Технологія 4g

4G (англ. 4th Generation) — четверте покоління пересувного (мобільного) радіозв’язку наступник стандартів, які відносяться до 3G та 2G. Перший прихід поколінь відбувався при переході з аналогових (1G) до цифрових стандартів передачі на початку 1990-х. Наступний крок (3G) приніс підтримку мультимедіа, передачу з розширеним спектором. Очікуваний перехід до 4G принесе All-IP із комутацією пакетів, мобільний широкосмуговий доступ із швидкостями до гігабіту за секунду при передачі із використанням декількох несучих.

Специфікації будь-якого покоління зв'язку, як правило, відносяться до зміни фундаментального характеру обслуговування, несумісним технологіям передачі, більш високим піковим бітрейтом, новими смугами частот, більш широким каналом смуги пропускання, яка виражається в одиницях частоти - герцах, а також більшою ємністю для множинної одночасної передачі даних (більш високої системі спектральної ефективності, вимірюваної в біт/с / Гц/сектор).

Нові покоління мобільного зв'язку починали розроблятися практично через кожні десять років з моменту переходу від розробок першого покоління аналогових стільникових мереж в 1970-х роках (1G) до мереж з цифровою передачею (2G) в 1980-х роках. Від початку розробок до реального впровадження проходило достатню кількість часу (наприклад, мережі 1G були впроваджені в 1984 році, мережі 2G - у 1991 році). У 1990-х роках почав розроблятися стандарт 3G, заснований на методі множинного доступу з кодовим поділом каналів (CDMA); він був впроваджений тільки в 2000-х роках (у Росії - в 2002 році). Мережі покоління 4G, засновані на IP-протоколі, стали розроблятися в 2000 році і почали впроваджуватися в багатьох країнах з 2010 року.

У березні 2008 року сектор радіозв'язку Міжнародного союзу електрозв'язку (ITU-R ) визначив низку вимог для стандарту міжнародного бездротового широкосмугового зв'язку 4G, що отримав назву специфікацій International Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced), зокрема встановивши вимоги до швидкості передачі даних для обслуговування абонентів: швидкість 100 Мбіт/с повинна надаватися швидко рухомим абонентам (наприклад, поїздам і автомобілям), а абонентам з невеликою рухливістю (наприклад пішоходам і фіксованим абонентам) повинна надаватися швидкість 1 Гбіт/с.

Так як перші версії мобільного WiMAX і LTE підтримують швидкості значно менше 1 Гбіт/с, їх не можна назвати технологіями, відповідними IMT-Advanced, хоча вони часто згадуються постачальниками послуг, як технології 4G. 6 грудня 2010 союз ITU-R визнав, що ці дві технології, так само як і інші технології, що виходять за рамки 3G, хоч і не підпадають під вимоги IMT-Advanced, цілком можуть вважатися мережами 4G, якщо являють собою версії технологій, попередні версіями тих же технологій, що потрапляють під вимоги IMT-Advanced.

Технологіям Mobile WiMAX Release 2 (також відомим як WirelessMAN-Advanced, або IEEE 802.16m) і LTE Advanced (LTE-A) було присвоєно офіційне позначення IMT-Advanced, що дозволило їх кваліфікувати як справжніх технологій 4G.

Основні дослідження при створенні систем зв'язку четвертого покоління ведуться в напрямку використання технології ортогонального частотного ущільнення OFDM. Крім того, для максимальної швидкості передачі використовується технологія передачі даних за допомогою N антен і їх прийому М антенами - MIMO. При даній технології передавальні і приймальні антени рознесені так, щоб досягти слабкої кореляції між сусідніми антенами.

Системи зв'язку 4G засновані на пакетних протоколах передачі даних. Для пересилання даних використовується протокол IPv4; в майбутньому планується підтримка IPv6 .

У 2000 році, коли тільки йшло освоєння технології зв'язку третього покоління 3G, один з провідних виробників персональних комп'ютерів Hewlett-Packard і японський гігант стільникового зв'язку NTT DoCoMo оголосили про початок спільних досліджень з розробки технологій передачі мультимедіа-даних в бездротових мережах четвертого покоління. Крім них, розробки вели Ericsson і AT & T спільно з Nortel Networks. Згодом з'явилося два дійсно придатних до реалізації стандарту: LTE і WiMAX , які, на думку IMT-Advanced, і стали новою ерою в розвитку мережі. 

Стандарт LTE розроблявся в рамках 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) як продовження CDMA і UMTS і спочатку не відносився до четвертого покоління мобільного зв'язку. Міжнародним союзом електрозв'язку як стандарт зв'язку, що відповідають усім вимогам бездротового зв'язку четвертого покоління, був обраний десятий реліз LTE - LTE Advanced, який вперше був представлений японською компанією NTT DoCoMo. Так як даний стандарт можна реалізувати на існуючих стільникових мережах, то він став більш популярний у операторів стільникового зв'язку. У квітні 2008 року компанія Nokia заручилася підтримкою ряду компаній ( Sony Ericsson , NEC ) для розвитку стандарту LTE і додання цьому стандарту конкурентоспроможності проти WiMAX. У тому ж році аналітична компанія Analysys Mason спрогнозувала збільшення зростання потреби стільникових технологій, таких як LTE, ніж WiMAX. Перша комерційна мережа LTE була запущена 14 грудня 2009 шведською телекомунікаційною компанією TeliaSonera спільно з Ericsson в Стокгольмі і Осло.

Стандарт WiMAX (або IEEE 802.16) розробляється створеною у червні 2001 року організацією WiMAX Forum і є продовженням бездротового стандарту Wi-Fi, альтернативою виділеним лініям зв'язку та DSL . У стандарту WiMAX багато версій, але переважно вони поділяються на фіксований WiMAX (специфікація IEEE 802.16d, також відома як IEEE 802.16-2004, яка була затверджена у 2004 році) та мобільний WiMAX (специфікація IEEE 802.16e, більш відома як IEEE 802.16-2005, яка була затверджена у 2005 році). За назвами стандартів ясно, що фіксований WiMAX надає послуги тільки «статичним» абонентам після встановлення та закріплення відповідного обладнання, а мобільний WiMAX надає можливість підключення користувачам, що пересуваються в зоні покриття зі швидкістю до 115 км / год. Сум'яття в умах кінцевих користувачів може створювати той факт, що ці дві версії несумісні, і не можна точно передбачити, як вони будуть конкурувати і яка з них у підсумку домінує. Перевагою стандарту WiMAX було те, що він набагато раніше стандарту LTE став придатний до комерційної експлуатації. Першу мережу, засновану на технології WiMAX, побудувала в Канаді компанія Nortel 7 грудня 2005. Через два дні, тим самим ставши першою в країнах СНД, послуги бездротового широкосмугового доступу в мережу інтернет стала надавати українська компанія «Українські новітні технології»на основі мікросхем Intel ® PRO/Wireless 5116. В даний час компаніями, складовими WiMAX Forum, є такі відомі виробники, як Intel Corporation, Samsung , Huawei Technologies, Hitachi , і багато інших.

До травня 2012 року всі великі міста Фінляндії мають покриття мережею 4G кількома операторами стандартом LTE. У планах - забезпечити 95% покриття території країни за 3 роки і 99% за 5 років.

З технічної точки зору, основна відмінність мереж четвертого покоління від третього полягає в тому, що технологія 4G повністю заснована на протоколах пакетної передачі даних, в той час як 3G поєднує в собі як пакетну комутацію, так і комутацію каналів. Для передачі голосу в 4G передбачені технології VoLTE (англ.  Voice over LTE ).

Міжнародний союз електрозв'язку та 4G Alliance визначають технологію 4G як наступний етап розвитку бездротової телекомунікації, яка дозволить досягти швидкості передачі даних до 1 Гбіт/с в умовах стаціонарного застосування і до 100 Мбіт/с в умовах обміну даними з мобільними пристроями доступу. Технологія 4G, зокрема, дозволить абонентам дивитися багатоканальні телетрансляції високої чіткості і управляти домашньою побутовою технікою за допомогою мобільного пристрою, здійснювати дешеві міжміські телефонні дзвінки.

Оператор стільникового зв'язку МТС запустив у комерційну експлуатацію мережу четвертого покоління (4G) на базі технології LTE в Узбекистані. Мережа розгорнута в центральній частині Ташкента в частотному діапазоні 2,5-2,7 ГГц, ліцензію на використання якого узбецька дочірня компанія МТС отримала в жовтні 2009 року. Постачальником обладнання для будівництва мережі є китайська Huawei Technologies . 

У 2010 розширення 4G мережі TeliaSonera триває в 25 містах і зон відпочинку в Швеції і 4 міст в Норвегії. До кінця 2010 TeliaSonera також запровадили комерційні мережі 4G для клієнтів у Фінляндії, Данії та Естонії, а в квітні 2011 і в Литві.

З лютого 2011 вірменський мобільний оператор VivaCell-MTS повністю перейшов до комерційної експлуатації мережі в Єревані, і нині розвивається в регіонах Вірменії.

З 9 грудня 2011 в Бішкеку ( Киргизстан ) почалися підключення до швидкісного бездротового Інтернету четвертого покоління за технологією LTE. Мережа LTE 4G на базі власних технічних ресурсів була розгорнута незалежним альтернативним оператором зв'язку Киргизстану  - ЗАТ « Saima-Telecom ». Мережа покрила всю столицю - Бішкек, а потім планується покрити мережею великі міста Чуйської області. Жителі цих міст будуть мати повноцінний широкосмуговий доступ в мережу Інтернет, які будуть на рівні поточних цін.

17 червня 2011 р. в Тирасполі між компаніями СЗАТ « Інтердністроком »і Alcatel-Lucent Україна було підписано контракт про будівництво в Придністров'ї мобільної стільникової мережі 4-го покоління на базі технології LTE.

20 квітня 2012 компанією Інтердністроком в Придністров'ї запущена в експлуатацію перша комерційна мережа на базі технології LTE.

В кінці другого кварталу 2012 року азербайджанський оператор стільникового зв'язку Azercell запустив мережу 4-го покоління в центрі Баку.

Виробник телекомунікаційного обладнання Huawei і Міністерство зв'язку Бразилії підписали угоду, в рамках якої Huawei розробить рішення LTE в діапазоні 450 МГц, яке буде використовуватися для забезпечення мобільним ШПД жителів віддалених і сільських територій.

26 грудня 2012 4G мережу на базі LTE запущена в Казахстані під торговою маркою Altel4g .