Технология 4G — это технология сотовой сети четвертого поколения, которая приходит на смену технологии 3G и предшествует технологии 5G. Международный союз электросвязи (IMT или МСЭ) через IMT Advanced определил стандарт четвертого поколения как «скорость передачи данных, близкая к волоконно-оптическим проводным широкополосным услугам», в частности, среднюю скорость от 100 Мбит/с до 1000 Мбит/с и скорость загрузки около 500 Мбит/с.

Плюсы технологии 4G

Очевидное преимущество технологии 4G заключается в улучшении производительности сети, особенно по сравнению с технологией 3G. Исходя из спецификаций МСЭ, сети четвертого поколения должны работать в 10 раз быстрее, чем сети третьего поколения. В частности, реальная средняя скорость существующих сетей 4G составляет от 25 Мбит/с до 100 Мбит/с по сравнению со средней скоростью от 500 Кбит/с до 10 Мбит/с в сетях 3G.

Кроме того, подключение к сетям четвертого поколения должно давать пользователям пропускную способность около 200 Мбит/с и сетевую задержку от 20 до 30 миллисекунд по сравнению с пропускной способностью 2 Мбит/с и задержкой от 100 до 500 миллисекунд технологии третьего поколения. Эти улучшения производительности обусловлены новым распределением частот, использованием более высоких частот и интеграцией других технологий беспроводной связи, таких как массивный MIMO и мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов или OFDM.

Конечно, несмотря на то, что сети пятого поколения становятся все более заметными в ключевых городских районах по всему миру, сети четвертого поколения остаются важным компонентом инфраструктуры беспроводной электросвязи. Сети 4G в настоящее время более доступны, чем 5G, из-за наличия налаженной сетевой инфраструктуры, а также известности устройств конечных пользователей с поддержкой 4G на рынке.

Ниже приведены конкретные преимущества и области применения технологии сотовой сети четвертого поколения:

• По сравнению с 3G, особое преимущество 4G заключается в том, что он обеспечивает использование беспроводных приложений с высокой скоростью передачи данных для включения мультимедийного потребления, такого как потоковое видео и аудио, видеоигры и видеоконференции с использованием мобильных устройств, а также приложения облачных вычислений
• Конкретные примеры включают потоковую передачу видео стандартной и высокой четкости из таких сервисов, как Кинопоиск и IVI, использование платформ видеоконференций, таких как Zoom и Skype, а также облачных сервисов видеоигр, таких как GeForce Now.
• Повышение производительности сети также позволяет предоставлять услуги беспроводной домашней широкополосной связи, которые могут соответствовать проводным широкополосным интернет-услугам начального и среднего уровня, основанным на волоконной оптике, особенно в оптимальных условиях.
• Стоимость развертывания значительно ниже, чем при внедрении 5G, из-за устоявшейся практики, наличия требований к материалам в цепочке поставок и присутствия на рынке конечных пользователей.
• Устройства с поддержкой 4G не только распространены на рынке, но и более доступны по цене, чем устройства 5G, что позволяет большему количеству людей получать доступ и подключаться к сетям четвертого поколения, а также пользоваться их преимуществами.
• Кроме того, по сравнению с сетями mmWave 5G так называемые системы-кандидаты 4G, такие как Long-Term Evolution или LTE и LTE Advanced, имеют преимущество в доступности из-за более обширного покрытия сети и большего радиуса действия.

Обратите внимание, что 4G — это спецификация, которая определяет минимальные требования, какие технологии использовать и интегрировать, распределение частот и какие другие стандарты беспроводной связи использовать. Поставщикам сетевых услуг трудно соответствовать спецификации из-за ограниченности ресурсов и технических возможностей.

Обходной путь заключается в том, чтобы опираться на существующую технологию 3G. Результатом стало внедрение Long-Term Evolution или LTE. Однако LTE — это технология, существовавшая до 4G, а не настоящая 4G, поскольку она не соответствует стандартам и требованиям, изложенным в IMT Advanced. Другие назвали LTE технологией 3.95G, потому что она превосходит 3G, но не соответствует ожиданиям 4G.

МСЭ разрешил поставщикам и производителям сетевых услуг использовать термины «4G LTE» и «4G LTE Advanced» для продвижения своих услуг и продуктов. Тем не менее, им запрещено использовать только маркировку «4G», поскольку с технической точки зрения существует значительная разница между технологиями Long-Term Evolution и четвертого поколения.

Ниже приведены конкретные недостатки и ограничения технологии сотовой сети четвертого поколения:

• Одна из проблем, связанных с 4G, заключается в том, что не существует общепринятого определения того, что это такое несмотря на то, что Международный союз электросвязи определил стандарт путем выпуска IMT Advanced в 2008 году
• LTE — это технология до 4G, в то время как LTE Advanced является лишь близким кандидатом, но они считаются частью всех систем четвертого поколения, хотя они не являются настоящей технологией четвертого поколения, что создает различия в производительности сети.
• Настоящий 4G энергоемкий, а аккумуляторная технология в период с 2008 по 2015 год отставала по сравнению с текущим ростом производительности батареи, и поэтому производители устройств конечного использования решили использовать оборудование на основе LTE.
• Основываясь на реальной производительности, LTE достигает средней скорости загрузки около 20 Мбит/с при оптимальных условиях, но в сценариях с интенсивным трафиком средняя скорость составляет всего от 5 Мбит/с до 10 Мбит/с.
• Сети 3G по-прежнему широко распространены в сельских районах по всему миру, поскольку они более рентабельны, особенно в развивающихся странах, что делает технологию третьего поколения более доступной для людей, живущих в этих районах.
• По сравнению с технологией 5G еще одним заметным недостатком 4G является то, что он не оптимален для приложений с более высоким уровнем данных, особенно в области автономных транспортных средств, интеллектуальных систем или массивного Интернета вещей, а также потоковой передачи видео с высоким разрешением.
• LTE и LTE Advanced могут иметь более широкое покрытие сети и больший радиус действия, чем mmWave 5G, но Sub-6 5G является лучшей альтернативой, потому что, помимо более широкого покрытия сети и большего охвата, он имеет заметный прирост производительности сети.
• Также важно отметить, что 5G по своей сути лучше, потому что он использует электромагнитное излучение с более высокими частотами или, другими словами, использует новые ресурсы спектра для обеспечения более быстрой, надежной и менее перегруженной беспроводной связи.