol etmeyi ve spektrumu esnek bir şekilde oluşturmayı mümkün kılarlar. Ancak, gelişmiş dinamik kanal tahsisi ve uyarlanabilir trafik planlaması gerektirirler.

WiMax , aşağı bağlantıda ve yukarı bağlantıda OFDMA kullanıyor. İçin LTE (telekomünikasyon) , OFDMA alt bağlantı için kullanılır; aksine, OFDMA PAPR ile ilgili sorunlara daha fazla katkıda bulunduğundan ve amplifikatörlerin doğrusal olmayan çalışmasına yol açtığından , tek taşıyıcılı FDMA yukarı bağlantı için kullanılır . IFDMA daha az güç dalgalanması sağlar ve bu nedenle enerji açısından verimsiz doğrusal amplifikatörler gerektirir. Benzer şekilde, MC-CDMA, IEEE 802.20 standardı için teklifte bulunmaktadır . Bu erişim şemaları, CDMA gibi eski teknolojilerle aynı verimliliği sunar. Bunun dışında ölçeklenebilirlik ve daha yüksek veri hızları elde edilebilir.

Yukarıda bahsedilen erişim tekniklerinin bir diğer önemli avantajı, alıcıda eşitleme için daha az karmaşıklık gerektirmeleridir. Bu, özellikle MIMO ortamlarında ek bir avantajdır, çünkü MIMO sistemlerinin uzamsal çoğullama iletimi, doğası gereği alıcıda yüksek karmaşıklık eşitleme gerektirir.

Bu çoğullama sistemlerindeki iyileştirmelere ek olarak, geliştirilmiş modülasyon teknikleri kullanılmaktadır. Daha önceki standartlar büyük ölçüde Faz kaydırmalı anahtarlamayı kullanırken, 3GPP Uzun Vadeli Evrim standartlarıyla birlikte kullanılmak üzere 64 QAM gibi daha verimli sistemler öneriliyor .

IPv6 desteği

Ana maddeler: Ağ katmanı , İnternet protokolü ve IPv6

Devre anahtarlamalı ve paket anahtarlamalı ağ düğümlerinden oluşan iki paralel altyapıya dayanan 3G'den farklı olarak 4G, yalnızca paket anahtarlama üzerine kuruludur . Bu, düşük gecikmeli veri iletimi gerektirir .

IPv4 adresleri gibi (neredeyse) tükenmiş , IPv6 IP kullanarak iletişim kablosuz özellikli cihazların çok sayıda destek için esastır. IPv6, mevcut IP adreslerinin sayısını artırarak , bir takım sorunları ve sınırlamaları olan daha büyük bir cihaz grubu arasında sınırlı sayıda adresi paylaşma yöntemi olan ağ adresi çevirisi (NAT) ihtiyacını ortadan kaldırır . IPv6'yı kullanırken, aynı zamanda IPv6'ya bağlı olmayan eski IPv4 cihazlarıyla iletişim için bir tür NAT hala gereklidir.

Haziran 2009 itibariyle Verizon , ağındaki herhangi bir 4G cihazının IPv6'yı desteklemesini gerektiren Spesifikasyonları [1] yayınlamıştır.

Gelişmiş anten sistemleri

Ana maddeler: MIMO ve MU-MIMO

Radyo iletişiminin performansı, akıllı veya akıllı anten olarak adlandırılan bir anten sistemine bağlıdır . Son zamanlarda, yüksek hız, yüksek güvenilirlik ve uzun menzilli iletişim gibi 4G sistemlerinin hedefine ulaşmak için çoklu anten teknolojileri ortaya çıkıyor. 1990'ların başında, veri iletişiminin artan veri hızı ihtiyaçlarını karşılamak için birçok iletim şeması önerildi. Tek bir teknoloji, uzaysal çoğullama , bant genişliğinin korunması ve güç verimliliği için önem kazandı. Uzamsal çoğullama, vericide ve alıcıda birden fazla antenin yerleştirilmesini içerir. Bağımsız akışlar daha sonra tüm antenlerden aynı anda iletilebilir. MIMO ( akıllı antenin bir dalı olarak) olarak adlandırılan bu teknoloji, temel veri hızını verici anten sayısı veya alıcı anten sayısı (küçük olan) ile çarpar. Bunun dışında, vericide veya alıcıda daha fazla anten kullanılarak sönümlemeli kanalda yüksek hızlı veri iletimindeki güvenilirlik artırılabilir. Buna gönderme veya alma çeşitliliği denir . Hem gönderme/alma çeşitliliği hem de iletim uzaysal çoğullama, vericide kanal bilgisini zorunlu olarak gerektirmeyen uzay-zaman kodlama tekniklerine kategorize edilir. Diğer kategori, vericide kanal bilgisi gerektiren kapalı çevrim çoklu anten teknolojileridir.

Açık kablosuz Mimari ve Yazılım tanımlı radyo (SDR)

4G ve ötesi için kilit teknolojilerden biri, açık mimari platformunda birden fazla kablosuz hava arabirimini destekleyen Açık Kablosuz Mimari (OWA) olarak adlandırılır .

SDR , açık kablosuz mimarinin (OWA) bir biçimidir. 4G, bir kablosuz standartlar topluluğu olduğu için, 4G cihazının son hali çeşitli standartları oluşturacaktır. Bu, radyo yakınsama alanına göre sınıflandırılan SDR teknolojisi kullanılarak verimli bir şekilde gerçekleştirilebilir.

4G ve 4G öncesi teknolojilerin tarihi

4G sistemi ilk olarak ABD Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı DARPA tarafından tasarlandı . DARPA, dağıtılmış mimariyi ve uçtan uca İnternet protokolünü (IP) seçti ve her mobil cihazın ağdaki diğer cihazlar için hem alıcı-verici hem de yönlendirici olacağı eşler arası ağ oluşturmanın erken bir aşamasında inandı, 2G ve 3G hücresel sistemlerin tel ve hub zayıflığını ortadan kaldırmak. 2.5G GPRS sisteminden bu yana, hücresel sistemler ikili altyapılar sağlamıştır: veri hizmetleri için paket anahtarlamalı düğümler ve sesli aramalar için devre anahtarlamalı düğümler. 4G sistemlerde devre anahtarlamalı altyapı terk edilerek sadece paket anahtarlamalı ağ sağlanırken, 2.5G ve 3G sistemler hem paket anahtarlamalı hem de devre anahtarlamalı ağ düğümleri yani paralel iki altyapı gerektirir. Bu, 4G'de geleneksel sesli aramaların IP telefon ile değiştirildiği anlamına gelir.

  • 2002 yılında, ITU'nun IMT Advanced olarak belirlediği 4G için stratejik vizyon ortaya kondu.
  • 2004 yılında, LTE ilk olarak Japonya'dan NTT DoCoMo tarafından önerildi .
  • 2005 yılında, OFDMA iletim teknolojisi HSOPA uydu bağlantısı için aday olarak seçildi ve daha sonra 3GPP Uzun Vadeli Evrim (LTE) hava arayüzü E-UTRA olarak yeniden adlandırıldı .
  • Kasım 2005'te KT Corporation , Güney Kore'nin Busan kentinde mobil WiMAX hizmetini sergiledi .
  • Nisan 2006'da KT Corporation , Güney Kore'nin Seul kentinde dünyanın ilk ticari mobil WiMAX hizmetini başlattı .
  • 2006 yılının ortalarında Sprint , önümüzdeki birkaç yıl içinde bir WiMAX teknolojisi oluşumuna yaklaşık 5 milyar ABD Doları ( gerçek anlamda 6,42 milyar ABD Doları) yatırım yapacağını duyurdu . O zamandan beri Sprint, üç ayda bir yüksek kayıplarla sonuçlanan birçok aksilikle karşılaştı. 7 Mayıs 2008'de Sprint , Imagine , Google , Intel , Comcast , Bright House ve Time Warner , ortalama 120 MHz spektrumun bir havuzda toplandığını duyurdu; Sprint , "Clear" adını alacak bir şirket oluşturmak için Xohm WiMAX bölümünü Clearwire ile birleştirdi .
  • Şubat 2007'de Japon şirketi NTT DoCoMo , VSF-OFCDM adlı 4×4 MIMO ile hareket halindeyken 100 Mbit /s ve sabitken 1 Gbit /s hızında bir 4G iletişim sistemi prototipini test etti . NTT DoCoMo, 100 MHz frekans bant genişliğini kullanarak 12×12 MIMO ile aşağı bağlantıda yaklaşık 5 Gbit/s maksimum paket aktarım hızına ulaştıklarında 10 km/s hızla hareket ederken bir denemeyi tamamladı ve ilk ticari yayını yayınlamayı planlıyor. 2010 yılında ağ
  • Eylül 2007'de NTT Docomo, test sırasında güç tüketimi 100 mW'nin altında olan 200 Mbit/s'lik e-UTRA veri hızlarını gösterdi.
  • Ocak 2008'de, 700 MHz eski analog TV frekansları için bir ABD Federal İletişim Komisyonu (FCC) spektrum açık artırması başladı. Sonuç olarak, spektrumun en büyük payı Verizon Wireless'a ve bir sonraki en büyük pay AT&T'ye gitti. Bu şirketlerin her ikisi de LTE'yi destekleme niyetlerini belirttiler .
  • Ocak 2008'de AB komisyon üyesi Viviane Reding , WiMAX dahil olmak üzere kablosuz iletişim için 500-800 MHz spektrumunun yeniden tahsis edilmesini önerdi.
  • 15 Şubat 2008'de Skyworks Solutions, e-UTRAN için bir ön uç modülü yayınladı.
  • Kasım 2008'de ITU-R , IMT-Advanced için aday Radyo Erişim Teknolojileri (RAT'ler) için çağrıda bulunan bir Genelge yayınlayarak IMT-Advanced'in ayrıntılı performans gereksinimlerini belirledi.
  • Nisan 2008'de, genelgeyi aldıktan hemen sonra, 3GPP IMT-Advanced üzerine bir çalıştay düzenledi ve burada mevcut LTE standardının bir evrimi olan LTE Advanced'in ITU-R gündemini takip eden IMT-Advanced gereksinimlerini karşılayacağına ve hatta aşacağına karar verildi. .
  • Nisan 2008'de LG ve Nortel, 110 km/sa hızla seyahat ederken 50 Mbit/s'lik e-UTRA veri hızlarını gösterdi.
  • 12 Kasım 2008'de HTC , WiMAX özellikli ilk cep telefonu olan Max 4G'yi duyurdu.
  • 15 Aralık 2008'de, Güneydoğu Asya'daki en büyük yiyecek ve içecek holdingi olan San Miguel Corporation , Filipinler'de kablosuz geniş bant ve mobil iletişim projeleri inşa etmek için Qatar Telecom QSC ( Qtel ) ile bir mutabakat anlaşması imzaladı . Ortak girişim, ülkede 4G sunan wi-kabile Filipinler kurdu. Aynı zamanda Globe Telecom , Filipinler'deki ilk WiMAX hizmetini başlattı.
  • 3 Mart 2009'da Litvanya'nın LRTC'si Baltık eyaletlerinde ilk operasyonel "4G" mobil WiMAX ağını duyurdu .
  • Aralık 2009'da Sprint, yalnızca 3-6 Mbit/s'lik ortalama indirme hızlarına ve 10 Mbit/sn'lik en yüksek hızlara (tüm pazarlarda mevcut değildir) rağmen, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki seçili şehirlerde "4G" hizmetinin reklamını yapmaya başladı.
  • 14 Aralık 2009'da, ilk ticari LTE dağıtımı, İsveç-Fin ağ operatörü TeliaSonera ve Norveçli markası NetCom (Norveç) tarafından İskandinav başkentleri Stockholm ve Oslo'da yapıldı . TeliaSonera, ağı "4G" olarak adlandırdı. Sunulan modem cihazları Samsung (dongle GT-B3710) tarafından ve Huawei (Oslo'da) ve Ericsson (Stockholm'de) tarafından oluşturulan ağ altyapısı tarafından üretildi . TeliaSonera, ülke çapında LTE'yi İsveç, Norveç ve Finlandiya'da kullanıma sunmayı planlıyor. TeliaSonera, 10 MHz'lik spektral bant genişliği ve yukarı bağlantıda 50 Mbit/sn'ye kadar fiziksel katman net bit hızları ve 25 Mbit/sn'ye kadar olan tekli giriş- çıkış kullandı. Giriş testleri , Stockholm'de 42,8 Mbit/s aşağı bağlantı ve 5,3 Mbit/s yukarı bağlantı TCP verimi gösterdi .
  • 4 Haziran 2010'da Sprint , ABD'deki ilk WiMAX akıllı telefonu HTC Evo 4G'yi piyasaya sürdü .
  • 4 Kasım 2010'da MetroPCS tarafından sunulan Samsung Craft , ticari olarak satılan ilk LTE akıllı telefon oldu.
  • 6 Aralık 2010'da, ITU Dünya Radyokomünikasyon Semineri 2010'da ITU , LTE , WiMax ve benzeri "gelişmiş 3G teknolojilerinin" "4G" olarak kabul edilebileceğini belirtti.
  • 2011 yılında, Arjantin 'in Claro ülkede bir ön 4G HSPA + ağ başlattı.
  • 2011 yılında, Tayland 'ın Truemove-H ülke çapında kullanılabilirlik ile bir ön 4G HSPA + ağ başlattı.
  • 17 Mart 2011'de Verizon tarafından ABD'de sunulan HTC Thunderbolt , ticari olarak satılan ikinci LTE akıllı telefon oldu.
  • Şubat 2012'de Ericsson , yeni eMBMS hizmetini (gelişmiş Multimedya Yayını Çok Noktaya Yayın Hizmeti ) kullanarak LTE üzerinden mobil TV'yi gösterdi .

2009'dan bu yana, LTE Standardı yıllar içinde güçlü bir şekilde gelişti ve dünya çapında çeşitli operatörler tarafından birçok dağıtım yapılmasına neden oldu. Ticari LTE ağlarına ve bunların tarihsel gelişimine genel bir bakış için bkz.: LTE ağlarının listesi . Geniş dağıtım yelpazesi arasında, birçok operatör LTE ağlarının dağıtımını ve işletilmesini düşünüyor. Planlanan LTE dağıtımlarının bir derlemesi şurada bulunabilir: Planlanan LTE ağlarının listesi .

Dezavantajları

4G, uluslararası seyahat edenler veya taşıyıcı değiştirmek isteyenler için potansiyel bir rahatsızlık yaratır. 4G sesli arama yapmak ve almak için, abonenin el cihazının yalnızca eşleşen bir frekans bandına sahip olması (ve bazı durumlarda kilidin açılmasını gerektirir ) olması değil, aynı zamanda yerel operatör ve/veya ülke için eşleşen etkinleştirme ayarlarına sahip olması gerekir. Belirli bir operatörden satın alınan bir telefonun o operatörle çalışması beklenebilirken, yerel operatöre ve söz konusu telefon modeline özel bir yazılım güncellemesi olmadan başka bir operatörün ağında (uluslararası dolaşım dahil) 4G sesli arama yapmak imkansız olabilir. mevcut olabilir veya olmayabilir (ancak, eşleşen bir frekans bandına sahip bir 3G şebekesi mevcutsa, sesli arama için 3G'ye geri dönüş hala mümkün olabilir).

4G araştırmasının ötesinde

Ana madde: 5G

4G sistemlerindeki önemli bir sorun, yüksek bit hızlarını hücrenin daha büyük bir bölümünde, özellikle de birkaç baz istasyonu arasında açık konumda bulunan kullanıcılar için kullanılabilir hale getirmektir. Mevcut araştırmada, bu sorun, grup işbirlikli röle olarak da bilinen makro çeşitlilik teknikleri ve ayrıca Işın Bölmeli Çoklu Erişim (BDMA) tarafından ele alınmaktadır.

Yaygın ağlar , kullanıcının aynı anda birkaç kablosuz erişim teknolojisine bağlanabileceği ve bunlar arasında sorunsuz bir şekilde hareket edebildiği, şekilsiz ve şu anda tamamen varsayımsal bir kavramdır (Bkz. dikey geçiş , IEEE 802.21 ). Bu erişim teknolojileri Wi-Fi , UMTS , EDGE veya gelecekteki herhangi bir erişim teknolojisi olabilir. Bu konsepte, spektrum kullanımını ve iletim gücünü verimli bir şekilde yönetmek için akıllı radyo ( bilişsel radyo olarak da bilinir ) teknolojisi ve ayrıca yaygın bir ağ oluşturmak için ağ yönlendirme protokollerinin kullanımı dahildir .

Geçmiş 4G ağları

Ülke Ağ kapatma tarihi Standart Notlar
   Nepal Nepal Telekom 2021-12-?? WiMAX
 Trinidad ve Tobago bmobil ( TSTT ) 2015-03-03 WiMAX
 Amerika Birleşik Devletleri T-Mobile (Sprint) 2016-03-31 WiMAX
T-Mobile (Sprint) 2022-06-30 LTE

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

Dış bağlantılar

3. Nesil (3G)'den Önce
 Mobil Telefon Nesilleri 5. Nesil (5G) tarafından başarılı olundu