O que é o 4G LTE e qual a sua importância?

Já se interrogou sobre a razão por detrás da substituição de cada geração de telemóveis, por muito revolucionária que tenha parecido no início? Foi a exigência cada vez maior dos utilizadores de mais velocidade e capacidade que a rede celular da altura já não conseguia satisfazer. Fornecer alta velocidade, grande capacidade e menos atrasos sempre foi a principal prioridade de cada operador de rede desde a introdução das redes 1G. Atualmente, o mundo está a experimentar as incríveis velocidades de dados e os serviços de banda larga das redes 4G LTE que ninguém poderia imaginar há duas décadas. A rede celular 4G LTE abriu caminho para algumas das principais tecnologias de 5G e para além das redes, incluindo a tecnologia MIMO, LPWAN e IoT.

Neste artigo, ficará a saber tudo sobre o 4G LTE, as suas caraterísticas, aplicações e os avanços tecnológicos que trouxe consigo. Então, vamos começar:

O que é o 4G LTE?

A rede 4G foi lançada pela International Telecommunication Union (UIT) em 2008, com o objetivo de obter um débito de dados mais elevado e capacidades de banda larga em comparação com a rede 3G. A LTE, também conhecida como Long Term Evolution, é a principal tecnologia subjacente à 4G, que aplica esquemas de codificação, protocolos e técnicas de rádio únicos para obter uma elevada eficiência do espetro e um elevado débito de rede. A LTE foi desenvolvida pelo Projeto de Parceria de 3ª Geração (3GPP) para fornecer acesso sem fios de alta velocidade a nível mundial, tornando assim a rede 4G LTE um êxito mundial com 6,6 mil milhões de assinaturas (de acordo com o relatório de janeiro de 2022 da Associação Mundial de Fornecedores de Serviços Móveis).

1. Caraterísticas do 4G LTE

A rede 4G LTE oferece as seguintes caraterísticas aos seus clientes:

• Alta taxa de dados: O 4G LTE oferece uma velocidade de dados mais elevada do que as gerações anteriores, com uma velocidade máxima de 100 Mbps em teoria e de 15 Mbps na prática.
• Maior largura de banda: O 4G LTE permite-lhe aceder rapidamente a aplicações de rede, jogar jogos online e desfrutar de serviços em tempo real em qualquer lugar e a qualquer hora. A maior largura de banda 4G LTE é conseguida através da funcionalidade de agregação de portadora que adiciona até 100MHz de largura de banda em 5 portadoras componentes com 20MHz cada.
• Latência mais baixa: O 4G LTE oferece uma latência muito baixa, permitindo-lhe executar aplicações sensíveis ao tempo sem qualquer atraso ou instabilidade.
• Arquitetura baseada em IP: A arquitetura da rede 4G LTE baseia-se no protocolo Internet (IP), o que lhe permite aceder a serviços IP através da Internet. Oferece uma forte conetividade sem fios à Internet, dependendo da sua localização.
• VoLTE: VoLTE refere-se a Voice-over LTE. Esta funcionalidade permite-lhe desfrutar de serviços de voz e vídeo de alta qualidade através de 4G LTE.
• Alta velocidade de download e upload: Com o 4G LTE, pode ter velocidades de carregamento e descarregamento mais rápidas. Em 2021, foi oferecida a nível mundial uma velocidade média de descarregamento LTE de 17 Mbps e uma velocidade de carregamento de 12 Mbps.

2. Tecnologias 4G

A tecnologia 4G LTE está equipada com três tecnologias de ponta, que são analisadas a seguir:

• OFDMA: OFDMA significa Orthogonal Frequency Division Multiple Access (Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência Ortogonal), que é uma técnica de acesso múltiplo utilizada nas redes LTE para transmissões de ligação descendente. Nesta técnica, toda uma banda de frequência é dividida em múltiplas subportadoras ortogonais, com taxas de pico elevadas, para o transporte de dados. O OFDMA permite que o 4G LTE atinja uma elevada flexibilidade de espetro, robustez ao desvanecimento do canal, fácil equalização e elevada eficiência espetral.
• MIMO: MIMO, também conhecido como entrada múltipla-saída múltiplaA tecnologia MIMO utiliza várias antenas para melhorar o desempenho da transmissão do sinal e a eficiência espetral da rede 4G LTE. No MIMO, o transmissor e o recetor têm ambos antenas múltiplas que utilizam a propagação de sinal multipercurso que está presente em todos os sistemas de comunicação sem fios para melhorar a taxa de dados e a relação sinal/ruído.
• SC-FDMA: O SC-FDMA, também conhecido como FDMA de portadora única, é uma técnica de acesso múltiplo utilizada num sistema 4G LTE para transmissões de ligação ascendente. O SC-FDMA é uma técnica de rede 4G muito útil que suporta várias caraterísticas, incluindo uma elevada taxa de dados, amplificadores de potência de baixo custo, elevada robustez contra nulos de espetro e baixo valor PAPR. Permite que vários utilizadores partilhem simultaneamente os recursos de comunicação.

3. Aplicações de 4G LTE (IoT e outras)

As aplicações do 4G LTE incluem:

• Conectividade IoT: A tecnologia 4G LTE apoia significativamente o desenvolvimento e as aplicações das tecnologias e normas IoT, incluindo LPWAN (Lower Power Wide Area Network), RFID (Radio Frequency Identification), SigFoxe NFC (Near Field Communication). O 4G LTE fornece conetividade de alta velocidade entre dispositivos IoT para gerir e escalar dados, bem como para proporcionar um desempenho robusto e de baixa latência. A LPWAN é considerada uma parte da IoT máquina-a-máquina (M2M) que é servida pela tecnologia de comunicação de tipo LTE-Máquina (LTE-M) e IoT de banda estreita (NB-IoT) para permitir que os dispositivos WAN de baixo consumo comm comuniquem e executem operações M2M. A LTE-M suporta uma taxa de dados de cerca de 1 Mbps, enquanto a NB-IoT suporta até 26 Kbps na ligação descendente.
• Vigilância: Uma das aplicações mais significativas do 4G LTE é a videovigilância, que permite monitorizar cuidadosamente zonas sensíveis como aeroportos, estádios, zonas públicas, centros comerciais, salas de espectáculos e plataformas de transporte. Nestes cenários, são instaladas várias câmaras que transmitem imagens e vídeos em direto para a sala de controlo através da Internet, o que exige uma elevada capacidade de dados que é fornecida pelo 4G LTE. A conetividade 4G LTE desempenha um papel ainda mais crucial no fornecimento de conetividade a câmaras móveis, tais como as instaladas em drones, câmaras corporais vestíveis e veículos da polícia.
• Veículos Guiados Automatizados: O 4G LTE de alta velocidade proporciona uma velocidade de dados sem atrasos aos veículos guiados automaticamente (AGV), permitindo-lhes transmitir a sua posição com precisão e rapidez. Requerendo uma conetividade IoT, os robots podem transmitir dados para a nuvem, onde são analisados e onde é processada a coordenação entre os robots e os AGVs.

4G Vs 5G

O 4G LTE está a funcionar efetivamente na maioria dos países do mundo. Atualmente, os fornecedores de serviços começaram a implementar o 5G nos países desenvolvidos, incluindo os EUA, a China, o Japão e a Europa. Embora o 4G LTE tenha servido os utilizadores de forma surpreendente com a sua elevada capacidade de dados e capacidades de banda larga, os utilizadores continuam a exigir a próxima geração celular com velocidade ultra-alta, técnicas avançadas e desempenho melhorado. O 5G é capaz de fornecer uma velocidade até 100 vezes mais rápida do que o 4G LTE, atingindo cerca de 10 GBps. A 5G utiliza tecnologias muito mais frequências do que a 4G, variando entre menos de 6GHz e 54GHz. Além disso, a sua latência será muito inferior à do 4G, prevendo-se que ronde os 10 ms.

Antenas para 4G LTE

router 4G e Antena 4G são componentes indispensáveis no sistema 4G. Formam uma rede 4G omnipresente para utilização, fornecendo-lhe serviços de carregamento e descarregamento de dados a alta velocidade. Com o desenvolvimento da tecnologia MiMo, muitos fabricantes de routers e antenas lançaram routers MIMO 4G e Antenas MIMO 4Gque têm um débito de dados superior e uma velocidade de transmissão de dados mais rápida do que a tecnologia SISO tradicional.

Conclusão

O elevado débito de dados e a transmissão contínua são os principais requisitos dos utilizadores para executarem as suas tarefas profissionais, académicas ou pessoais de forma atempada e eficiente. O 4G LTE oferece aos seus utilizadores serviços de alta velocidade e baixa latência que lhes permitem experimentar aplicações baseadas em IP, serviços de banda larga e serviços VoLTE que as gerações anteriores não conseguiam fornecer. Isto é conseguido através das suas tecnologias de ponta, incluindo OFDMA, MIMO e SC-FDMA. Mas isso não pára por aí, pois os provedores de serviços já começaram a implantar a rede celular 5G para revolucionar completamente o mundo da communication com suas técnicas mais avançadas e inovações tecnológicas que nenhum olho humano testemunhou ainda.