4G
¿QUÉ ES?
4G son las siglas utilizadas para referirse a la cuarta generación de tecnologías de telefonía móvil. Es la sucesora de las tecnologías 2G y 3G.
Existe algo de confusión en relación a si la tecnología empleada actualmente para el despliegue de redes móviles de alta velocidad y sucesoras del 3G cumple con los requisitos para ser clasificada como 4G. En este sentido, LTE (Long Term Evolution) es un estándar de la norma 3GPP (proyecto de asociación de tercera generación) definida como un nuevo concepto de arquitectura evolutiva.
La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) creó un comité para aclarar los requisitos necesarios para que un estándar sea considerado de la generación 4G. Este comité es el IMT-Advanced. Entre los requisitos técnicos que se incluyen hay uno muy claro, las velocidades máximas de transmisión de datos que debe estar entre 100 Mbps para una movilidad alta y 1 Gbps para movilidad baja. El estándar LTE (Long Term Evolution) de la norma 3GPP, no es puramente 4G porque no cumple los requisitos definidos por la IMT-Advanced en características de velocidades pico de transmisión y eficiencia espectral. Aún así la UIT declaró en 2010 que los candidatos a 4G, como era éste, podían publicitarse como 4G sin ningún problema.
El reciente aumento del uso de datos móviles y la aparición de nuevas aplicaciones y servicios han sido las motivaciones por las que 3GPP desarrolla el proyecto LTE. De esta manera, se diseña un sistema capaz de mejorar significativamente la experiencia del usuario con total movilidad, que utiliza el protocolo de Internet (IP) para realizar cualquier tipo de tráfico de datos de extremo a extremo con una buena calidad de servicio (QoS) y, de igual forma el tráfico de voz, apoyado en Voz sobre IP (VoIP) que permite una mejor integración con otros servicios multimedia.
El planteamiento en LTE es empezar a hacer un diseño desde cero. Esto significa una arquitectura con nueva red de acceso y nuevo nucleo.
Arquitectura LTE
Los elementos que forman la arquitectura LTE son:
- Equipos móviles de usuarios. UE.
- Red de acceso evolucionada: E-UTRAN.
- Red troncal de paquetes evolucionada: EPC.
Representación de la arquitectura 4G.
La interfaz y la arquitectura de radio del sistema LTE es completamente nueva. Estas actualizaciones se denominan Evolved UTRAN (E-UTRAN). Un importante logro de E-UTRAN ha sido la reducción del coste y la complejidad de los equipos, esto es gracias a que se ha eliminado el nodo de control (conocido en UMTS como RNC). Por tanto, las funciones de control de recursos de radio, control de calidad de servicio y movilidad han sido integradas al nuevo "Node B", llamado evolved Node B. Todos los eNB se conectan a través de una red IP y se pueden comunicar unos a otros usando sobre IP. Los esquemas de modulación empleados son QPSK, 16-QAM y 64-QAM.
Esta nueva arquitectura de radio tiene como caracteristica el poseer alta eficiencia espectral mediante el uso de dos diferentes esquemas de multiplexación:
- OFDMA. Multiplexación por división de frecuencias ortogonales. Se utiliza en el enlace descendente. Se asignan subportadoras a cada usuario, mediante códigos ortogonales, según el requerimiento de los usuarios. Con este método se logra una fuerte inmunidad frente al ruido a la vez que se pueden definir muchos criterios de asignación de frecuencias (tipo de servicio, calidad de conexión, tarifa...) Las subportadoras se modulan con un rango de símbolos QPSK, 16QAM o 64QAM.
Representación de subportadoras en ancho de banda de 5Mhz en OFDMA para estandatar LTE.
- SC-FDMA. Acceso múltiple por división de frecuencia de portadora única. Si bien la multiplexación OFDMA presenta ventajas para el canal descendente, no es apropiada por las caracteristicas del canal ascendente, donde el emisor no posee la potencia lineal requerida para mantener estable los símbolos de la multiplexación. Se elige, por tanto, otra técnica que evite disparar el consumo de la bateria del dispositivo. El proceso de transmisión del esquema SC-FDMA es muy parecido al de OFDMA. De hecho, se puede considerar como una versión precodificada, mediante la transformada discreta de Fourier (DFT), de OFDMA.
En la siguiente figura se muestra una secuencia de ocho símbolos QPSK en un ejemplo con 4 subportadoras. Para OFDMA, los 4 símbolos se toman en paralelo, cada uno de ellos modulando su propia sub-portadora en la fase QPSK apropiada. Después de un período de símbolo OFDMA, se deja un tiempo (para que no haya solapamientos) antes del siguiente período de símbolo. En SC-FDMA, cada símbolo se transmite secuencialmente. Así, los 4 símbolos se transmiten en el mismo período de tiempo. El rango de símbolos más alto requiere de cuatro veces el ancho de banda del espectro. Después de cuatro símbolos se deja el tiempo para evitar solapamientos mencionado anteriormente.
Representación de OFDMA (canal descendente) y SC-FDMA (canal ascendente).
En relación al espectro, LTE permite un ancho de banda adaptativo: 1.4, 3, 5, 10, 15 y 20 MHz. Como no podría ser de otra forma, para alcanzar las velocidades prometidas en el estandar es necesario llegar al máximo de 20Mhz anterior, algo que no siempre es posible para las operadoras debido a las limitaciones del espectro radioelectrico.
Las velocidades que se pueden alcanzar con la tecnología 4G dependen, por tanto, del espectro disponible. Si hablamos de velocidades reales, las máximas que pueden alcanzar los dispositivos en España (por el despliegue realizado por los operadores) varía, en el mejor de los casos, entre 75 y 150 Mbps, siempre que se disponga de, al menos, 10Mhz en una de las bandas de despliegue del 4G.
Resumen de velocidades de LTE o 4G en España.
| Ancho de banda | 10Mhz | 15Mhz | 20Mhz |
|---|---|---|---|
| Descarga | 75Mbps | 112Mbps | 150 Mbps |
| Subida | 25Mbps | 37Mbps | 50 Mbps |
Los terminales 4G actuales, realizan un escaneo de frecuencias continuamente para detectar si hay cobertura 4G disponible, y si es así, también detectan si hay cobertura de una sola banda 4G o de más de una. Cuando detecta que hay más de una, selecciona siempre la que tenga más ancho de banda y, por lo tanto, se ofrezcan mayores velocidades.
LTE advanced
LTE advanced se corresponde con las mejoras realizadas en la tecnología LTE para poder alcanzar velocidades superiores a los 150 Mbps. También se denomina 4.5G o 4G+ y se caracteriza por permitir un sistema escablable de ancho de banda excediendo los 20 MHz del LTE (potencialmente hasta los 100 MHz). Esta técnica se conoce como "Carrier Agretation"
Carrier Agregation consiste en que cuando un terminal se da cuenta de que tiene cobertura de dos antenas 4G a la vez, cada una de una banda de frecuencias diferente, en lugar de tener que elegir entre una de las dos se plantea: ¿y por qué no usar las dos antenas a la vez? Si el dispositivo es capaz de trabajar con dos bandas de frecuencia 4G a la vez, y siempre que la red también sea capaz de gestionarlo, se usan las dos antenas simultáneamente para las descargas de Internet, y la velocidad máxima teórica de bajada será la de la suma de las velocidades de cada antena individual. Por ejemplo, si se tiene cobertura 4G en la banda 1.800Mhz con ancho de banda 15MHz y a su vez, en la banda 2600 con ancho de banda 20MHz, actualmente el terminal elegiría la antena de 2600 y, por lo tanto, podría descargar a 150Mbps… Pero, si contamos con Carrier Agregation, pasaríamos a usar las dos antenas a la vez (1.800 + 2.600) y la velocidad máxima de descarga será de 150 + 112 = 262 Mbps. Y en el caso máximo a día de hoy, si en una ciudad tenemos 20MHz en dos bandas, entonces al unir las velocidades de una celda y de otra (cada una con 150Mbps) podremos llegar a 150 + 150 = 300Mbps de velocidad de descarga.
Representación de Carrier Agregation con dos bandas de 10Mhz.
Por el momento los dispositivos actuales pueden llegar a permitir Carrier Agregation de hasta 2 bandas. En el futuro se podrá ampliar a más para alcanzar mayores velocidades.
Representación de Carrier Agregation de hasta 5 bandas con 20MHz.
Dividendo digital
Para alcanzar las velocidades del 4G o 4G+ anteriormente descritas es necesario disponer de espectro suficiente. En la actualidad el 4G se despliega en diferentes bandas (1800Mhz y 2600Mhz), ocupando frecuencias libres que el 2G o el 3G no está utilizando. Esto significa incluso que para algunos operadores no es posible disponer de subportadoras de 20Mhz, sino que tienen que usar 5Mhz o 10Mhz. Todos esto hace necesaria la liberación de más frecuencias para que el 4G pueda alcanzar todo su potencial.
El dividendo digital es la banda de frencuencias de los 800Mhz (790 - 862Mhz). Esta banda es muy interesante pues permite mayor propagación de la señal, lo que significa que las celdas de tecnología 4G podrían ampliar su cobertura más alla de los 400 metros que actualmente tienen en 2600Mhz.
Los operadores de telefonía móvil en España ya han empezado a hacer uso de la banda de los 800Mhz, una vez ha quedado liberada de las emisiones de televisión.
Frecuencias liberadas del dividendo digital en España.
Esta tecnología, que comenzó a comercializarse en 2010 en países como EE.UU. y Japón, converge con las infraestructuras de telefonía IP mediante sistemas de voz sobre IP ( VoIP) para migrar de manera definitiva a la versión 6 del protocolo de internet.
De este modo, tanto LTE ( Long Term Evolution) como SAE ( Service Architecture Evolution), aplicadas respectivamente a la parte inalámbrica y la de conexiones, ofrecerán sevicios muy superiores a los actuales con el objetivo de alcanzar velocidades de hasta 1 Gbps.
Tiene que ver con la eliminación de los circuitos de intercambio, para emplear únicamente las redes IP (protocolo de Internet), es decir, aquellas que se producen con la confluencia entre redes de cables e inalámbricas, aptas para celulares inteligentes o smartphones y modems inalámbricos, entre otros.
Todos los datos, incluyendo la voz de las llamadas, serán transmitidas por intermedio de paquetes conmutados además de contar con mayor ancho de banda. Con estos valores, a través de un teléfono móvil o celular se puede obtener una perfecta recepción para la televisión high definition o de alta resolución.
LTE (Long Term Evolution), es el nombre del nuevo estándar de tecnología sobre el que se apoyarán las redes inalámbricas de alta velocidad 4G en nuestro país, es decir: será la tecnología que logrará que el 4G exista como tal en España.
Los sistemas LTE permiten que la red 4G alcance velocidades superiores a los 100 megabits por segundo.
La nomenclatura 4G, simplemente se utiliza para precisar que estamos ante la 'cuarta generación' de la red móvil inalámbrica. En este caso, la nueva generación traerá consigo un aumento de velocidad diez veces superior a la del 3G.
Los sistemas LTE permiten que la red 4G alcance velocidades superiores a los 100 megabits por segundo.
La nomenclatura 4G, simplemente se utiliza para precisar que estamos ante la 'cuarta generación' de la red móvil inalámbrica. En este caso, la nueva generación traerá consigo un aumento de velocidad diez veces superior a la del 3G.
· HSPA+: Su velocidad varía entre 21 y 336 Mbps dependiendo de las mejoras que incluya. Es una modalidad avanzada del HSPA simple (ver abajo). También se le llama HSPA Evolution o Evolved HSPA.
· WiMAX 2 o WiMAX Advanced: Es la otra tecnología 4G de pleno derecho, junto con el LTE - Advanced. Ofrece velocidades máximas superiores a 300 Mbps. Es heredero del WiMAX, asociado sobre todo a las redes inalámbricas de área metropolitana.
VENTAJAS
· Estándar no totalmente estandarizado
· Wi-Max y LTE son los protocolos que más se le acercan
· Compatibilidad con IPv6
· Requiere velocidades de 100 mb/s en movimiento de 1 gb/s en reposo
· "Cambio de mano" (handoff) suave entre diferentes antenas
· Soporte de QoS
· Diseñada para la transmisión y straming de video HD
· Baja latencia, ideal para juegos online
INCONVENIENTES
Teléfono compatible. Sólo podrás utilizar el 4G si tu teléfono es compatible. Esto no es lo habitual, ya que actualmente la mayoría de teléfonos sólo funcionan con 3G. En el mercado ya se pueden encontrarse algunos modelos 4G, pero la mayoría son de gama alta y sus precios son elevados. Aunque también existen algunas opciones más económicas.
Cobertura limitada. El 4G se encuentra en pleno despliegue y de momento sólo algunas ciudades disponen de él. Según lo anunciado por las compañías, Yoigo es el operador que a medio plazo tendrá más cobertura, ya que espera llegar con su 4G a todas las poblaciones de más de 70.000 habitantes para finales de 2013 (105 ciudades en total). Sin embargo, Yoigo utiliza un tipo de ondas que no permiten alcanzar velocidades tan altas como la del resto de operadores. Además, durante esta primera fase de despliegue, con todas las compañías la cobertura en interiores será limitada.
No supera a la fibra óptica. Aunque los operadores anuncian velocidades de hasta 150 Mb, lo cierto es que el 4G no está al mismo nivel de la fibra óptica. Si contratas una conexión de fibra óptica de 100 Mb, esa es la velocidad que realmente recibes en casa. En cambio, con internet móvil, la velocidad depende de la cantidad de personas conectadas a una antena o la cobertura que tengas en cada momento. Por lo que aunque la velocidad en algún momento puntual pueda ser de hasta 100 Mb, la velocidad media está más cerca de los 20 Mb. De todas maneras, esto sigue siendo bastante mejor que el 3G y la mayoría de conexiones de ADSL.
DISPOSITIVOS
ASUS 4G-N12
SOFTWARE
WiMAP-4G
COMPARACIÓN DE PRECIOS
NOTICIAS
Yoigo ampliará en 2016 su red 4G en Cataluña
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Aprovechando la celebración del Mobile World Congress, Yoigo ha revelado sus planes de ampliar su red 4G a la "práctica totalidad" de Cataluña en los próximos meses. Actualmente cubre el 60% de la región y, a mediados de 2016, dará cobertura al 87%, superando el 90% en centros urbanos.
Yoigo ampliará su red de cuarta generación (4G) en Cataluña en los próximos meses. Con sured actual de 633 nodos, Yoigo cubre el 60% de la región. Cuando finalice el despliegue denuevos nodos, a mediados de 2016, la cobertura 4G se habrá extendido al 87% de la población, llegando a superar el 90% en centros urbanos como Barcelona.
Según la operadora, la decisión responde al crecimiento en el tráfico de datos experimentadopor la operadora en Cataluña en el pasado, donde cuenta con más de medio millón de clientes. En 2015 el tráfico a través de las redes 3G se incrementó en un 130% y el de 4G experimentó un crecimiento aún mayor, de hasta el 250%.
Con la expansión de su cobertura 4G, podrá ofrecer velocidades más rápidas para los usuarios de servicios de los servicios de datos, “un segmento en el que Yoigo se ha posicionado con sus competitivas tarifas y que le ha permitido cerrar 2015 con beneficios por primera vez desde su nacimiento”, señala la compañía.
Yoigo cuenta con 127 tiendas en esta Comunidad Autónoma, donde además dispone de un centro de conmutación en el que están desplegadas todas las plataformas críticas para el funcionamiento de la red móvil, no solo de Cataluña sino de toda su red estatal. Genera 400 puestos de trabajo en la región.
