4G

4g ist die vierte Generation von Breitband Mobilfunk Technologie, erfolgreich 3gund vorher 5g. Ein 4G -System muss Funktionen bieten, die von definiert werden können Itu in IMT Fortgeschrittene. Potenzielle und aktuelle Anwendungen umfassen geändert Mobiles Web Zugang, IP -Telefonie, Gaming -Dienste, hochauflösend Mobiler Fernseher, Videokonferenzen, und 3D -Fernseher.

Im Dezember 2010 jedoch die Itu erweiterte seine Definition von 4G um einbezogen Langfristige Entwicklung (LTE), Weltweite Interoperabilität für den Mikrowellenzugriff (WiMAX) und Evolved High Speed ​​Packet Access (Hspa+).^[1]

Der WiMAX-Standard für die Erste wurde 2006 in Südkorea kommerziell eingesetzt und in den meisten Teilen der Welt eingesetzt.

Der LTE-Standard für die Erstveröffentlichung wurde kommerziell eingesetzt in OsloNorwegen und Stockholm, Schweden im Jahr 2009 und wurde seitdem in den meisten Teilen der Welt eingesetzt. Es wurde jedoch darüber diskutiert, ob Erstveröffentlichungsversionen als 4G LTE angesehen werden sollten. Der 4G drahtlose Zellstandard wurde von der International Telecommunication Union (ITU) definiert und legt die wichtigsten Merkmale des Standards, einschließlich Transmissionstechnologie und Datengeschwindigkeit, fest.

Jede Generation der drahtlosen Mobilfunk -Technologie hat erhöhte Bandbreitengeschwindigkeiten und Netzwerkkapazitäten eingeführt. 4G -Benutzer erhalten Geschwindigkeiten von bis zu 100 Mbit/s, während 3G nur eine Spitzengeschwindigkeit von 14 Mbit/s versprach.

Technische Übersicht

Im November 2008 die Internationaler Kommunikationssektor der Telekommunikation Union-Radio (ITU-R) Spezifizierte eine Reihe von Anforderungen für 4G-Standards, die als International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced) Spezifikation bezeichnet werden und die Spitzengeschwindigkeitsanforderungen für den 4G-Service bei 100 festlegen Megabit pro Sekunde (Mbit/s) (= 12,5 Megabyte pro Sekunde) für die Kommunikation mit hoher Mobilität (wie aus Zügen und Autos) und 1 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) für Kommunikation mit geringer Mobilität (wie Fußgänger und stationäre Benutzer).^[2]

Seit den Erstveröffentlichungsversionen von Mobiler WiMax und Lte Unterstützen Sie viel weniger als 1 Gbit/S-Spitzenbitrate, sie sind nicht vollständig mit IMT-fortgeschrittener konform, sondern werden häufig 4G von Dienstanbietern gebrandmarkt. Laut den Betreibern bezieht sich eine Generation des Netzwerks auf die Bereitstellung einer neuen nicht rückwärtskompatiblen Technologie. Am 6. Dezember 2010 erkannte ITU-R an, dass diese beiden Technologien sowie andere Beyond-3G-Technologien, die die IMT-Advanced-Anforderungen nicht erfüllen Versionen und "ein erhebliches Maß an Verbesserung der Leistung und Fähigkeiten in Bezug auf die jetzt bereitgestellten Systeme der dritten Generation".^[3]

Mobile WiMax Release 2 (auch bekannt als Drahtlosem Anzug oder IEEE 802.16m) und LTE Fortgeschrittene (LTE-A) sind mit IMT-Advanced-konforme rückwärts kompatible Versionen der beiden oben genannten Systeme, standardisiert im Frühjahr 2011 und vielversprechende Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 1 Gbit/s. Die Dienstleistungen wurden 2013 erwartet.^{[Benötigt Update]}

Im Gegensatz zu früheren Generationen unterstützt ein 4G -System nicht traditionell Schaltkreisschalter Telefonservice, stützt sich aber stattdessen auf All-Internetprotokoll (IP) basierende Kommunikation wie z. IP -Telefonie. Wie unten gesehen, die breites Spektrum Die in 3G -Systemen verwendete Funkechnologie wird in allen 4G -Kandidatensystemen aufgegeben und durch ersetzt durch Ofdma Multikarrier Übertragung und andere Ausgleich von Frequenzdomänen (FDE) -Programme, die es ermöglicht, trotz umfangreicher Bitraten sehr hohe Bitraten zu übertragen Multi-Pfad-Radioausbreitung (Echos). Die Spitzenbitrate wird weiter verbessert durch Smart Antenne Arrays für Mehrfacheingang mehrerer Eingang (MIMO) Kommunikation.

Hintergrund

Im Bereich der mobilen Kommunikation bezieht sich eine "Generation" im Allgemeinen auf eine Änderung der grundlegenden Natur des Dienstes, der nicht zurückversetzten Übertragungstechnologie, der höheren Spitzenbitraten, der neuen Frequenzbänder, der breiteren Kanalfrequenzbandbreite in Hertz und höher Kapazität für viele gleichzeitige Datenübertragungen (höher System spektraler Effizienz in bisschen/Sekunde/Hertz/Site).

Neue mobile Generationen sind seit dem ersten Schritt von 1981 analog (1G) auf digitale (2G) Übertragung im Jahr 1992 erschienen. Dies folgte 2001 von 3G Multimedia-Unterstützung. breites Spektrum Übertragung und eine minimale Spitzenbitrate von 200 kbit/s, in 2011/2012, folgt "echtes" 4G, was sich auf All- beziehtInternetprotokoll (IP) Paketgeschrieben Netzwerke, die mobile Ultra-Broadband-Zugriff (Gigabit-Geschwindigkeit) geben.

Während die ITU Empfehlungen für Technologien übernommen hat, die für zukünftige globale Kommunikation verwendet werden, führen sie die Standardisierungs- oder Entwicklungsarbeit selbst nicht selbst durch, sondern stützt sich stattdessen auf die Arbeit anderer Standardkörper wie IEEE, WiMAX Forum und 3GPP.

Mitte der neunziger Jahre die Itu-r Standardisierungsorganisation veröffentlichte die IMT-2000 Anforderungen als Rahmen für welche Standards sollten berücksichtigt werden 3g Systeme, die eine Spitzenbitrate von 2000 kbit/s erfordern.^[4] Im Jahr 2008 spezifizierte ITU-R die IMT Fortgeschrittene (Internationale mobile Telekommunikation Advanced) Anforderungen für 4G -Systeme.

Der schnellste 3G-basierte Standard in der UMTS Familie ist die Hspa+ Standard, der seit 2009 im Handel erhältlich ist und 21 Mbit/s stromabwärts (11 Mbit/s stromaufwärts) ohne Mimo, d. h. mit nur einer Antenne und im Jahr 2011 bis zu 42 Mbit/s Spitzenbitrate stromabwärts unter Verwendung von beiden beschleunigt DC-HSPA+ (Gleichzeitige Verwendung von zwei 5 -MHz -UMTS -Trägern)^[5] oder 2x2 MIMO. Theoretisch sind Geschwindigkeiten von bis zu 672 Mbit/n möglich, wurden jedoch noch nicht eingesetzt. Der schnellste 3G-basierte Standard in der CDMA2000 Familie ist die Ev-do Rev. b, was seit 2010 erhältlich ist und 15,67 Mbit/s stromabwärts.

Frequenzen für 4G LTE -Netzwerke

Siehe hier: LTE -Frequenzbänder

IMT-Advanced Anforderungen

Dieser Artikel bezieht sich auf 4G mit IMT-Advanced (Internationale mobile Telekommunikation Fortgeschrittene), wie definiert von Itu-r. Ein IMT-Advanced zelluläres System Muss die folgenden Anforderungen erfüllen:^[6]

• Basierend auf einem All-IP-Paket-Switched-Netzwerk.
• Haben Spitzendatenraten von bis zu ungefähr 100 Mbit/s für hohe Mobilität wie mobilen Zugang und bis zu ungefähr 1 Gbit/s für niedrige Mobilität wie nomadische/lokale drahtlose Zugang.^[2]
• In der Lage sein, die Netzwerkressourcen dynamisch zu teilen und zu verwenden, um gleichzeitigere Benutzer pro Zelle zu unterstützen.
• Verwenden Sie skalierbare Kanalbandbreiten von 5–20 MHz, optional bis zu 40 MHz.^[2][7]
• Einen Höhepunkt haben Verknüpfen Sie die spektrale Effizienz von 15 Bit/S · Hz im Downlink und 6,75 Bit/s · hz im UP -Link (was bedeutet, dass 1 Gbit/s im Downlink sollte über eine Bandbreite von weniger als 67 MHz möglich sein.
• System spektraler Effizienz ist in Innenfällen 3 Bit/S · Hz · Zelle für Downlink und 2.25 Bit/S · Hz · Zelle für UP Link.^[2]
• Glätte Handover in heterogenen Netzwerken.

Im September 2009 wurden die Technologievorschläge als 4G -Kandidaten an die International Telecommunication Union (ITU) eingereicht.^[8] Grundsätzlich basieren alle Vorschläge auf zwei Technologien:

• LTE Fortgeschrittene standardisiert durch die 3GPP
• 802.16m standardisiert durch die IEEE

Implementierungen von mobilen WiMAX und First-Release-LTE wurden weitgehend als Stoppgap-Lösung angesehen, die einen beträchtlichen Schub bis WiMAX 2 (basierend auf der 802.16M-Spezifikation) und LTE Advanced eingesetzt wurde. Die Standardversionen des letzteren wurden im Frühjahr 2011 ratifiziert.

Der erste Satz von 3GPP -Anforderungen für LTE Advanced wurde im Juni 2008 genehmigt.^[9] LTE Advanced wurde 2010 im Rahmen von Release 10 der 3GPP -Spezifikation standardisiert.

Einige Quellen betrachten LTE- und Mobile-WiMAX-Implementierungen für Erstveröffentlichungen als Pre-4G oder nahezu 4G, da sie den geplanten Anforderungen von 1 nicht vollständig entsprechen Gbit/s für den stationären Empfang und 100 Mbit/s für Mobilgeräte.

Verwirrung wurde durch einige mobile Fluggesellschaften verursacht, die als 4G beworbene Produkte eingeführt haben, die nach einigen Quellen jedoch vor 4G-Versionen sind, die allgemein als 3,9G bezeichnet werden und die nicht den ITU-R-definierten Prinzipien für 4G-Standards, aber heute folgen, aber heute folgen kann nach ITU-R 4G bezeichnet werden. Vodafone Niederlande Zum Beispiel beworben LTE als 4G, während für LTE als „4G+“ -Dienst eingestuft wurde. Ein gemeinsames Argument für Branding 3.9G-Systeme als neue Generation besteht darin, dass sie unterschiedliche Frequenzbänder von 3G-Technologien verwenden. dass sie auf einem neuen Paradigma der Radio-Schnittstelle basieren; und dass die Standards nicht mit 3G kompatibel sind, während einige der Standards mit IMT-2000-konformen Versionen derselben Standards kompatibel sind.

Systemstandards

IMT-2000 konforme 4G-Standards

Seit Oktober 2010 genehmigte die ITU-R Working Party 5D zwei branchen entwickelte Technologien (LTE Advanced and WirelessMan-Advanced).^[10] Für die Aufnahme in das internationale fortschrittliche Programm für mobile Telekommunikationen (ITU) (IMT-Advanced Programm), das sich auf globale Kommunikationssysteme konzentriert, die in einigen Jahren verfügbar sein werden.

LTE Fortgeschrittene

LTE Fortgeschrittene (Langfristige Evolution Fortgeschrittene) ist ein Kandidat für IMT-Advanced Standard, offiziell von der eingereicht 3GPP Organisation zu ITU-T im Herbst 2009 und voraussichtlich 2013 veröffentlicht.^{[Benötigt Update]} Das Ziel von 3GPP LTE Advanced ist es, die ITU -Anforderungen zu erreichen und zu übertreffen.^[11] LTE Advanced ist im Wesentlichen eine Verbesserung zu LTE. Es ist keine neue Technologie, sondern eine Verbesserung des vorhandenen LTE -Netzwerks. Dieser Upgrade -Pfad macht es für Anbieter kostengünstiger, LTE und dann auf LTE Advanced ein Upgrade anzubieten, was dem Upgrade von WCDMA auf HSPA ähnelt. LTE und LTE Advanced werden auch zusätzliche Spektren und Multiplexen verwenden, damit sie höhere Datengeschwindigkeiten erreichen können. Die koordinierte Mehrpunktübertragung ermöglicht auch mehr Systemkapazität, um die erweiterten Datengeschwindigkeiten zu verarbeiten.

IEEE 802.16m oder WirelessMan-Advanced

Das IEEE 802.16m oder Drahtlosem Anzug (WiMAX 2) Die Entwicklung von 802.16E befindet sich in der Entwicklung, wobei das Ziel der IMT-Advanced-Kriterien von 1 Gbit/s für den stationären Empfang und 100 Mbit/s für den mobilen Empfang erfüllt.^[12]

Forerunner -Versionen

3GPP Langzeitentwicklung (LTE)

Telia-Branded Samsung LTE -Modem

Huawei 4G+ Dual -Band -Modem

Der vor 4g 3GPP Langzeitentwicklung (LTE) -Technologie wird häufig als "4G-LTE" bezeichnet, aber die erste LTE-Veröffentlichung entspricht den IMT-Advanced-Anforderungen nicht vollständig. LTE hat eine theoretische Nettobitrate Kapazität von bis zu 100 Mbit/s im Downlink und 50 Mbit/s im Uplink, wenn ein 20 -MHz -Kanal verwendet wird - und mehr, wenn Mehrfacheingang mehrerer Eingang (MIMO), d. H. Antennenarrays, werden verwendet.

Die physische Funkschnittstelle war in einer frühen Phase benannt Schnelle Geschwindigkeit OFDM Paketzugriff (Hsopa), jetzt benannt Entwickelte UMTS terrestrische Radiozugriff (E-UTRA). Der Erste Lte USB -Dongles unterstützen keine andere Funkschnittstelle.

Der erste öffentlich verfügbare LTE -Dienst der Welt wurde in den beiden skandinavischen Hauptstädten eröffnet. Stockholm (Ericsson und Nokia Siemens Netzwerke Systeme) und Oslo (a Huawei System) am 14. Dezember 2009 und Marken 4G. Die Benutzerterminals wurden von Samsung hergestellt.^[13] Ab November 2012 werden die fünf öffentlich verfügbaren LTE -Dienste in den USA von erbracht von Metro pcs,^[14] Verizon Wireless,^[15] AT & T Mobilität, US -Mobilfunk,^[16] Sprint,^[17] und T-Mobile uns.^[18]

T-Mobile Ungarn startete einen öffentlichen Beta-Test (genannt Freundlicher Benutzertest) am 7. Oktober 2011 und bietet seit dem 1. Januar 2012 kommerzielle 4G LTE -Dienstleistungen an.

In Südkorea haben SK Telecom und LG U+ seit dem 1. Juli 2011 den Zugriff auf den LTE -Service für Datengeräte ermöglicht, die bis 2012 landesweit gehen sollen.^[19] KT Telecom schloss seinen 2G -Dienst bis März 2012 ab und schloss bis Juni 2012 in der gleichen Häufigkeit von 1,8 GHz ab.

In Großbritannien wurden LTE -Dienste von gestartet von EE Im Oktober 2012,^[20] durch O2 und Vodafone im August 2013,^[21] und von Drei Im Dezember 2013.^[22]

Mobile WiMAX (IEEE 802.16E)

Das Mobiler WiMax (IEEE 802.16E-2005) Standard für mobile Wireless Broadband Access (MWBA) (auch bekannt als bekannt als Wibro in Südkorea) wird manchmal 4G bezeichnet und bietet Spitzendatenraten von 128 Mbit/s Downlink und 56 Mbit/s Uplink über 20 MHz breite Kanäle.

Im Juni 2006 wurde der weltweit erste kommerzielle mobile WiMax -Service von eröffnet Kt in Seoul, Südkorea.^[23]

Sprint hat ab dem 29. September 2008 begonnen, mobiles WiMAX als "4G" -Netzwerk zu bezeichnen, obwohl die aktuelle Version die IMT -Anforderungen an 4G -Systemen nicht erfüllt.^[24]

In Russland wurden Belarus und Nicaragua Wimax Breitband -Internetzugang von einem russischen Unternehmen angeboten Scartelund wurde auch 4G gebrandmarkt, Yota.^[25]

In der neuesten Version des Standards, WiMax 2.1, wurde der Standard aktualisiert, um nicht mit dem früheren WiMAX-Standard kompatibel zu sein, und ist stattdessen mit dem LTE-TDD-System austauschbar, wodurch der WiMAX-Standard mit LTE effektiv zusammenfasst.

TD-LTE für den China-Markt

Genauso wie Langfristige Entwicklung (LTE) und WiMAX werden in der globalen Telekommunikationsbranche energisch gefördert, erstere (LTE) ist auch die leistungsstärkste 4G -mobile Kommunikations -Technologie und hat schnell den chinesischen Markt besetzt. Td-lteEine der beiden Varianten der LTE Air Interface-Technologien ist noch nicht ausgereift, aber viele inländische und internationale Mobilfunkanbieter sind nach dem anderen, nach dem anderen, zu TD-LTE.

Die Daten von IBM zeigen, dass 67% der Betreiber LTE in Betracht ziehen, da dies die Hauptquelle ihres zukünftigen Marktes ist. Die obigen Nachrichten bestätigen auch die Aussage von IBM, dass zwar nur 8% der Betreiber die Verwendung von WiMAX in Betracht ziehen, WiMAX jedoch seinen Kunden auf dem Markt die schnellste Netzwerkübertragung bieten und LTE herausfordern können.

TD-LTE ist nicht der erste 4G-Datenstandard für mobile Breitbandnetzwerke, aber Chinas 4G-Standard, der vom größten Telekommunikationsbetreiber Chinas geändert und veröffentlicht wurde. China Mobilgerät. Nach einer Reihe von Feldversuchen wird erwartet, dass in den nächsten zwei Jahren in die kommerzielle Phase freigesetzt wird. Ulf Ewaldsson, Vizepräsident von Ericsson, sagte: "Das chinesische Industrieministerium und China Mobile im vierten Quartal dieses Jahres wird einen groß angelegten Feldtest durchführen. Bis dahin wird Ericsson der Hand helfen." Die Besichtigung des aktuellen Entwicklungstrends, ob dieser von China Mobile befürwortete Standard vom internationalen Markt weithin anerkannt wird, ist immer noch umstritten.

Kandidatensysteme eingestellt

UMB (ehemals EV-Do Rev. C)

Umb (Ultra Mobile Breitband) war der Markenname für ein nicht eingestelltes 4G -Projekt innerhalb des 3GPP2 Standardisierungsgruppe zur Verbesserung der CDMA2000 Mobilfunkstandard für Anwendungen und Anforderungen der nächsten Generation. Im November 2008, QualcommDer Hauptsponsor von UMB kündigte an, die Entwicklung der Technologie zu beenden und stattdessen LTE zu bevorzugen.^[26] Ziel war es, Datengeschwindigkeiten über 275 Mbit/s stromabwärts und über 75 Mbit/s stromaufwärts zu erreichen.

Blitz

In einem frühen Stadium die Blitz Es wurde erwartet, dass das System weiter zu einem 4G -Standard entwickelt wird.

IBURST- und MBWA (IEEE 802.20) Systeme

Das ich platze Das System (oder HC-SDMA, Räumlichkeitsabteilung mit hoher Kapazitätsmultipler) wurde in einem frühen Stadium als 4G-Vorgänger angesehen. Es wurde später weiter zu der entwickelt Mobiler Breitband Wireless Access (MBWA) -System, auch als IEEE 802.20 bekannt.

Haupttechnologien in allen Kandidatensystemen

Hauptmerkmale

Die folgenden Schlüsselmerkmale können in allen vorgeschlagenen 4G -Technologien beobachtet werden:

• Die Übertragungstechniken der physischen Schicht sind wie folgt:^[27]
  • Mimo: Um räumliche Verarbeitung einschließlich Multi-Antenna und Multi-User MIMO zu erreichen
  • Zum Beispiel Frequenz-Domänen-Gleichstellung Multikarriermodulation (OFDM) im Downlink oder Einzelträger-Frequenz-Domänen-Gleichheit (SC-FDE) Im Uplink: Um die Frequenz-selektive Kanaleigenschaft ohne komplexe Ausgleich auszunutzen
  • Statistische Frequenz-Domänen-Multiplexing beispielsweise (Ofdma) oder (Einzelträger FDMA) (SC-FDMA, a.k.a. linear vorgegebene OFDMA, LP-OFDMA) im Uplink: Variablen Bitrate, indem Sie verschiedenen Benutzern verschiedene Benutzer basierend auf den Kanalbedingungen zuweisen
  • Turbo -Prinzip Fehlerkorrigierende Codes: Um die erforderlichen zu minimieren Snr an der Rezeption
• Kanalabhängige Planung: Verwenden Sie den zeitlich variierenden Kanal
• Linkanpassung: Adaptive Modulation und fehlerkorrigierende Codes
• Mobile IP für Mobilität eingesetzt
• IP-basiert Femtozellen (Home -Knoten, die mit fester Internet -Breitbandinfrastruktur verbunden sind)

Im Gegensatz zu früheren Generationen unterstützt 4G -Systeme keine schalte Telefonie. IEEE 802.20, UMB- und OFDM -Standards^[28] fehlende Soft-Handover-Unterstützung, auch bekannt als Genossenschaftsrelais.

Multiplex- und Zugangsschemata

In letzter Zeit wie neue Zugangsschemata mögen Orthogonales FDMA (Ofdma), Einzelträger FDMA (Sc-fdma), verschachtelter FDMA und Multikarrier-CDMA (MC-CDMA) gewinnen für die Systeme der nächsten Generation an Bedeutung. Diese basieren auf effizient Fft Algorithmen und Frequenzdomänenausgleich, was zu einer geringeren Anzahl von Multiplikationen pro Sekunde führt. Sie ermöglichen es auch, die Bandbreite zu steuern und das Spektrum flexibler zu bilden. Sie erfordern jedoch eine erweiterte dynamische Kanalzuweisung und adaptive Verkehrsplanung.

WiMAX Verwendet OFDMA im Downlink und im Uplink. Für die LTE (Telekommunikation)OFDMA wird für den Downlink verwendet; im Gegensatz, Einzelträger FDMA wird für den Uplink verwendet, da OFDMA mehr dazu beiträgt Papr Verwandte Probleme und Ergebnisse zum nichtlinearen Betrieb von Verstärkern. IFDMA liefert weniger Stromschwankungen und erfordert somit energie-dauerhafte lineare Verstärker. In ähnlicher Weise ist MC-CDMA im Vorschlag für die IEEE 802.20 Standard. Diese Zugangsschemata bieten die gleichen Effizienz wie ältere Technologien wie CDMA. Abgesehen davon können Skalierbarkeit und höhere Datenraten erreicht werden.

Der andere wichtige Vorteil der oben genannten Zugangstechniken besteht darin, dass sie weniger Komplexität für die Equalization am Empfänger erfordern. Dies ist ein zusätzlicher Vorteil, insbesondere in der Mimo Umgebungen seit der räumliche Multiplexing Die Übertragung von MIMO -Systemen erfordert von Natur aus eine hohe Komplexitätsausgleich am Empfänger.

Zusätzlich zu Verbesserungen dieser Multiplexing -Systeme verbessert Modulation Es werden Techniken verwendet. Während frühere Standards weitgehend verwendet wurden Phasenverschiebungsschlüsselung, effizientere Systeme wie 64QAM werden zur Verwendung mit dem vorgeschlagen 3GPP Langzeitentwicklung Standards.

IPv6 -Support

Im Gegensatz zu 3G, was auf zwei parallelen Infrastrukturen basiert, die aus bestehen aus Schaltung umgeschaltet und Paket umgeschaltet Netzwerkknoten, 4G basiert auf dem Paketschalter nur. Dies erfordert geringe Wartezeit Datenübertragung.

Wie IPv4 -Adressen (fast) sind erschöpft,^{[Anmerkung 1][29]} IPv6 ist wichtig, um die große Anzahl von drahtlosen Geräten zu unterstützen, die mit IP kommunizieren. Durch Erhöhen der Anzahl von IP -Adressen verfügbar, IPv6 beseitigt den Bedarf an Netzwerkadressübersetzung (NAT) eine Methode zur Freigabe einer begrenzten Anzahl von Adressen zwischen einer größeren Gruppe von Geräten, die haben eine Reihe von Problemen und Einschränkungen. Bei der Verwendung von IPv6 ist eine Art NAT weiterhin für die Kommunikation mit Legacy IPv4-Geräten erforderlich, die nicht auch IPv6-verbunden sind.

Ab Juni 2009^{[aktualisieren]}, Verizon hat Spezifikationen veröffentlicht [1] Für die Unterstützung von 4G -Geräten in seinem Netzwerk wird IPv6 unterstützt.^[30]

Fortgeschrittene Antennensysteme

Die Leistung der Funkkommunikation hängt von einem Antennensystem ab, das als bezeichnet wird Clever oder intelligente Antenne. In letzter Zeit, Mehrere Antennentechnologien entstehen, um das Ziel von 4G -Systemen wie hoher Rate, hoher Zuverlässigkeit und Langstreckenkommunikation zu erreichen. In den frühen neunziger Jahren wurden viele Übertragungsschemata vorgeschlagen, um den Anforderungen an die Datenrate der Datenkommunikation zu erfüllen. Eine Technologie, räumliche Multiplexing, erlangte Bedeutung für seine Bandbreitenschutz und Stromeffizienz. Bei räumlicher Multiplexierung werden mehrere Antennen am Sender und am Empfänger bereitgestellt. Unabhängige Ströme können dann gleichzeitig von allen Antennen übertragen werden. Diese Technologie, genannt Mimo (als Zweig von intelligente Antenne), multipliziert die Basisdatenrate mit (die kleinere von) die Anzahl der Übertragungsantennen oder die Anzahl der Empfangsantennen. Abgesehen davon kann die Zuverlässigkeit bei der Übertragung von Hochgeschwindigkeitsdaten im Verblassungskanal durch Verwendung mehr Antennen am Sender oder am Empfänger verbessert werden. Das nennt man übertragen oder Vielfalt erhalten. Sowohl Sendungsdiversität als auch räumliche Multiplexen übertragen und werden in die Raum-Zeit-Codierungstechniken eingeteilt, für die das Kanalwissen am Sender nicht unbedingt erforderlich ist. Die andere Kategorie ist mehrere Antennentechnologien mit geschlossenem Schleifen, für die ein Kanalwissen am Sender erforderlich ist.

Open-Wireless-Architektur und Software-definiertes Radio (SDR)

Eine der Schlüsseltechnologien für 4G und darüber hinaus wird als Open Wireless Architecture (OWA) bezeichnet und unterstützt mehrere drahtlose Luftschnittstellen in einem Offene Architektur Plattform.

SDR ist eine Form der offenen drahtlosen Architektur (OWA). Da 4G eine Sammlung von drahtlosen Standards ist, wird die endgültige Form eines 4G -Geräts verschiedene Standards darstellen. Dies kann mithilfe der SDR -Technologie effizient realisiert werden, die in den Bereich der Funkkonvergenz kategorisiert ist.

Geschichte von 4G- und Pre-4G-Technologien

Das 4G -System wurde ursprünglich von der vorgesehen DARPA, die US -Verteidigung Advanced Research Projects Agency. DARPA wählte das verteilte Architektur und das End-to-End-Internet-Protokoll (IP) aus und glaubte frühzeitig in Peer-to-Peer-Netzwerken, bei dem jedes mobile Gerät sowohl ein Transceiver als auch ein Router für andere Geräte im Netzwerk sein würde. Eliminierung der Spoke-Hub-Schwäche von 2G- und 3G-Zellsystemen.^{[31][Seite benötigt]} Seit dem 2,5 -g -GPRS -System haben zelluläre Systeme zwei Infrastrukturen bereitgestellt: Paket -Switched Knoten für Datendienste und Schaltungsknoten für Sprachanrufe. In 4G-Systemen wird die in Schaltungsschaltungen angesuchte Infrastruktur aufgegeben und nur a paketgeschaltetes Netzwerk wird bereitgestellt, während 2,5G- und 3G-Systeme sowohl paketgeschaltet als auch Schaltungsschalter benötigen Netzwerkknoten, d.h. zwei Infrastrukturen parallel. Dies bedeutet, dass in 4G traditionelle Sprachanrufe durch IP -Telefonie ersetzt werden.

• Im Jahr 2002 die strategische Vision für 4G - was Itu bezeichnet als IMT Fortgeschrittene- war ausgelegt.
• In 2004, Lte wurde zuerst von vorgeschlagen von Ntt Docomo von Japan.^[32]
• Im Jahr 2005, Ofdma Die Übertragungstechnologie wird als Kandidat für die ausgewählt Hsopa Downlink, später in 3GPP -Langzeit -Evolution (LTE) Air -Grenzfläche umbenannt E-UTRA.
• Im November 2005, KT Corporation demonstrierte den mobilen WiMax -Service in Busan, Südkorea.^[33]
• Im April 2006, KT Corporation begann den weltweit ersten kommerziellen mobilen Wimax -Service in Seoul, Südkorea.^[34]
• Mitte 2006, Sprint kündigte an, dass es etwa 5 Milliarden US -Dollar in a investieren würde WiMAX Technologiebau in den nächsten Jahren^[35] (6,72 Milliarden US -Dollar in real Bedingungen^[36]). Seitdem hat Sprint mit vielen Rückschlägen konfrontiert, die zu steilen vierteljährlichen Verlusten geführt haben. Am 7. Mai 2008, Sprint, Vorstellen, Google, Intel, Comcast, Helles Haus, und Time Warner kündigte eine Bündelung von durchschnittlich 120 MHz Spektrum an; Sprint fusionierte seine Xohm Wimax Division mit Clearwire um ein Unternehmen zu bilden, das den Namen "klar" nimmt.
• Im Februar 2007 die Japanische Firma Ntt Docomo testete einen 4G -Kommunikationssystemprototyp mit 4 × 4 Mimo genannt VSF-OFCDM bei 100 Mbit/s während des Umzugs und 1 Gbit/s während stationär. NTT DOCOMO hat einen Versuch abgeschlossen, in dem sie eine maximale Paketübertragungsrate von ungefähr 5 Gbit/s im Downlink mit 12 × 12 MIMO unter Verwendung einer 100 -MHz -Frequenzbandbreite bei 10 km/h erzielten, während sie bei 10 km/h, mit einer 100 -MHz -Frequenzbandbreite erreicht wurden.^[37] und plant die Veröffentlichung des ersten kommerziellen Netzwerks im Jahr 2010.
• Im September 2007 zeigte NTT DOCOMO E-UTRA-Datenraten von 200 Mbit/s mit Stromverbrauch während des Tests unter 100 MW.^[38]
• Im Januar 2008 ein USA Federal Communications Commission (FCC) Spektrumauktion Für die 700 MHz begann ehemalige analoge TV -Frequenzen. Infolgedessen ging der größte Anteil des Spektrums an Verizon Wireless und der nächstgrößte an AT & T.^[39] Beide Unternehmen haben ihre Absicht zur Unterstützung angegeben Lte.
• Im Januar 2008 der EU -Kommissar Viviane Reding Vorgeschlagene Neuzuordnung von 500–800 MHz-Spektrum für die drahtlose Kommunikation, einschließlich WiMAX.^[40]
• Am 15. Februar 2008 veröffentlichte Skyworks Solutions ein Front-End-Modul für E-Utran.^[41][42][43]
• Im November 2008, Itu-r Errichtete die detaillierten Leistungsanforderungen von IMT-Advanced durch Ausgabe eines Rundschreibens für Kandidaten-Funkzugriffstechnologien (Ratten) für IMT-Advanced.^[44]
• Im April 2008 organisierte der 3GPP kurz nach Erhalt des Rundschreibens einen Workshop zu IMT-Advanced, wo entschieden wurde, dass LTE Advanced, eine Entwicklung des aktuellen LTE-Standard .
• Im April 2008 zeigten LG und Nortel die E-UTRA-Datenraten von 50 Mbit/s, während sie bei 110 km/h reiste.^[45]
• Am 12. November 2008, HTC kündigte das erste WiMax-fähige Handy an, das, das Max 4g^[46]
• Am 15. Dezember 2008, San Miguel Corporation, das größte Konglomerat für Lebensmittel und Getränke in Südostasien, hat ein Memorandum of Understanding mit Qatar Telecom QSC unterzeichnet (QTEL) Umbau von drahtlosen Breitband- und Mobilkommunikationsprojekten auf den Philippinen. Das gemeinsame Venture bildete Wi-Tribe Philippines, das 4G im Land anbietet.^[47] Um die selbe Zeit Globe Telecom Errangte den ersten WiMAX -Service auf den Philippinen.
• Am 3. März 2009 kündigte die LRTC von Litauen das erste operative "4G" an, der den ersten operativen "4G" Mobiler WiMax Netzwerk in baltischen Zuständen.^[48]
• Im Dezember 2009 begann Sprint mit der Werbung "4G" -Dienste in ausgewählten Städten in den USA, trotz der durchschnittlichen Download -Geschwindigkeiten von nur 3 bis 6 Mbit/s mit Spitzengeschwindigkeiten von 10 Mbit/s (in allen Märkten nicht verfügbar).^[49]
• Am 14. Dezember 2009 fand der erste kommerzielle LTE -Einsatz in den skandinavischen Hauptstädten statt Stockholm und Oslo vom schwedisch-finnischen Netzwerkbetreiber Teliasonera und sein norwegischer Brandname Netcom (Norwegen). Teliasonera brandete das Netzwerk "4G". Die angebotenen Modemgeräte wurden von hergestellt von Samsung (Dongle GT-B3710) und die von der Netzwerkinfrastruktur erstellte Netzwerkinfrastruktur von Huawei (in Oslo) und Ericsson (in Stockholm). Teliasonera plant, landesweit LTE in Schweden, Norwegen und Finnland auszuschließen.^[50][51] Teliasonera verwendete Spektralbandbreite von 10 MHz und Single-in-Single-Out, die eine physische Schicht liefern sollte Nettobitraten von bis zu 50 Mbit/s Downlink und 25 Mbit/s im Uplink. Einführungstests zeigten a TCP Durchsatz von 42,8 Mbit/s Downlink und 5,3 Mbit/s Uplink in Stockholm.^[52]
• Am 4. Juni 2010, Sprint veröffentlichte das erste WiMAX -Smartphone in den USA, das HTC EVO 4G.^[53]
• Am 4. November 2010 die Samsung Handwerk angeboten von Metro pcs ist das erste im Handel erhältliche LTE -Smartphone^[54]
• Am 6. Dezember 2010 beim ITU World RadioCommunication Seminar 2010 die Itu erklärte das Lte, WiMAX und ähnliche "entwickelte 3G -Technologien" könnten als "4G" betrachtet werden.^[3]
• In 2011, Argentinien's Claro startete ein Pre-4G-HSPA+ -Netzwerk im Land.
• In 2011, Thailand's TrueMove-H startete ein Pre-4G-HSPA+ -Netzwerk mit landesweiter Verfügbarkeit.
• Am 17. März 2011 die HTC Thunderbolt Von Verizon in den USA war das zweite LTE -Smartphone, das kommerziell verkauft wurde.^[55][56]
• Im Februar 2012, Ericsson gezeigt Mobile-TV Über LTE unter Verwendung des neuen Embms -Dienstes (erweitert Multimedia Broadcast Multicast -Service).^[57]

Seit 2009 hat sich der LTE-Standard im Laufe der Jahre stark entwickelt, was zu vielen Einsätzen verschiedener Betreiber auf der ganzen Welt führte. Eine Übersicht über kommerzielle LTE -Netzwerke und ihre jeweilige historische Entwicklung siehe: Liste der LTE -Netzwerke. Unter den riesigen Bereitstellungsbereiche berücksichtigen viele Betreiber die Bereitstellung und den Betrieb von LTE -Netzwerken. Eine Zusammenstellung geplanter LTE -Bereitstellungen finden Sie unter: Liste der geplanten LTE -Netzwerke.

Nachteile

4G führt eine mögliche Unannehmlichkeit für diejenigen ein, die international reisen oder die Fluggesellschaften wechseln möchten. Um 4G -Sprachanrufe zu tätigen und zu empfangen, muss das Abonnenten -Mobilteil nicht nur eine Übereinstimmung haben Frequenzband (und in einigen Fällen erfordern Entsperren), es muss auch die Einstellungen für die Matching -Aktivierung für den örtlichen Fluggesellschaft und/oder das Land haben. Während von einem von einem bestimmten Fluggesellschaften gekauften Telefon mit diesem Fluggesellschaften erwartet werden kann, dass 4G -Sprachanrufe im Netzwerk eines anderen Fluggesellschaft (einschließlich internationales Roaming) unmöglich sein können, ohne dass ein Software -Update spezifisch für den lokalen Spediteur und das betreffende Telefonmodell ist, welche Frage, welche Kann möglicherweise nicht verfügbar sein (obwohl Fallback zu 3G für Sprachanrufe möglicherweise weiterhin möglich ist, wenn ein 3G -Netzwerk mit einem passenden Frequenzband verfügbar ist).^[58]

Jenseits von 4G Forschung

Ein Hauptproblem in 4G -Systemen besteht darin, die hohen Bitraten in einem größeren Teil der Zelle verfügbar zu machen, insbesondere für Benutzer in einer exponierten Position zwischen mehreren Basisstationen. In der aktuellen Forschung wird dieses Problem von behandelt von Makro-Diversität Techniken, auch bekannt als als Gruppengenossenschaftsrelaisund auch durch Strahl-Division Multiple Access (BDMA).^[59]

Durchdringende Netzwerke sind ein amorphes und derzeit völlig hypothetisches Konzept, bei dem der Benutzer gleichzeitig mit mehreren drahtlosen Zugangstechnologien verbunden werden kann und sich nahtlos zwischen ihnen bewegen kann (siehe vertikale Übergabe, IEEE 802.21). Diese Zugangstechnologien können sein W-lan, UMTS, KANTE, oder eine andere zukünftige Zugangstechnologie. In diesem Konzept ist auch Smart-Radio enthalten (auch bekannt als Kognitiver Radio) Technologie zur effizienten Verwaltung von Spektrumnutzung und Übertragungsleistung sowie der Verwendung von Maschenrouting Protokolle zur Erstellung eines durchdringenden Netzwerks.

Vergangene 4G -Netzwerke

Land	Netzwerk	Herunterfahrendatum	Standard	Anmerkungen
Jamaika	Digicel	2018-10-31	WiMAX	[60]
Malaysia	Ja 4g	2019-10-01	WiMAX	[61][62]
Nepal	Nepal Telecom	2021-12- ??	WiMAX	[63]
Trinidad und Tobago	Blink Bmobile (Tstt)	2015-03-03	WiMAX	[64]
Vereinigte Staaten	Sprint	2016-03-31	WiMAX	[65][66]
	T-Mobile (Sprint)	2022-06-30	Lte	[67][68][69]

Siehe auch

• 4G-LTE-Filter
• Vergleich der Handystandards GSM, CDMA, LTE
• Vergleich der drahtlosen Datenstandards Hspa+, WiMax, EV-Do
• Strahlung und Gesundheit des drahtlosen Geräts

Anmerkungen

Verweise

Externe Links

• 3GPP LTE Encyclopedia
• NOMOR -Forschung: Fortschritte bei „LTE Advanced“ - dem neuen 4G -Standard
• Brian Woerner (20. bis 22. Juni 2001). "Forschungsanweisungen für drahtlos der vierten Generation" (PDF). Verfahren der 10. Internationalen Workshops zum Aktivieren von Technologien: Infrastruktur für kollaborative Unternehmen (Wet Ice 01). Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA. Archiviert von das Original (PDF) am 6. Januar 2006. (118 KB)
• Informationen zu 4G -mobilen Diensten in Großbritannien - Ofcom
• Der Umfang der 4G -Technologie: eine Überprüfung - OM Institute of Technology & Management