Cos'è il 4G LTE e perché è importante?

Vi siete mai chiesti quale sia il motivo alla base della sostituzione di ogni generazione cellulare, per quanto rivoluzionaria sia apparsa all'inizio? È stata la crescente richiesta da parte degli utenti di maggiore velocità e capacità che la rete cellulare di allora non poteva più soddisfare. Fornire alta velocità, grande capacità e minori ritardi è sempre stata la priorità assoluta di ogni operatore di rete fin dall'introduzione delle reti 1G. Oggi il mondo sta sperimentando le straordinarie velocità di trasmissione dei dati e i servizi a banda larga delle reti 4G LTE che nessuno poteva immaginare due decenni fa. La rete cellulare 4G LTE ha aperto la strada ad alcune delle tecnologie chiave per il futuro. 5G e oltre, comprese le reti con tecnologia MIMO, LPWAN e IoT.

In questo articolo scoprirete tutto sul 4G LTE, le sue caratteristiche, le applicazioni e i progressi tecnologici che ha portato con sé. Quindi, iniziamo:

Che cos'è il 4G LTE?

La rete 4G è stata lanciata dalla International Telecommunication Union (ITU) nel 2008 con l'obiettivo di ottenere una velocità di trasmissione dati e capacità di banda larga superiori rispetto alla rete 3G. LTE, nota anche come Long Term Evolution, è la tecnologia chiave alla base del 4G che applica schemi di codifica, protocolli e tecniche radio unici per ottenere un'elevata efficienza dello spettro e un elevato throughput di rete. L'LTE è stato sviluppato dal 3rd Generation Partnership Project (3GPP) per fornire accesso wireless ad alta velocità in tutto il mondo, rendendo così la rete 4G LTE un successo globale con 6,6 miliardi di abbonamenti (secondo il rapporto della Global mobile Suppliers' Association del gennaio 2022).

1. Caratteristiche di 4G LTE

La rete 4G LTE offre ai suoi clienti le seguenti caratteristiche:

• Alta velocità di trasmissione dati: Il 4G LTE offre una velocità di trasmissione dati superiore alle generazioni precedenti, con una velocità massima di 100 Mbps in teoria e di 15 Mbps in pratica.
• Larghezza di banda superiore: 4G LTE consente di accedere rapidamente alle applicazioni di rete, di giocare online e di usufruire di servizi in tempo reale ovunque e in qualsiasi momento. La maggiore larghezza di banda 4G LTE è ottenuta grazie alla funzione di aggregazione dei vettori che aggiunge fino a 100MHz di larghezza di banda tra 5 vettori componenti con 20MHz ciascuno.
• Latenza inferiore: 4G LTE offre una latenza molto bassa che consente di eseguire applicazioni sensibili ai tempi senza alcun ritardo o jitter.
• Architettura basata su IP: L'architettura di rete di 4G LTE è basata sul protocollo Internet (IP) e consente di accedere ai servizi IP tramite Internet. Offre una forte connettività Internet wireless a seconda della posizione.
• VoLTE: VoLTE si riferisce a Voice-over LTE. Questa funzione consente di usufruire di servizi voce e video di alta qualità su 4G LTE.
• Alta velocità di download e upload: Con il 4G LTE è possibile avere velocità di upload e download più elevate. Nel 2021 è stata offerta a livello globale una velocità media di download LTE di 17 Mbps e di upload di 12 Mbps.

2. Tecnologie 4G

Il 4G LTE è dotato di tre tecnologie all'avanguardia, illustrate di seguito:

• OFDMA: OFDMA, acronimo di Orthogonal Frequency Division Multiple Access, è una tecnica di accesso multiplo utilizzata nelle reti LTE per le trasmissioni in downlink. In questa tecnica, un'intera banda di frequenza viene suddivisa in più sottocarri ortogonali, con velocità di picco elevate, per il trasporto dei dati. L'OFDMA consente alle reti 4G LTE di ottenere un'elevata flessibilità dello spettro, robustezza al fading del canale, facilità di equalizzazione ed elevata efficienza spettrale.
• MIMO: MIMO, alias ingresso multiplo-uscita multiplaQuesta tecnologia impiega antenne multiple per migliorare le prestazioni di trasmissione del segnale e l'efficienza spettrale della rete 4G LTE. In MIMO, il trasmettitore e il ricevitore sono entrambi dotati di antenne multiple che utilizzano la propagazione multipla del segnale, presente in tutti i sistemi di communicazione wireless, per migliorare la velocità dei dati e il rapporto segnale/rumore.
• SC-FDMA: SC-FDMA, anche nota come Single Carrier FDMA, è una tecnica di accesso multiplo utilizzata in un sistema 4G LTE per le trasmissioni in uplink. SC-FDMA è una tecnica di rete 4G molto utile che supporta varie caratteristiche, tra cui un'elevata velocità di trasmissione dei dati, amplificatori di potenza a basso costo, un'elevata robustezza contro gli spettri nulli e un basso valore di PAPR. Consente a più utenti di condividere simultaneamente le risorse di communicazione.

3. Applicazioni del 4G LTE (IoT e altre)

Le applicazioni del 4G LTE includono:

• Connettività IoT: 4G LTE supporta in modo significativo lo sviluppo e le applicazioni delle tecnologie e degli standard IoT, tra cui LPWAN (Lower Power Wide Area Network), RFID (Radio Frequency Identification), SigFoxe NFC (Near Field Communication). 4G LTE fornisce connettività ad alta velocità tra i dispositivi IoT per gestire e scalare i dati e fornire prestazioni robuste e a bassa latenza. La LPWAN è considerata parte dell'IoT. da macchina a macchina (M2M) che è servita dalla tecnologia di communicazione di tipo LTE-Machine (LTE-M) e dalla tecnologia di IoT a banda stretta (NB-IoT) per consentire ai dispositivi WAN a basso consumo di communicare ed eseguire operazioni M2M. LTE-M supporta una velocità di trasmissione dati di circa 1Mbps, mentre NB-IoT supporta fino a 26Kbps nel downlink.
• Sorveglianza: Una delle applicazioni più significative del 4G LTE è la videosorveglianza, che consente un attento monitoraggio di aree sensibili come aeroporti, stadi, aree pubbliche, centri commerciali, sale da concerto e snodi di trasporto. In questi scenari, vengono installate diverse telecamere che trasmettono immagini e video in diretta alla sala di controllo via Internet, richiedendo un'elevata capacità di dati che viene fornita dal 4G LTE. La connettività 4G LTE svolge un ruolo ancora più cruciale nel fornire connettività alle telecamere mobili, come quelle installate su droni, body cam indossabili e veicoli della polizia.
• Veicoli a guida automatica: L'alta velocità 4G LTE fornisce una velocità di trasmissione dati senza ritardi ai veicoli a guida automatica (AGV), consentendo loro di trasmettere la propria posizione in modo preciso e rapido. Richiedendo una connettività IoT, i robot possono trasmettere i dati al cloud dove vengono analizzati e dove viene elaborato l'ulteriore coordinamento tra i robot e gli AGV.

4G Vs 5G

L'LTE 4G funziona efficacemente nella maggior parte dei Paesi del mondo. Ora i fornitori di servizi hanno iniziato a distribuire il 5G nei Paesi sviluppati, tra cui Stati Uniti, Cina, Giappone ed Europa. Sebbene il 4G LTE abbia servito incredibilmente gli utenti con la sua elevata capacità di dati e le sue funzionalità a banda larga, gli utenti chiedono ancora la prossima generazione cellulare con velocità ultra-elevata, tecniche avanzate e prestazioni migliorate. Il 5G è in grado di fornire una velocità fino a 100 volte superiore rispetto al 4G LTE, raggiungendo circa 10GBps. Il 5G utilizza una velocità molto più elevata frequenze rispetto al 4G, da meno di 6GHz a 54GHz. Inoltre, la sua latenza sarà molto più bassa rispetto al 4G, presumibilmente intorno ai 10ms.

Antenne per 4G LTE

Router 4G e Antenna 4G sono componenti indispensabili del sistema 4G. Costituiscono una rete 4G onnipresente e forniscono servizi di upload e download di dati ad alta velocità. Con lo sviluppo della tecnologia MiMo, molti produttori di router e antenne hanno lanciato router e antenne MIMO 4G. Antenne MIMO 4Gche hanno un throughput di dati maggiore e una velocità di trasmissione più elevata rispetto alla tecnologia SISO tradizionale.

Conclusione

Un'elevata velocità di trasmissione dei dati e uno streaming senza interruzioni sono i requisiti principali degli utenti per svolgere in modo tempestivo ed efficiente le proprie attività d'ufficio, accademiche o personali. Il 4G LTE offre agli utenti servizi ad alta velocità e bassa latenza che consentono loro di sperimentare applicazioni basate su IP, servizi a banda larga e servizi VoLTE che le generazioni precedenti non potevano offrire. Ciò è possibile grazie alle sue tecnologie all'avanguardia, tra cui OFDMA, MIMO e SC-FDMA. Ma non finisce qui: i fornitori di servizi hanno già iniziato a distribuire la rete cellulare 5G per rivoluzionare completamente il mondo della communicazione con le sue tecniche più avanzate e le innovazioni tecnologiche che nessun occhio umano ha ancora visto.