4G

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4G ^[1] es la cuarta generación de tecnología de red celular de banda ancha , que sucedió a 3G y precedió a 5G . Un sistema 4G debe proporcionar capacidades definidas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones ( UIT ) en IMT Advanced . Las aplicaciones potenciales y actuales incluyen acceso web móvil modificado , telefonía IP , servicios de juegos, televisión móvil de alta definición , videoconferencia y televisión 3D .

Sin embargo, en diciembre de 2010, la UIT amplió su definición de 4G para incluir la evolución a largo plazo (LTE), la interoperabilidad mundial para acceso por microondas (WiMAX) y el acceso evolucionado a paquetes de alta velocidad (HSPA+). ^[2]

El primer estándar WiMAX se lanzó comercialmente en Corea del Sur en 2006 y desde entonces se ha implementado en la mayor parte del mundo.

El primer estándar LTE lanzado se implementó comercialmente en Oslo (Noruega) y Estocolmo (Suecia) en 2009 y desde entonces se ha implementado en la mayor parte del mundo. Sin embargo, se ha debatido si las primeras versiones deberían considerarse 4G. El estándar celular inalámbrico 4G fue definido por la UIT y especifica las características clave del estándar, incluida la tecnología de transmisión y las velocidades de datos.

Cada generación de tecnología celular inalámbrica ha introducido mayores velocidades de ancho de banda y capacidad de red. 4G tiene velocidades de hasta 150 Mbit/s de descarga y 50 Mbit/s de carga, mientras que 3G tenía una velocidad máxima de 7,2 Mbit/s de descarga y 2 Mbit/s de carga. ^[3]

A partir de 2022, ^[update]la tecnología 4G representó el 60 por ciento de todas las conexiones móviles en todo el mundo. ^[4]

• Velocidad: Las redes 4G ofrecen velocidades de carga y descarga de datos más rápidas en comparación con las 3G. En teoría, las redes 4G pueden alcanzar velocidades de hasta 100 megabits por segundo (Mbit/s) para comunicaciones de alta movilidad y 1 gigabit por segundo (Gbit/s) para usuarios estacionarios.
• Latencia: latencia reducida, lo que da como resultado experiencias de usuario más receptivas.
• Capacidad: Capacidad de red mejorada que permite más conexiones simultáneas.
• Técnicas avanzadas de antena: uso de MIMO (múltiple entrada múltiple salida) y formación de haz para una mejor calidad de señal y una eficiencia espectral mejorada.

En noviembre de 2008, el sector de comunicaciones por radio de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-R) especificó un conjunto de requisitos para los estándares 4G, denominado especificación de Telecomunicaciones Móviles Internacionales Avanzadas (IMT-Advanced), que establece los requisitos de velocidad máxima para el servicio 4G en 100 megabits por segundo (Mbit/s) (=12,5 megabytes por segundo) para comunicaciones de alta movilidad (como las de trenes y automóviles) y 1 gigabit por segundo (Gbit/s) para comunicaciones de baja movilidad (como peatones y usuarios estacionarios). ^[5]

Dado que las primeras versiones de Mobile WiMAX y LTE admiten una velocidad de bits máxima mucho menor que 1 Gbit/s, no son totalmente compatibles con IMT-Advanced, pero los proveedores de servicios las suelen calificar de 4G. Según los operadores, una generación de la red se refiere al despliegue de una nueva tecnología no compatible con versiones anteriores. El 6 de diciembre de 2010, la UIT-R reconoció que estas dos tecnologías, así como otras tecnologías posteriores a 3G que no cumplen los requisitos de IMT-Advanced, podrían no obstante considerarse "4G", siempre que representen precursoras de versiones compatibles con IMT-Advanced y "un nivel sustancial de mejora en el rendimiento y las capacidades con respecto a los sistemas iniciales de tercera generación que se están desplegando". ^[6]

Mobile WiMAX Release 2 (también conocido como WirelessMAN-Advanced o IEEE 802.16m ) y LTE Advanced (LTE-A) son versiones compatibles con IMT-Advanced de los dos sistemas anteriores, que se estandarizaron durante la primavera de 2011 ^{[ cita requerida ]} y prometen velocidades del orden de 1 Gbit/s. Se esperaba que los servicios estuvieran disponibles en 2013. ^{[ necesita actualización ]}

A diferencia de las generaciones anteriores, un sistema 4G no admite el servicio de telefonía tradicional por conmutación de circuitos , sino que se basa en comunicaciones basadas en el Protocolo de Internet (IP), como la telefonía IP . Como se ve a continuación, la tecnología de radio de espectro ensanchado utilizada en los sistemas 3G se abandona en todos los sistemas candidatos 4G y se reemplaza por la transmisión multiportadora OFDMA y otros esquemas de ecualización del dominio de frecuencia (FDE), lo que permite transferir velocidades de bits muy altas a pesar de la extensa propagación de radio por trayectos múltiples (ecos). La velocidad de bits máxima se mejora aún más mediante conjuntos de antenas inteligentes para comunicaciones de entrada múltiple, salida múltiple (MIMO).

En el campo de las comunicaciones móviles, una "generación" generalmente se refiere a un cambio en la naturaleza fundamental del servicio, tecnología de transmisión no compatible con versiones anteriores, tasas de bits pico más altas, nuevas bandas de frecuencia, mayor ancho de banda de frecuencia de canal en hercios y mayor capacidad para muchas transferencias de datos simultáneas (mayor eficiencia espectral del sistema en bit /segundo/hercio/sitio).

Desde el primer paso de la transmisión analógica (1G) en 1981 a la digital (2G) en 1992, han aparecido nuevas generaciones de teléfonos móviles cada diez años. A esto le siguió, en 2001, el soporte multimedia 3G, la transmisión de espectro ensanchado y una tasa de bits pico mínima de 200 kbit/s , y en 2011/2012 llegó el 4G "real", que se refiere a redes conmutadas por paquetes totalmente IP que ofrecen acceso móvil de banda ultra ancha (velocidad de gigabit).

Si bien la UIT ha adoptado recomendaciones sobre tecnologías que se utilizarían en las comunicaciones globales del futuro, en realidad no realiza el trabajo de estandarización o desarrollo por sí misma, sino que confía en el trabajo de otros organismos de normalización como IEEE, WiMAX Forum y 3GPP.

A mediados de la década de 1990, la organización de normalización UIT-R publicó los requisitos IMT-2000 como marco para los estándares que deberían considerarse sistemas 3G , requiriendo una velocidad de bits máxima de 2000 kbit/s. ^[7] En 2008, UIT-R especificó los requisitos IMT Advanced (Telecomunicaciones Móviles Internacionales Avanzadas) para sistemas 4G.

El estándar basado en 3G más rápido de la familia UMTS es el estándar HSPA+ , que está disponible comercialmente desde 2009 y ofrece 21 Mbit/s de bajada (11 Mbit/s de subida) sin MIMO , es decir, con una sola antena, y en 2011 aceleró hasta 42 Mbit/s de velocidad de bits máxima de bajada utilizando DC-HSPA+ (uso simultáneo de dos portadoras UMTS de 5 MHz) ^[8] o 2x2 MIMO. En teoría, son posibles velocidades de hasta 672 Mbit/s, pero aún no se han implementado. El estándar basado en 3G más rápido de la familia CDMA2000 es el EV-DO Rev. B , que está disponible desde 2010 y ofrece 15,67 Mbit/s de bajada.

Ver aquí: Bandas de frecuencia LTE

Este artículo hace referencia a la tecnología 4G que utiliza IMT-Advanced ( International Mobile Telecommunications Advanced ), tal como la define la UIT-R . Un sistema celular IMT-Advanced debe cumplir los siguientes requisitos: ^[9]

• Basarse en una red conmutada por paquetes totalmente IP.
• Tienen velocidades máximas de datos de hasta aproximadamente 100  Mbit/s para alta movilidad, como el acceso móvil, y hasta aproximadamente 1  Gbit/s para baja movilidad, como el acceso inalámbrico nómada/local. ^[5]
• Poder compartir y utilizar dinámicamente los recursos de la red para soportar más usuarios simultáneos por celda.
• Utilice anchos de banda de canal escalables de 5 a 20 MHz, opcionalmente hasta 40 MHz. ^{[5] [10]}
• Tiene una eficiencia espectral de enlace máxima de 15  bit/s·Hz en el enlace descendente y 6,75  bit/s·Hz en el enlace ascendente (lo que significa que 1  Gbit/s en el enlace descendente debería ser posible en un ancho de banda de menos de 67 MHz).
• La eficiencia espectral del sistema es, en casos interiores, de 3  bit/s·Hz·celda para el enlace descendente y 2,25  bit/s·Hz·celda para el enlace ascendente. ^[5]
• Transferencias fluidas a través de redes heterogéneas.

En septiembre de 2009, las propuestas tecnológicas se presentaron a la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) como candidatas 4G. ^[11] Básicamente todas las propuestas se basan en dos tecnologías:

• LTE Advanced estandarizado por el 3GPP
• 802.16m estandarizado por el IEEE

Las implementaciones de Mobile WiMAX y LTE de primera versión se consideraron en gran medida una solución provisional que ofrecería un impulso considerable hasta que se implementaran WiMAX 2 (basado en la especificación 802.16m) y LTE Advanced. Las versiones estándar de este último se ratificaron en la primavera de 2011.

El primer conjunto de requisitos 3GPP para LTE Advanced se aprobó en junio de 2008. ^[12] LTE Advanced se estandarizó en 2010 como parte de la versión 10 de la especificación 3GPP.

Algunas fuentes consideran que las primeras implementaciones de LTE y Mobile WiMAX son anteriores a 4G o cercanas a 4G, ya que no cumplen totalmente con los requisitos planificados de 1  Gbit/s para recepción estacionaria y 100  Mbit/s para móvil.

Algunos operadores de telefonía móvil han generado confusión al lanzar productos anunciados como 4G, pero que según algunas fuentes son versiones anteriores a la 4G, comúnmente denominadas 3.9G, que no siguen los principios definidos por la UIT-R para los estándares 4G, pero que hoy pueden llamarse 4G según la UIT-R. Por ejemplo, Vodafone Netherlands anunció LTE como 4G, mientras que promocionó LTE Advanced como su servicio "4G+". Un argumento común para calificar los sistemas 3.9G como de nueva generación es que utilizan bandas de frecuencia diferentes a las de las tecnologías 3G, que se basan en un nuevo paradigma de interfaz de radio y que los estándares no son compatibles con 3G en sentido inverso, mientras que algunos de los estándares son compatibles con versiones de los mismos estándares que cumplen con las IMT-2000.

En octubre de 2010, el Grupo de Trabajo 5D de la UIT-R aprobó dos tecnologías desarrolladas por la industria (LTE Advanced y WirelessMAN-Advanced) ^[13] para su inclusión en el Programa de Telecomunicaciones Móviles Internacionales Avanzadas de la UIT ( programa IMT-Advanced ), que se centra en sistemas de comunicación globales que estarán disponibles dentro de varios años.

LTE Advanced (Long Term Evolution Advanced) es un candidato para el estándar IMT-Advanced , presentado formalmente por la organización 3GPP a ITU-T en el otoño de 2009, y se espera que sea lanzado en 2013. ^{[ necesita actualización ]} El objetivo de 3GPP LTE Advanced es alcanzar y superar los requisitos de ITU. ^[14] LTE Advanced es esencialmente una mejora de LTE. No es una tecnología nueva, sino más bien una mejora en la red LTE existente. Esta ruta de actualización hace que sea más rentable para los proveedores ofrecer LTE y luego actualizar a LTE Advanced, que es similar a la actualización de WCDMA a HSPA. LTE y LTE Advanced también harán uso de espectros adicionales y multiplexación para permitirle alcanzar velocidades de datos más altas. La transmisión multipunto coordinada también permitirá una mayor capacidad del sistema para ayudar a manejar las velocidades de datos mejoradas.

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La evolución IEEE 802.16m o WirelessMAN-Advanced (WiMAX 2) de 802.16e está en desarrollo, con el objetivo de cumplir con los criterios IMT-Advanced de 1 Gbit/s para recepción estacionaria y 100 Mbit/s para recepción móvil. ^[15]

La tecnología LTE ( Long Term Evolution) 3GPP anterior a la 4G suele denominarse "4G – LTE", pero la primera versión de LTE no cumple totalmente con los requisitos de IMT-Advanced. LTE tiene una capacidad de velocidad de bits neta teórica de hasta 100 Mbit/s en el enlace descendente y 50 Mbit/s en el enlace ascendente si se utiliza un canal de 20 MHz, y más si se utilizan redes de antenas de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO).

La interfaz de radio física se denominó en un principio High Speed ​​OFDM Packet Access (HSOPA), y ahora se denomina Evolved UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRA). Los primeros adaptadores USB LTE no admiten ninguna otra interfaz de radio.

El primer servicio LTE disponible públicamente en el mundo se inauguró en las dos capitales escandinavas, Estocolmo ( sistemas de Ericsson y Nokia Siemens Networks ) y Oslo (un sistema de Huawei ) el 14 de diciembre de 2009, y se denominó 4G. Los terminales de usuario fueron fabricados por Samsung. ^[16] A partir de noviembre de 2012, los cinco servicios LTE disponibles públicamente en los Estados Unidos son proporcionados por MetroPCS , ^[17] Verizon Wireless , ^[18] AT&T Mobility , US Cellular , ^[19] Sprint , ^[20] y T-Mobile US . ^[21]

T-Mobile Hungría lanzó una prueba beta pública (llamada prueba de usuario amigable ) el 7 de octubre de 2011 y ha ofrecido servicios comerciales 4G LTE desde el 1 de enero de 2012. ^{[ cita requerida ]}

En Corea del Sur, SK Telecom y LG U+ han permitido el acceso al servicio LTE desde el 1 de julio de 2011 para dispositivos de datos, y se prevé que esté disponible en todo el país en 2012. ^[22] KT Telecom cerró su servicio 2G en marzo de 2012 y completó el servicio LTE a nivel nacional en la misma frecuencia alrededor de 1,8 GHz en junio de 2012.

En el Reino Unido, los servicios LTE fueron lanzados por EE en octubre de 2012, ^[23] por O2 y Vodafone en agosto de 2013, ^[24] y por Three en diciembre de 2013. ^[25]

El estándar de acceso de banda ancha inalámbrico móvil (MWBA) Mobile WiMAX (IEEE 802.16e-2005) (también conocido como WiBro en Corea del Sur) a veces se denomina 4G y ofrece velocidades máximas de datos de 128 Mbit/s de enlace descendente y 56 Mbit/s de enlace ascendente en canales de 20 MHz de ancho. ^{[ cita requerida ]}

En junio de 2006, KT inauguró el primer servicio móvil WiMAX comercial del mundo en Seúl , Corea del Sur . ^[26]

Sprint comenzó a utilizar Mobile WiMAX el 29 de septiembre de 2008, calificándolo como una red "4G" aunque la versión actual no cumple con los requisitos IMT Advanced en sistemas 4G. ^[27]

En Rusia, Bielorrusia y Nicaragua el acceso a Internet de banda ancha WiMax era ofrecido por la empresa rusa Scartel , y también tenía la marca 4G, Yota . ^[28]

En la última versión del estándar, WiMax 2.1, el estándar se ha actualizado para que no sea compatible con el estándar WiMax anterior y, en cambio, sea intercambiable con el sistema LTE-TDD, fusionando efectivamente el estándar WiMax con LTE.

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Así como la evolución a largo plazo (LTE) y WiMAX se están promoviendo vigorosamente en la industria de las telecomunicaciones globales, la primera (LTE) es también la tecnología líder de comunicaciones móviles 4G más poderosa y ha ocupado rápidamente el mercado chino. TD-LTE , una de las dos variantes de las tecnologías de interfaz aérea LTE, aún no está madura, pero muchos operadores inalámbricos nacionales e internacionales están, uno tras otro, recurriendo a TD-LTE.

Los datos de IBM muestran que el 67% de los operadores están considerando LTE porque esta es la principal fuente de su mercado futuro. La noticia anterior también confirma la declaración de IBM de que, si bien solo el 8% de los operadores están considerando el uso de WiMAX, WiMAX puede proporcionar la transmisión de red más rápida a sus clientes en el mercado y podría competir con LTE.

TD-LTE no es el primer estándar de datos de banda ancha móvil inalámbrica 4G, pero es el estándar 4G de China que fue modificado y publicado por el mayor operador de telecomunicaciones de China, China Mobile . Después de una serie de pruebas de campo, se espera que se lance a la fase comercial en los próximos dos años. Ulf Ewaldsson, vicepresidente de Ericsson, dijo: "El Ministerio de Industria chino y China Mobile en el cuarto trimestre de este año realizarán una prueba de campo a gran escala, para entonces, Ericsson estará ayudando". Pero viendo desde la tendencia de desarrollo actual, si este estándar promovido por China Mobile será ampliamente reconocido por el mercado internacional es aún discutible.

UMB ( Ultra Mobile Broadband ) era el nombre comercial de un proyecto 4G descontinuado dentro del grupo de estandarización 3GPP2 para mejorar el estándar de telefonía móvil CDMA2000 para aplicaciones y requisitos de próxima generación. En noviembre de 2008, Qualcomm , el patrocinador principal de UMB, anunció que pondría fin al desarrollo de la tecnología, favoreciendo en su lugar a LTE. ^[29] El objetivo era lograr velocidades de datos superiores a 275 Mbit/s de bajada y 75 Mbit/s de subida.

En una etapa temprana se esperaba que el sistema Flash-OFDM se desarrollara aún más hasta convertirse en un estándar 4G.

El sistema iBurst (o HC-SDMA, High Capacity Spatial Division Multiple Access) se consideró en un principio un predecesor del 4G. Posteriormente se desarrolló hasta convertirse en el sistema de acceso inalámbrico de banda ancha móvil (MBWA), también conocido como IEEE 802.20.

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Las siguientes características clave se pueden observar en todas las tecnologías 4G sugeridas:

• Las técnicas de transmisión de la capa física son las siguientes: ^[30]
  • MIMO : Para lograr una eficiencia espectral ultra alta mediante procesamiento espacial que incluye MIMO multiantena y multiusuario
  • Ecualización en el dominio de la frecuencia, por ejemplo, modulación multiportadora ( OFDM ) en el enlace descendente o ecualización en el dominio de la frecuencia de portadora única (SC-FDE) en el enlace ascendente: para explotar la propiedad del canal selectivo de frecuencia sin ecualización compleja
  • Multiplexación estadística en el dominio de la frecuencia, por ejemplo ( OFDMA ) o (FDMA de portadora única) (SC-FDMA, también conocido como OFDMA precodificado linealmente, LP-OFDMA) en el enlace ascendente: tasa de bits variable mediante la asignación de diferentes subcanales a diferentes usuarios en función de las condiciones del canal. ^[31]
  • Códigos de corrección de errores del principio Turbo : para minimizar la relación señal-ruido requerida en el lado de recepción
• Programación dependiente del canal : para utilizar el canal que varía en el tiempo
• Adaptación de enlaces : Modulación adaptativa y códigos de corrección de errores
• IP móvil utilizada para movilidad
• Femtoceldas basadas en IP (nodos domésticos conectados a una infraestructura de banda ancha de Internet fija)

A diferencia de las generaciones anteriores, los sistemas 4G no admiten telefonía conmutada por circuitos. Los estándares IEEE 802.20, UMB y OFDM ^[32] carecen de soporte para transferencia suave, también conocida como retransmisión cooperativa .

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Recientemente, nuevos esquemas de acceso como el FDMA ortogonal (OFDMA), el FDMA de portadora única (SC-FDMA), el FDMA intercalado y el CDMA multiportadora (MC-CDMA) están adquiriendo mayor importancia para los sistemas de próxima generación. Estos se basan en algoritmos FFT eficientes y ecualización del dominio de frecuencia, lo que da como resultado un menor número de multiplicaciones por segundo. También permiten controlar el ancho de banda y formar el espectro de manera flexible. Sin embargo, requieren una asignación avanzada de canales dinámicos y una programación de tráfico adaptativa.

WiMax utiliza OFDMA en el enlace descendente y ascendente. Para LTE (telecomunicaciones) , OFDMA se utiliza para el enlace descendente; por el contrario, FDMA de portadora única se utiliza para el enlace ascendente, ya que OFDMA contribuye más a los problemas relacionados con PAPR y da como resultado un funcionamiento no lineal de los amplificadores. IFDMA proporciona menos fluctuación de potencia y, por lo tanto, requiere amplificadores lineales de bajo consumo energético. De manera similar, MC-CDMA está en la propuesta para el estándar IEEE 802.20 . Estos esquemas de acceso ofrecen las mismas eficiencias que las tecnologías más antiguas como CDMA. Aparte de esto, se puede lograr escalabilidad y velocidades de datos más altas.

La otra ventaja importante de las técnicas de acceso mencionadas anteriormente es que requieren una menor complejidad de ecualización en el receptor. Esta es una ventaja adicional especialmente en los entornos MIMO , ya que la transmisión de multiplexación espacial de los sistemas MIMO requiere inherentemente una ecualización de alta complejidad en el receptor.

Además de las mejoras en estos sistemas de multiplexación, se están utilizando técnicas de modulación mejoradas. Mientras que los estándares anteriores utilizaban en gran medida modulación por desplazamiento de fase , se están proponiendo sistemas más eficientes, como 64 QAM, para su uso con los estándares de evolución a largo plazo 3GPP .

A diferencia de 3G, que se basa en dos infraestructuras paralelas que consisten en nodos de red con conmutación de circuitos y de paquetes , 4G se basa únicamente en la conmutación de paquetes , lo que requiere una transmisión de datos de baja latencia .

Como las direcciones IPv4 están (casi) agotadas , ^{[Nota 1]} IPv6 es esencial para dar soporte a la gran cantidad de dispositivos habilitados para conexión inalámbrica que se comunican mediante IP. Al aumentar la cantidad de direcciones IP disponibles, IPv6 elimina la necesidad de traducción de direcciones de red (NAT), un método para compartir una cantidad limitada de direcciones entre un grupo más grande de dispositivos, que tiene una serie de problemas y limitaciones . Cuando se utiliza IPv6, todavía se requiere algún tipo de NAT para la comunicación con dispositivos IPv4 heredados que no están conectados también a IPv6.

A partir de junio de 2009 ^[update], Verizon publicó especificaciones que requieren que todos los dispositivos 4G en su red admitan IPv6. ^{[33] [34]}

El rendimiento de las comunicaciones por radio depende de un sistema de antena, denominado antena inteligente . Recientemente, están surgiendo múltiples tecnologías de antena para lograr el objetivo de los sistemas 4G, como comunicaciones de alta velocidad, alta confiabilidad y largo alcance. A principios de la década de 1990, para satisfacer las crecientes necesidades de velocidad de datos de la comunicación de datos, se propusieron muchos esquemas de transmisión. Una tecnología, la multiplexación espacial , ganó importancia por su conservación del ancho de banda y eficiencia energética. La multiplexación espacial implica el despliegue de múltiples antenas en el transmisor y en el receptor. Luego, se pueden transmitir flujos independientes simultáneamente desde todas las antenas. Esta tecnología, llamada MIMO (como una rama de la antena inteligente ), multiplica la velocidad de datos base por (el menor de) el número de antenas de transmisión o el número de antenas de recepción. Aparte de esto, la confiabilidad en la transmisión de datos de alta velocidad en el canal de desvanecimiento se puede mejorar utilizando más antenas en el transmisor o en el receptor. Esto se llama diversidad de transmisión o recepción . Tanto la diversidad de transmisión/recepción como la multiplexación espacial de transmisión se clasifican dentro de las técnicas de codificación espacio-temporal, que no requieren necesariamente el conocimiento del canal en el transmisor. La otra categoría son las tecnologías de antenas múltiples de bucle cerrado, que requieren el conocimiento del canal en el transmisor.

Una de las tecnologías clave para 4G y más allá se llama Arquitectura Inalámbrica Abierta (OWA), que admite múltiples interfaces aéreas inalámbricas en una plataforma de arquitectura abierta .

SDR es una forma de arquitectura inalámbrica abierta (OWA). Dado que 4G es una colección de estándares inalámbricos, la forma final de un dispositivo 4G estará formada por varios estándares. Esto se puede lograr de manera eficiente utilizando la tecnología SDR, que se clasifica en el área de convergencia de radio.

El sistema 4G fue concebido originalmente por la DARPA , la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de los Estados Unidos. ^{[ cita requerida ]} DARPA seleccionó la arquitectura distribuida y el protocolo de Internet (IP) de extremo a extremo, y creyó en una etapa temprana en la red peer-to-peer en la que cada dispositivo móvil sería a la vez un transceptor y un enrutador para otros dispositivos en la red, eliminando la debilidad de radio y concentrador de los sistemas celulares 2G y 3G. ^{[ 35 ] [ página necesaria ]} Desde el sistema GPRS 2.5G, los sistemas celulares han proporcionado infraestructuras duales: nodos de conmutación de paquetes para servicios de datos y nodos de conmutación de circuitos para llamadas de voz. En los sistemas 4G, se abandona la infraestructura de conmutación de circuitos y solo se proporciona una red de conmutación de paquetes , mientras que los sistemas 2.5G y 3G requieren nodos de red tanto de conmutación de paquetes como de conmutación de circuitos , es decir, dos infraestructuras en paralelo. Esto significa que en 4G las llamadas de voz tradicionales se reemplazan por telefonía IP.

• En 2002 se presentó la visión estratégica para 4G, que la UIT designó como IMT Advanced .
• En 2004, NTT DoCoMo de Japón propuso por primera vez LTE . ^[36]
• En 2005, la tecnología de transmisión OFDMA es elegida como candidata para el enlace descendente HSOPA , posteriormente rebautizada como interfaz aérea 3GPP Long Term Evolution (LTE) E-UTRA .
• En noviembre de 2005, KT Corporation demostró el servicio WiMAX móvil en Busan , Corea del Sur . ^[37]
• En abril de 2006, KT Corporation inició el primer servicio WiMAX móvil comercial del mundo en Seúl, Corea del Sur . ^[38]
• A mediados de 2006, Sprint anunció que invertiría unos 5.000 millones de dólares en el desarrollo de la tecnología WiMAX durante los próximos años ^[39] (7.560 millones de dólares en términos reales ^[40] ). Desde entonces, Sprint ha afrontado muchos reveses que han dado lugar a fuertes pérdidas trimestrales. El 7 de mayo de 2008, Sprint , Imagine , Google , Intel , Comcast , Bright House y Time Warner anunciaron una puesta en común de un promedio de 120 MHz de espectro; Sprint fusionó su división Xohm WiMAX con Clearwire para formar una empresa que tomará el nombre de "Clear".
• En febrero de 2007, la empresa japonesa NTT DoCoMo probó un prototipo de sistema de comunicación 4G con MIMO 4×4 llamado VSF-OFCDM a 100 Mbit /s en movimiento y 1 Gbit /s en estacionario. NTT DoCoMo completó una prueba en la que alcanzó una velocidad máxima de transmisión de paquetes de aproximadamente 5 Gbit/s en el enlace descendente con MIMO 12×12 utilizando un ancho de banda de frecuencia de 100 MHz mientras se mueve a 10 km/h, ^[41] y está planeando lanzar la primera red comercial en 2010.
• En septiembre de 2007, NTT Docomo demostró velocidades de datos e-UTRA de 200 Mbit/s con un consumo de energía inferior a 100 mW durante la prueba. ^[42]
• En enero de 2008, la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos (FCC) comenzó una subasta de espectro para las antiguas frecuencias de televisión analógica de 700 MHz. Como resultado, la mayor parte del espectro fue para Verizon Wireless y la siguiente para AT&T. ^[43] Ambas empresas han manifestado su intención de apoyar LTE .
• En enero de 2008, la comisaria europea Viviane Reding sugirió la reasignación del espectro de 500 a 800 MHz para comunicaciones inalámbricas, incluido WiMAX. ^[44]
• El 15 de febrero de 2008, Skyworks Solutions lanzó un módulo front-end para e-UTRAN. ^{[45] [46] [47]}
• En noviembre de 2008, la UIT-R estableció los requisitos detallados de rendimiento de las IMT-Avanzadas mediante la emisión de una Carta Circular en la que solicitaba candidatas tecnologías de acceso radioeléctrico (RAT) para las IMT-Avanzadas. ^[48]
• En abril de 2008, justo después de recibir la carta circular, el 3GPP organizó un taller sobre IMT-Advanced donde se decidió que LTE Advanced, una evolución del estándar LTE actual, cumplirá o incluso superará los requisitos de IMT-Advanced siguiendo la agenda del UIT-R.
• En abril de 2008, LG y Nortel demostraron velocidades de datos e-UTRA de 50 Mbit/s viajando a 110 km/h. ^[49]
• El 12 de noviembre de 2008, HTC anunció el primer teléfono móvil compatible con WiMAX, el Max 4G ^[50]
• El 15 de diciembre de 2008, San Miguel Corporation , el mayor conglomerado de alimentos y bebidas del sudeste asiático, firmó un memorando de entendimiento con Qatar Telecom QSC ( Qtel ) para construir proyectos de comunicaciones móviles y de banda ancha inalámbrica en Filipinas. La empresa conjunta formó wi-tribe Philippines, que ofrece 4G en el país. ^[51] Casi al mismo tiempo, Globe Telecom lanzó el primer servicio WiMAX en Filipinas.
• El 3 de marzo de 2009, el LRTC de Lituania anunció la primera red móvil WiMAX "4G" operativa en los países bálticos. ^[52]
• En diciembre de 2009, Sprint comenzó a anunciar el servicio "4G" en ciudades seleccionadas de los Estados Unidos, a pesar de que las velocidades promedio de descarga eran de solo 3 a 6 Mbit/s con velocidades máximas de 10 Mbit/s (no disponibles en todos los mercados). ^[53]
• El 14 de diciembre de 2009, el primer despliegue comercial de LTE se llevó a cabo en las capitales escandinavas de Estocolmo y Oslo por parte del operador de red sueco-finlandés TeliaSonera y su marca noruega NetCom (Noruega) . TeliaSonera denominó la red "4G". Los dispositivos de módem ofrecidos fueron fabricados por Samsung (dongle GT-B3710), y la infraestructura de red fue creada por Huawei (en Oslo) y Ericsson (en Estocolmo). TeliaSonera planea implementar LTE a nivel nacional en Suecia, Noruega y Finlandia. ^{[54] [55]} TeliaSonera utilizó un ancho de banda espectral de 10 MHz y una entrada-una salida, lo que debería proporcionar velocidades de bits netas de capa física de hasta 50 Mbit/s en el enlace descendente y 25 Mbit/s en el enlace ascendente. Las pruebas introductorias mostraron un rendimiento TCP de 42,8 Mbit/s en el enlace descendente y 5,3 Mbit/s en el enlace ascendente en Estocolmo. ^[56]
• El 4 de junio de 2010, Sprint lanzó el primer teléfono inteligente WiMAX en los EE. UU., el HTC Evo 4G . ^[57]
• El 4 de noviembre de 2010, el Samsung Craft ofrecido por MetroPCS es el primer teléfono inteligente LTE disponible comercialmente ^[58]
• El 6 de diciembre de 2010, en el Seminario Mundial de Radiocomunicaciones de la UIT de 2010, la UIT declaró que LTE , WiMAX y otras "tecnologías 3G evolucionadas" similares podrían considerarse "4G". ^[6]
• En 2011, Claro de Argentina lanzó una red pre-4G HSPA+ en el país.
• En 2011, Truemove-H de Tailandia lanzó una red HSPA+ pre-4G con disponibilidad a nivel nacional.
• El 17 de marzo de 2011, el HTC Thunderbolt ofrecido por Verizon en los EE. UU. fue el segundo teléfono inteligente LTE en venderse comercialmente. ^{[59] [60]}
• En febrero de 2012, Ericsson demostró la televisión móvil sobre LTE, utilizando el nuevo servicio eMBMS ( servicio de multidifusión multimedia mejorado ). ^[61]

Desde 2009, el estándar LTE ha evolucionado considerablemente a lo largo de los años, lo que ha dado lugar a numerosas implementaciones por parte de diversos operadores en todo el mundo. Para obtener una descripción general de las redes LTE comerciales y su respectivo desarrollo histórico, consulte: Lista de redes LTE . Entre la amplia gama de implementaciones, muchos operadores están considerando la implementación y operación de redes LTE. Puede encontrar una recopilación de las implementaciones LTE planificadas en: Lista de redes LTE planificadas .

La tecnología 4G presenta un posible inconveniente para quienes viajan a nivel internacional o desean cambiar de operador. Para realizar y recibir llamadas de voz 4G ( VoLTE ), el teléfono del suscriptor no solo debe tener una banda de frecuencia compatible (y en algunos casos requiere desbloqueo ), sino que también debe tener la configuración de habilitación adecuada para el operador local y/o el país. Si bien se puede esperar que un teléfono comprado a un operador determinado funcione con ese operador, realizar llamadas de voz 4G en la red de otro operador (incluido el roaming internacional) puede resultar imposible sin una actualización de software específica para el operador local y el modelo de teléfono en cuestión, que puede estar disponible o no (aunque aún puede ser posible recurrir a 2G/3G para llamadas de voz si hay una red 2G/3G disponible con una banda de frecuencia adecuada). ^[62]

Una de las principales cuestiones de los sistemas 4G es conseguir que las altas tasas de bits estén disponibles en una mayor parte de la celda, especialmente para los usuarios que se encuentran en una posición expuesta entre varias estaciones base. En la investigación actual, esta cuestión se aborda mediante técnicas de macrodiversidad , también conocidas como retransmisión cooperativa de grupo , y también mediante el acceso múltiple por división de haz (BDMA). ^[63]

Las redes omnipresentes son un concepto amorfo y, por el momento, completamente hipotético, en el que el usuario puede estar conectado simultáneamente a varias tecnologías de acceso inalámbrico y puede moverse sin problemas entre ellas (véase vertical handoff , IEEE 802.21 ). Estas tecnologías de acceso pueden ser Wi-Fi , UMTS , EDGE o cualquier otra tecnología de acceso futura. En este concepto también se incluye la tecnología de radio inteligente (también conocida como radio cognitiva ) para gestionar de forma eficiente el uso del espectro y la potencia de transmisión, así como el uso de protocolos de enrutamiento en malla para crear una red omnipresente.

A partir de 2023, muchos países y regiones habrán iniciado la transición de 4G a 5G, la próxima generación de tecnología celular. 5G promete velocidades aún más rápidas, menor latencia y la capacidad de conectar una gran cantidad de dispositivos simultáneamente.

Se espera que las redes 4G coexistan con las redes 5G durante varios años, proporcionando cobertura en áreas donde 5G no está disponible.

País	Red	Fecha de cierre	Estándar	Notas
Canadá	Xplore Móvil	31-08-2022	LTE	[64]
Jamaica	Digicel	31 de octubre de 2018	WiMAX	[65]
Malasia	Sí 4G	1 de octubre de 2019	WiMAX	[66] [67]
Nepal	Telecomunicaciones de Nepal	2021-12-??	WiMAX	[68]
Trinidad y Tobago	Parpadeo bmobile ( TSTT )	03-03-2015	WiMAX	[69]
Estados Unidos	Sprint	31-03-2016	WiMAX	[70] [71]
	T-Mobile (Sprint)	30 de junio de 2022	LTE	[72] [73] [74]

• Filtro 4G-LTE
• Comparación de estándares de telefonía móvil
• Comparación de estándares de datos inalámbricos
• Radiación de los dispositivos inalámbricos y salud

• Enciclopedia LTE 3GPP
• Nomor Research: Avances en "LTE Advanced", el nuevo estándar 4G
• Brian Woerner (20-22 de junio de 2001). "Research Directions for Fourth Generation Wireless" (PDF) . Actas de los 10th International Workshops on Enabling Technologies: Infrastructure for Collaborative Enterprises (WET ICE 01) . Instituto Tecnológico de Massachusetts, Cambridge, MA, EE. UU. Archivado desde el original (PDF) el 6 de enero de 2006.(118kb)
• Información sobre servicios móviles 4G en el Reino Unido – Ofcom
• El alcance de la tecnología 4G: una revisión - OM Institute of Technology & Management