Wat is 4G LTE en waarom is het belangrijk?

Heb je je ooit afgevraagd wat de reden was achter de vervanging van elke mobiele generatie, hoe revolutionair deze in het begin ook leek? Het was de steeds toenemende vraag van gebruikers naar meer snelheid en capaciteit waar het mobiele netwerk van dat moment niet meer aan kon voldoen. Het bieden van hoge snelheid, grote capaciteit en minder vertraging is altijd de topprioriteit geweest van elke netwerkoperator sinds de introductie van 1G netwerken. Vandaag ervaart de wereld de verbazingwekkende datasnelheden en breedbanddiensten van 4G LTE-netwerken die niemand zich twee decennia geleden kon voorstellen. Het 4G LTE mobiele netwerk heeft de weg vrijgemaakt voor een aantal van de belangrijkste technologieën van de toekomst. 5G netwerken en daarbuiten, inclusief MIMO-technologie, LPWAN en IoT.

In dit artikel leer je alles over 4G LTE, de functies, toepassingen en de technologische vooruitgang die het met zich meebrengt. Dus laten we beginnen:

Wat is 4G LTE?

Het 4G-netwerk werd gelanceerd door de International Telecommunication Union (ITU) in 2008 met als doel hogere datasnelheden en breedbandmogelijkheden te bereiken in vergelijking met het 3G-netwerk. LTE, ook bekend als Long Term Evolution, is de belangrijkste technologie achter 4G die unieke coderingsschema's, protocollen en radiotechnieken toepast om een hoge spectrumefficiëntie en netwerkdoorvoer te bereiken. LTE is ontwikkeld door het 3rd Generation Partnership Project (3GPP) standaardgroep om wereldwijd snelle draadloze toegang te bieden, waardoor het 4G LTE-netwerk een wereldwijd succes werd met 6,6 miljard abonnementen (volgens het rapport van januari 2022 van de Global mobile Suppliers' Association).

1. Kenmerken van 4G LTE

Het 4G LTE-netwerk biedt zijn klanten de volgende functies:

• Hoge datasnelheid: 4G LTE biedt een hogere datasnelheid dan de vorige generaties met een maximale snelheid van 100Mbps in theorie en 15Mbps in de praktijk.
• Hogere bandbreedte: Met 4G LTE heb je overal en altijd snel toegang tot netwerktoepassingen, kun je online games spelen en genieten van realtime diensten. 4G LTE hogere bandbreedte wordt bereikt door carrier aggregatie functie die tot 100MHz bandbreedte toevoegt over 5 component carriers met 20MHz elk.
• Lagere latentie: 4G LTE biedt een zeer lage latentie waardoor je tijdgevoelige toepassingen kunt draaien zonder enige vertraging of jitter.
• IP-gebaseerde architectuur: De netwerkarchitectuur van 4G LTE is gebaseerd op Internet Protocol (IP) waardoor je toegang hebt tot IP-diensten via het internet. Het biedt een sterke draadloze internetverbinding, afhankelijk van je locatie.
• VoLTE: VoLTE verwijst naar Voice-over-LTE. Met deze functie kun je genieten van spraak- en videoservices van hoge kwaliteit via 4G LTE.
• Hoge download- en uploadsnelheid: Met 4G LTE heb je hogere upload- en downloadsnelheden. In 2021 werd wereldwijd een gemiddelde LTE-downloadsnelheid van 17 Mbps en uploadsnelheid van 12 Mbps aangeboden.

2. 4G-technologieën

4G LTE is uitgerust met drie geavanceerde technologieën, die als volgt worden besproken:

• OFDMA: OFDMA staat voor Orthogonal Frequency Division Multiple Access en is een meervoudige toegangstechniek die in LTE-netwerken wordt gebruikt voor downlink transmissies. In deze techniek wordt een hele frequentieband opgesplitst in meerdere orthogonale subcarriers, met hoge pieksnelheden, voor het verzenden van data. OFDMA stelt 4G LTE in staat om een hoge spectrumflexibiliteit, robuustheid tegen kanaalfading, eenvoudige equalisatie en hoge spectrale efficiëntie te bereiken.
• MIMO: MIMO, ook bekend als Meervoudige invoer-meervoudige uitvoerDe technologie maakt gebruik van meerdere antennes om de signaaloverdrachtprestaties en de spectrale efficiëntie van het 4G LTE-netwerk te verbeteren. In MIMO hebben de zender en ontvanger beide meerdere antennes die gebruik maken van de multipad signaalpropagatie die aanwezig is in alle draadloze communicatiesystemen om de datasnelheid en signaal-ruisverhouding te verbeteren.
• SC-FDMA: SC-FDMA, ook bekend als Single Carrier FDMA, is een multiple access techniek die gebruikt wordt in een 4G LTE systeem voor uplink transmissies. SC-FDMA is een zeer nuttige 4G netwerktechniek die verschillende functies ondersteunt, waaronder hoge datasnelheid, low-cost vermogensversterkers, hoge robuustheid tegen spectra nulls, en lage PAPR waarde. Het staat meerdere gebruikers toe om de communicatiebronnen gelijktijdig te delen.

3. Toepassingen van 4G LTE (IoT en andere)

De toepassingen van 4G LTE zijn onder andere:

• IoT-connectiviteit: 4G LTE biedt aanzienlijke ondersteuning voor de ontwikkeling en toepassingen van IoT-technologieën en -standaarden, waaronder LPWAN (Wide Area Network met laag vermogen), RFID (Radio Frequency Identification), SigFoxen NFC (Near Field Communication). 4G LTE biedt hogesnelheidsconnectiviteit tussen IoT-apparaten om gegevens te beheren en te schalen en robuuste prestaties met een lagere latentie te leveren. LPWAN wordt beschouwd als een onderdeel van IoT machine-naar-machine (M2M) technologie die wordt bediend door LTE-Machine-type (LTE-M) communicatie en Smalband IoT (NB-IoT) om WAN-apparaten met laag vermogen in staat te stellen te communiceren en M2M-operaties uit te voeren. LTE-M ondersteunt ongeveer 1Mbps datasnelheid, terwijl NB-IoT tot 26Kbps ondersteunt in de downlink.
• Bewaking: Een van de belangrijkste toepassingen van 4G LTE is videobewaking die het mogelijk maakt om gevoelige gebieden zoals luchthavens, stadions, openbare ruimtes, winkelcentra, concertzalen en vervoersknooppunten zorgvuldig te bewaken. In deze scenario's worden verschillende camera's geïnstalleerd die live beelden en video's naar de controlekamer sturen via internet. Hiervoor is een hoge datacapaciteit nodig die wordt geleverd door 4G LTE. 4G LTE-connectiviteit speelt een meer cruciale rol in het bieden van connectiviteit aan mobiele camera's zoals die geïnstalleerd zijn op drones, draagbare bodycams en politievoertuigen.
• Automatisch geleide voertuigen: 4G LTE hoge snelheid biedt vertragingsvrije datasnelheid aan automatisch geleide voertuigen (AGV's) waardoor ze hun positie nauwkeurig en snel kunnen doorgeven. Met behulp van een IoT-connectiviteit kunnen de robots gegevens doorsturen naar de cloud, waar ze worden geanalyseerd en verdere coördinatie tussen de robots en AGV's wordt verwerkt.

4G vs 5G

4G LTE werkt effectief in de meeste landen over de hele wereld. Nu zijn serviceproviders begonnen met de uitrol van 5G in ontwikkelde landen zoals de VS, China, Japan en Europa. Hoewel 4G LTE de gebruikers geweldig heeft bediend met zijn hoge datacapaciteit en breedbandmogelijkheden, vragen gebruikers nog steeds om de volgende cellulaire generatie met ultrahoge snelheid, geavanceerde technieken en verbeterde prestaties. 5G is in staat om snelheden te bieden die tot 100 keer sneller zijn dan 4G LTE, met een bereik van ongeveer 10GBps. 5G gebruikt veel hogere frequenties dan 4G, variërend van minder dan 6GHz tot 54GHz. Bovendien zal de latentie veel lager zijn dan 4G, naar verwachting rond de 10ms.

Antennes voor 4G LTE

4G-router en 4G-antenne zijn onmisbare componenten in het 4G-systeem. Ze vormen een alomtegenwoordig 4G netwerk dat u kunt gebruiken en dat u voorziet van high-speed data upload- en downloaddiensten. Met de ontwikkeling van MiMo-technologie hebben veel router- en antennefabrikanten MIMO 4G-routers en MIMO-antennes op de markt gebracht. MIMO 4G-antennesdie een grotere gegevensdoorvoer en hogere gegevenstransmissiesnelheid hebben dan de traditionele SISO-technologie.

Conclusie

Hoge datasnelheid en naadloze streaming zijn de belangrijkste vereisten van gebruikers om hun kantoor-, academische of persoonlijke taken tijdig en efficiënt uit te voeren. 4G LTE biedt gebruikers hoge snelheid en lage latency diensten die hen in staat stellen om IP-gebaseerde applicaties, breedbanddiensten en VoLTE diensten te ervaren die de vorige generaties niet konden leveren. Dit wordt bereikt door de state-of-the-art technologieën, waaronder OFDMA, MIMO en SC-FDMA. Maar daar blijft het niet bij, want de serviceproviders zijn al begonnen met het uitrollen van het 5G cellulaire netwerk om een complete revolutie teweeg te brengen in de communicatiewereld met de meest geavanceerde technieken en technologische innovaties die geen menselijk oog ooit heeft gezien.