Czym jest 4G LTE i dlaczego ma znaczenie?

Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się nad powodem wymiany każdej generacji sieci komórkowej, bez względu na to, jak bardzo rewolucyjna wydawała się ona na początku? Były to stale rosnące wymagania użytkowników dotyczące większej prędkości i przepustowości, których ówczesna sieć komórkowa nie była już w stanie zaspokoić. Zapewnienie wysokiej prędkości, dużej przepustowości i mniejszych opóźnień zawsze było najwyższym priorytetem każdego operatora sieci od czasu wprowadzenia sieci 1G. Dziś świat doświadcza niesamowitych prędkości danych i usług szerokopasmowych sieci 4G LTE, których nikt nie mógł sobie wyobrazić dwie dekady temu. Sieć komórkowa 4G LTE utorowała drogę dla niektórych kluczowych technologii napędzających 5G i poza sieciami, w tym technologii MIMO, LPWAN i IoT.

W tym artykule dowiesz się wszystkiego o 4G LTE, jego funkcjach, zastosowaniach i postępie technologicznym, jaki przyniósł. Zacznijmy więc:

Czym jest 4G LTE?

Sieć 4G została uruchomiona przez International Telecommunication Union (ITU) w 2008 roku w celu osiągnięcia wyższej szybkości transmisji danych i możliwości szerokopasmowych w porównaniu do sieci 3G. LTE, znane również jako Long Term Evolution, jest kluczową technologią stojącą za 4G, która stosuje unikalne schematy kodowania, protokoły i techniki radiowe w celu osiągnięcia wysokiej wydajności widma i przepustowości sieci. LTE zostało opracowane przez 3rd Generation Partnership Project (3GPP) w celu zapewnienia szybkiego dostępu bezprzewodowego na całym świecie, dzięki czemu sieć 4G LTE odniosła globalny sukces z 6,6 miliardami subskrypcji (zgodnie z raportem Global Mobile Suppliers' Association ze stycznia 2022 r.).

1. Cechy 4G LTE

Sieć 4G LTE oferuje swoim klientom następujące funkcje:

• Wysoka szybkość transmisji danych: 4G LTE oferuje wyższą szybkość transmisji danych niż poprzednie generacje, z maksymalną prędkością 100 Mb/s w teorii i 15 Mb/s w praktyce.
• Wyższa przepustowość: 4G LTE umożliwia szybki dostęp do aplikacji sieciowych, granie w gry online i korzystanie z usług w czasie rzeczywistym w dowolnym miejscu i czasie. Większa przepustowość 4G LTE jest osiągana dzięki funkcji agregacji nośnych, która dodaje do 100MHz przepustowości na 5 składowych nośnych po 20MHz każda.
• Niższe opóźnienia: 4G LTE oferuje bardzo niskie opóźnienia, umożliwiając uruchamianie aplikacji wrażliwych na czas bez żadnych opóźnień lub zakłóceń.
• Architektura oparta na protokole IP: Architektura sieci 4G LTE jest oparta na protokole internetowym (IP), który umożliwia dostęp do usług IP przez Internet. Oferuje silną bezprzewodową łączność z Internetem w zależności od lokalizacji użytkownika.
• VoLTE: VoLTE odnosi się do Voice-over LTE. Funkcja ta umożliwia korzystanie z wysokiej jakości usług głosowych i wideo w sieci 4G LTE.
• Wysoka prędkość pobierania i wysyłania: Dzięki 4G LTE możesz uzyskać szybsze prędkości wysyłania i pobierania. W 2021 r. na całym świecie oferowano średnią prędkość pobierania LTE wynoszącą 17 Mb/s i prędkość wysyłania 12 Mb/s.

2. Technologie 4G

4G LTE jest wyposażony w trzy najnowocześniejsze technologie, które omówiono poniżej:

• OFDMA: OFDMA to skrót od Orthogonal Frequency Division Multiple Access, który jest techniką wielokrotnego dostępu stosowaną w sieciach LTE do transmisji w łączu w dół. W tej technice, całe pasmo częstotliwości jest podzielone na wiele ortogonalnych podnośnych, z wysokimi prędkościami szczytowymi, do przenoszenia danych. OFDMA umożliwia 4G LTE osiągnięcie wysokiej elastyczności widma, odporności na zanikanie kanału, łatwej korekcji i wysokiej wydajności widmowej.
• MIMO: MIMO, aka wiele-wejść-wiele-wyjśćTechnologia ta wykorzystuje wiele anten w celu poprawy wydajności transmisji sygnału i efektywności widmowej sieci 4G LTE. W MIMO zarówno nadajnik, jak i odbiornik mają wiele anten, które wykorzystują wielościeżkową propagację sygnału obecną we wszystkich systemach komunikacji bezprzewodowej w celu poprawy szybkości transmisji danych i stosunku sygnału do szumu.
• SC-FDMA: SC-FDMA, aka Single Carrier FDMA, to technika wielokrotnego dostępu stosowana w systemie 4G LTE do transmisji w łączu w górę. SC-FDMA to bardzo przydatna technika sieci 4G, która obsługuje różne funkcje, w tym wysoką szybkość transmisji danych, tanie wzmacniacze mocy, wysoką odporność na zaniki widma i niską wartość PAPR. Pozwala wielu użytkownikom na jednoczesne współdzielenie zasobów communication.

3. Zastosowania 4G LTE (IoT i inne)

Zastosowania 4G LTE obejmują:

• Łączność IoT: 4G LTE znacząco wspiera rozwój i zastosowania technologii i standardów IoT, w tym LPWAN (Lower Power Wide Area Network), RFID (Radio Frequency Identification), SigFoxi NFC (Near Field Communication). 4G LTE zapewnia szybką łączność między urządzeniami IoT w celu zarządzania i skalowania danych, a także zapewnia solidną wydajność i niższe opóźnienia. LPWAN jest uważany za część IoT maszyna-maszyna (M2M), która jest obsługiwana przez LTE-Machine-type (LTE-M) communication and Wąskopasmowy IoT (NB-IoT), aby umożliwić urządzeniom WAN o niskim poborze mocy komunikację i wykonywanie operacji M2M. LTE-M obsługuje szybkość transmisji danych około 1 Mb / s, podczas gdy NB-IoT obsługuje do 26 Kb / s w łączu w dół.
• Nadzór: Jednym z najważniejszych zastosowań 4G LTE jest nadzór wideo, który umożliwia dokładne monitorowanie wrażliwych obszarów, takich jak lotniska, stadiony, obszary publiczne, centra handlowe, sale koncertowe i węzły transportowe. W tych scenariuszach instalowanych jest kilka kamer, które przekazują obrazy i filmy na żywo do pokoju kontrolnego za pośrednictwem Internetu, co wymaga dużej przepustowości danych, którą zapewnia 4G LTE. Łączność 4G LTE odgrywa bardziej kluczową rolę w zapewnianiu łączności z kamerami mobilnymi, takimi jak te zainstalowane na dronach, kamerach noszonych na ciele i pojazdach policyjnych.
• Pojazdy sterowane automatycznie: Wysoka prędkość 4G LTE zapewnia prędkość przesyłania danych bez opóźnień do zautomatyzowanych pojazdów sterowanych (AGV), umożliwiając im dokładne i szybkie przesyłanie ich pozycji. Wymagając łączności IoT, roboty mogą przesyłać dane do chmury, gdzie są one analizowane i przetwarzana jest dalsza koordynacja między robotami i pojazdami AGV.

4G vs 5G

4G LTE skutecznie działa w większości krajów na całym świecie. Obecnie dostawcy usług rozpoczęli wdrażanie 5G w krajach rozwiniętych, w tym w USA, Chinach, Japonii i Europie. Chociaż 4G LTE w zadziwiający sposób służy użytkownikom dzięki wysokiej przepustowości danych i możliwościom szerokopasmowym, użytkownicy nadal domagają się następnej generacji komórkowej z ultraszybką prędkością, zaawansowanymi technikami i zwiększoną wydajnością. 5G jest w stanie zapewnić prędkość do 100 razy większą niż 4G LTE, osiągając około 10 GB / s. 5G wykorzystuje znacznie wyższe częstotliwości niż 4G, od poniżej 6GHz do 54GHz. Co więcej, jego opóźnienie będzie znacznie niższe niż w przypadku 4G, oczekuje się, że wyniesie około 10 ms.

Anteny dla 4G LTE

Router 4G i Antena 4G są niezbędnymi elementami systemu 4G. Tworzą one wszechobecną sieć 4G, zapewniając usługi szybkiego wysyłania i pobierania danych. Wraz z rozwojem technologii MiMo, wielu producentów routerów i anten wprowadziło na rynek routery MIMO 4G i anteny MIMO 4G. Anteny MIMO 4Gktóre charakteryzują się większą przepustowością i szybszą transmisją danych niż tradycyjna technologia SISO.

Wnioski

Wysoka szybkość transmisji danych i płynne przesyłanie strumieniowe to główne wymagania użytkowników w zakresie terminowego i wydajnego wykonywania zadań biurowych, akademickich lub osobistych. 4G LTE oferuje swoim użytkownikom usługi o wysokiej prędkości i niskim opóźnieniu, które umożliwiają im korzystanie z aplikacji opartych na protokole IP, usług szerokopasmowych i usług VoLTE, których poprzednie generacje nie były w stanie dostarczyć. Jest to możliwe dzięki najnowocześniejszym technologiom, w tym OFDMA, MIMO i SC-FDMA. Ale na tym nie koniec, ponieważ dostawcy usług już rozpoczęli wdrażanie sieci komórkowej 5G, aby całkowicie zrewolucjonizować świat komunikacji dzięki najbardziej zaawansowanym technikom i innowacjom technologicznym, których żadne ludzkie oko jeszcze nie widziało.