4G (անգլ.՝fourth generation՝ չորրորդ սերունդ)՝ բջջային կապի սերունդ աճող պահանջարկով։ Չորրորդ սերնդին ընդունված է վերագրել հեռանկարային տեխնոլոգիաներ, որոնք թույլ են տալիս իրականություն դարձնել տվյալների փոխանցման բարձր արագություն, զարգացնելով 100 Մբիթ/վ արագություն շարժական(բարձր շարժունությամբ) և 1 Գբիթ/վ հաստատուն բաժանորդագրությամբ(ցածր շարժունությամբ)
LTE Advanced (LTE-A) տեխնոլոգիան ևWiMAX 2 (WMAN-Advanced, IEEE 802.16m) (չի պահանջում SIM-card)2012 թվականի Ժնևում կայացած հեռահաղորդակցության միջազգային համաժողովում պաշտոնապես համարվեցին անլար կապի՝ 4G (IMT-Advanced) սերունդի ստանդարտներ։
Կապի ցանկացած սերնդի առանձնահատկությունները, ինչպես օրինակ, վերաբերվում էին ծառայության հիմնարար բնույթին՝ փոխանցման տեխնոլոգիաների անհամատեղելիությանը, ավելի բարձր առավելագույն բիթերի քանակով, թողունակության ավելի լայն ալիքով, արտահայտվում է միավոր հաճախականությամբ՝Հց (Հերց), ինչպես նաև միաժամանակ մի քանի տվյալների փոխանցման բարձր հզորությամբ (սպետկորային արդյունավետության ավելի բարձր համակարգով, որը չափվում է բիթ/վ/Հց/հատված)։
Բջջային կապի նոր սերունդները սկսեցին զարգանալ գործնականորեն տաս տարին մեկ այն պահից սկսած, երբ կատարվեց անցում առաջին սերնդի անալոգային բջջային ցանցից(1G) 1970-ական թվականներին և (2G) թվային ցանցին 1980-ական թվականներին։ Զարգացումներից մինչ իրական ներդրում պահանջվեց բավական երկար ժամանակ (օրինակ 1G ցանցը ներդրվել է1984 թվականին, իսկ 2G ցանցը՝1991 թվականին)։ 1990-ական թվականներին սկսեցին զարգացնել 3G ցանցը, որը հիմնված էրCDMA համակարգի վրա․ այն ներդրվել է միայն 2000-ական թվականներին (Ռուսաստանում՝2002 թվականին[1])։ 4G սերնդի ցանցերը, հիմնված IPարձանագրությանռուս.՝протокол վրա, սկսեցին զարգացվել 2000 թվականին և ներդրվեցին մի շարք երկրներում2010 թվականին։
2000 թվականին, երբ 3G երրորդ սերնդի ցանցի հիմնադրումն էր ընթանում, անհատական համակարգիչներ(PC) արտադրողHewlett-Packard ընկերությունը և ճապոնական հսկա՝ բջջային կապի հիմնադիրNTT DoCoMo ընկերությունը հայտարարեցին համատեղ արվող հետազոտությունների մասին՝ ուղղված մուլտիմեդիա տվյալների փոխանցման չորրորդ սերնդի անլար կապի տեխնոլոգիաների զարգացմանը[2]։ Բացի այդ, հետազոտություններ էին անում նաևEricsson ընկերությունը և AT&T ընկերությունըNortel Networks ընկերության հետ համատեղ։ Ավելի ուշ հայտնվեց իրականացման համար առավել հարմար երկու նոր ստանդարտ՝LTE иWiMAX, որոնք IMT-Advanced ընկերության կարծիքով բերեցին կապի զարգացման նոր շրջան[3][4]։
LTE
LTE ստանդարտը մշակվել է 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) շրջանակներում, որպեսCDMA ևUMTS շարունակություն և սկզբնականում շրջանում բջջային կապի չորրորդ սերնդի ցանցին չէր վերաբերվում[5]։ Հեռահաղորդակցման միջազգային միությունը, որպես անլար կապի չորրորդ սերնդի ցանցի պահանջների պատասխանատու, կապի ստանդարտ ընտրեց LTE —LTE Advanced-ի տասներորդ թողարկումը, որն առաջին անգամ ներկայացվել էր NTT DoCoMo ճապոնական ընկերության կողմից։ Քանի որ այդ ստանդարտը կարող էր օգտագործվել առկա բջջային կապում, այն տարածված դարձավ բջջային կապի օպերատորների համար։2008 թվականի ապրիլինNokia ընկերությունը ստացավSony Ericsson ևNEC աջակցությունը LTE ստանդարտի զարգացման և WiMAX ստանդարտի հետ մրցակցության մեջ մտնելու համար[6][7]։ Նույն տարում Analysys Mason վերլուծական ընկերությունը կանխատեսեց բջջային կապի պահանջարկի ավելի բարձր աճ LTE ստանդարտով, քան WiMAX ստանդարտով[8]։
LTE ստանդարտի առաջին կոմերցիոն ցանցը գործարկվել է2009 թվականի դեկտեմբերի 14-ին շվեյցարական հեռահաղորդակցմանTeliaSonera ընկերությունը Ericsson ընկերության հետ համատեղՍտոկհոլմ ևՕսլո քաղաքներում[9]։
WiMAX
WiMAX ստանդարտը (կամ IEEE 802.16) զարգացվում է2001 հունիսին ստեղծված WiMAX Forum կազմակերպության կողմից և համարվում էWi-Fi անլար ստանդարտի շարունակությունը, կապի այլընտրանքային գծերից ևDSL[10]։ WiMAX ստանդարտը ունի բազում տարբերակներ, բայց սկզբունքորեն այն բաժանվում է ֆիքսված WiMAX (դասակարգում IEEE 802.16d, փոխվել է IEEE 802.16-2004, հաստատվել է 2004 թվականին) և բջջային WiMAX (դասակարգում IEEE 802.16e, առավել հայտնի է որպես IEEE 802.16-2005, որը հաստատվել է 2005 թվականին)։ Ստանդարտների անվանումից պարզ է, որ ֆիքսված WiMAX ստանդարտը ծառայություններ է մատուցում միայն «հաստատուն» բաժանորդները համապատասխան սարքավորումների տեղադրումից և ամրացումից հետո, իսկ բջջային WiMAX ստանդարտը հնարավորություն է ընձեռում օգտագործողին միացումը,շարժվելով այնպիսի ծածկույթով գոտում, որում զարգացնում են մինչև115 կմ/ժ։ WiMAX ստանդարտի առավելությունը դրա «ավելի վաղ» կոմերցիոն շահագործումն է LTE ստանդարտի հետ համեմատած։ Ներկայումս այն կազմակերպությունները, որոնք WiMAX Forum անդամ են, հանդիսանում են այնպիսի հայտնի արտադրողներ, ինչպիսին ենIntel Corporation,Samsung, Huawei Technologies,Hitachi և այլ արտադրողները[11]։
Առաջին կապը, հիմնված WiMAX տեխնոլոգիայի վրա, կառուցել էNortel ընկերությունըԿանադայում2005 թվականի դեկտեմբերի 7-ին[12]։Երկու օրից, անլար ցանցի լայնաշերտ հասանելիություն դեպի ինտերնետ սկսեց ապահովել «Ուկրաինական նորագույն տեխնոլոգիաներ» ընկերությունը (դրանով դառնալով առաջինըԱՊՀ երկրների ցանկում), հիմնվելով Intel® PRO/Wireless 5116 միկրոսխեմաների վրա[13]։
2008 թվականի մարտին Հեռահաղորդակցման միջազգային միության (ՀՄՄ) ռադիոկապի հատվածն առանձնացրեց շարժական անլար 4G ցանցի միջազգային պահանջները, որոնք ստացանInternational Mobile Telecommunications Advanced (IMT-Advanced) անվանումը, մասնավորապես դնելով պահանջներ բաժանորդների սպասարկման համար տվյալների փոխանցման արագության համար․ 100 Մբիթ/վ արագությունը պետք է ապահովել բարձր շարժունությամբ բաժանորդներին (օրինակ գնացքները և ավտոմեքենաները), իսկ ոչ բարձր շարժունությամբ բաժանորդներին (օրինակ հետիոտները և ֆիքսված բաժանորդները)՝ 1 Գբիթ/վ[14]։
Քանի որWiMAX ևLTE բջջային առաջին տարբերակները ապահովում են 1 Գբիթ/վ արագությունից քիչ արագություն, դրանք չի կարելի համարել IMT-Advanced տեխնոլոգիաներին համապատասխան տեխնոլոգիա, չնայած մատակարարները հաճախ նշում են, որ 4G տեխնոլոգիաներին համապատասխան ծառայություն են տրամադրում։ Իր հերթին,LTE-Advanced բջջային կապի օպերատորին գործարկումից հետո, մարքեթինգային շահերից ելնելով այն սկսեցին անվանել 4G+։2010 թվականի դեկտեմբերի 6-ին հեռահաղորդակցման միջազգային միության ռադիոկապի հատվածը ընդունեց, որ առավել առաջադեմ տեխնոլոգիա է համարվում “4G” ցանցը, չնայած որ այդ տերմինը սահմանված չէ[15]։
4G կապի համակարգը հիմնված է տվյալների փոխանցման արձանագրությունների հիման վրա։ Տվյալների առաքման համար օգտագործվում էIPv4,ապագայում նաևIPv6 արձանագրությունը։
Տեխնիկական տեսանկյունից, չորրորդ սերնդի տարբերությունը երրորդ սերնդի հետ համեմատած կայանում է 4G տեխնոլոգիայի ամբողջովին փաթեթային անցում ապահովող արձանագրությունների վրա հիմնված լինելը, այն ժամանակ, երբ3G ցանցը միանում է ինչպես փաթեթային, այնպես էլ ալիքային անցումներով։ Ձայնի փոխանցման համար օգտագործվում է 4G կապի կողմից տրամադրվածVoLTE տեխնոլոգիան(անգլ.՝Voice over LTE)[16]։
Չորրորդ սերնդի կապի համակարգերի ստեղծման ընթացքում արված հիմնական հետազոտությունները միտված էին օրթոգոնալ հաճախականությամբ պաշտպանիչ տեխնոլոգիաներիօգտագործմանըOFDM[17]։ Դրանից բացի, տվյալների փոխանցման առավելագույն արագությունը ապահովելու համար օգտագործվում են N ալեցիր և М ալեհավաք ՝MIMO։ Այս տեխնոլոգիայի ցրող և հավաքող ալեհավաքները տեղադրված են այնպես, որ թույլ հարաբերակցության աստիճան լինի հարևան ալեհավաքների միջև։
Առաջադեմ միջազգային բջջային հեռահաղորդակցության համակարգերը (IMT-Advanced), որոնք ՀՄՄ-ի ռադիոկապի որոշակի մասն են, պետք է համապատասխանեն որոշ պահանջների, որպեսզի համարվեն 4G սերնդի կապ[18]․
հիմնված փաթեթների անցումների վրա, որոնք օգտագործում են IP արձանագրություններ,
տվյալների փոխանցման առավելագույն արագություն մինչ 100 Մբիթ/վ արագություն բարձր շարժունության դեպքում (10կմ/ժ-ից մինչ 120կմ/ժ) և մինչ 1 Գբիթ/վ արագություն ցածր շարժունության դեպքում (մինչ 10 կմ/ժ)[19],
օգտագործվում են առանձին շարժուն ցանցային ռեսուրսներ, որպեսզի միաժամանակ մի քանիսը միանան մեկ ցանցի,
նրանց ընդլայնելի ալիքների շերտի հաճախականությունը 40Հց է[20][21]
առավելագույն սպեկտորային արդյունավետության նվազագույն արժեքը պետք է լինի 15 բիթ/վ/Հց վերբեռնման ալիքի համար և 6,75 բիթ/վ/Հց ներբեռնման ալիքի համար[22],
սպեկտորային արդյունավետությունը հատվածում վերբեռնման ալիքի համար 1,1-ից մինչև 3 բիթ/վ/Հց/հատված և ներբեռնման ալիքի համար 0,7-ից մինչև 2,25 բիթ/վ/Հց/հատված[20],
Սարքավորումների արտադրողները մեր օրերում համարվում են այնպիսի առաջատար ընկերություններ, ինչպիսին ենNokia Siemens Networks,Huawei,Alcatel-Lucent և այլ ընկերություններ[23]։ Ռուսաստանում ցանցային սարքավորումների թողարկումը սկսել է Nokia Siemens Networks ընկերությունը հիմնվելովՄիկրան ևՌոսնանո ընկերությունների տվյալների վրա։ Իրենց կողմից թողարկված հիմնական կայանները, կարող են աշխատել տարբեր ստանդարտներում (2G/GSM/GPRS/EDGE, 3G/WCDMA/UMTS/HSPA և 4G/LTE/FDD/TDD/LTE-Advanced), ինչպես նաև տարբեր հաճախականության շրջանակներում 800/900/1900/2100/2500/2700 МГц[24]։
Մոդեմների (MDM9225, MDM9625) համար նախատեսված առաջին ինտեգրալային սխեմաները, որոնք կաջակցեն LTE ցանցին,Qualcomm ընկերությունը ծրագրավորել է2012 թվականի վերջին[25]։ Այդ տեխնոլոգիայի շնորհիվ օպերատորները կարող են շրջանցել LTE ստանդարտի սահմանափակումները 20 ՄՀց անընդհատ սպեկտորի առկայության պահանջի մասով և իրենց ունեցած LTE ցանցերով բարձրացնել օգտագործողների աշխատանքի արագությունը մինչև 150 Մբիթ/վ։ Հարկ է նշել, որ MDM9225 և MDM9625 չիպերը համատեղելի են նաև հին բջջային ստանդարտների (EV-DO Advanced, TD-SCDMA и GSM) հետ, ինչի արդյունքում, այնտեղ, որտեղ նրանք կտեղադրվեն, կարող են աշխատել 7 տարբեր ռեժիմներով՝CDMA2000 (1X, DO),GSM/EDGE,UMTS (WCDMA, TD-SCDMA) и LTE (ընդ որում և՛ LTE-FDD, և՛ LTE-TDD)[26]։
Snapdragon 800 չիպի նոր համակարգերը, որոնց նախատեսված են բջջային սարքավորումների համար, ներկայացրել է Qualcomm ընկերությունըCES-2013 ցուցահանդեսում։ Սա առաջին չիպն է (MSM8974), որ ինտեգրված է 4G LTE մոդեմի հետ, որն ապահովում է Cat 4 տվյալների փոխանցում մինչև 150 Մբիթ/վ արագությամբ[27]։ 2014 թվականին Intel ընկերությունը ծրագրավորել է ներկայացնել Intel XMM 7260 մոդեմը LTE Advanced հնարավորությամբ[28]։
«Մոբիլնիե Տելեսիստեմի» բջջային կապի օպերատորը կոմերցիոն նպատակներով ներդրեց 4G ցանց, LTE տեխնոլոգիայի հիման վրա,Ուզբեկստանում։ Ցանցը տեղակայված էՏաշքենդի կենտրոնական մասում՝ 2,5-2,7 ԳՀց հաճախականությամբ, որի լիազորությունը ստացել է МТС ըներության ուզբեկական դուստր ընկերությունը 2009 թվականի հոկտեմբերին։ Կառույցի սարքավորումների մատակարարը չինականHuawei Technologies ընկերությունն է[30]։
2011 թվականի փետրվարին հայկականVivaCell-MTS բջջային օպերատորը Երևանում և Հայաստանի մարզերում լիովին անցավ 4G ցանցին[31]։
2011 թվականի դեկտեմբերի 9-ինԲիշկեկում (Ղրղզստան) սկսեցին միանալ չորրորդ սերնդի ցանցինLTE տեխնոլոգիաներով։
LTE 4G ցանցը Ղրղզստանում սեփական ռեսուրսների վրա տեղակայել է«Saima-Telecom» կապի անկախ օպերատորը։ Ցանցը ծածկում էր ողջ մայրաքաղաքԲիշկեկը և Չուսկյան շրջանի խոշոր քաղաքները։ Այդ քաղաքների բնակիչները կունենան ժամանակակից ստանդարտներին համապատասխան ինտերնետ կապ։2011 թվականի հունիսի 17-ինՏիրասպոլ քաղաքում «Ինտերդենտրկոմ» ևAlcatel-Lucent Ուկրաինա ընկերությունները պայմանագիր կնքեցինՊրիդնեստրովե քաղաքում LTE տեխնոլոգիայի վրա հիմնված 4G ցանց կառուցելու մասին։
2012 թվականի ապրիլի 20-ին թողարկվեց LTE առաջին կոմերցիոն ցանցը։
2012 թվականի մայիսին Ֆինլանդիայի բոլոր խոշորագույն քաղաքները արդեն ունեին 4G ցանցի ծածկույթ, մի քանի օպերատորներով հիմնված LTE տեխնոլոգիայի վրա[32][33] В планах — обеспечить 95 % покрытие территории страны за 3 года и 99 % за 5 лет.[34]։
2012 թվականի երկրորդ քառորդի վերջին Azercell ադրբեջանական կապի օպերատորը թողարկեց 4G ցանցը Բաքվի կենտրոնում[35]։
2012 թվականի դեկտեմբերի 26-ինՂազախստանում Altel4g ապրանքանիշը թողարկվեց LTE տեխնոլոգիայի վրա հիմնված 4G ցանցը։
Բրազիլիայի կապի նախարարությունը և Huawei ընկերությունը համաձայնագիր ստորագրեցին (2012 թ.), որի շրջանակներում Huawei ընկերությունը մշակում է LTE ցանցը 450 ՄՀց տիրույթում, որը պետք է օգտագործեն հեռավոր և գյուղական բնակավայրերի բջջային ցանցի օգտատերերը[36]։
2013 թվականի սեպտեմբերի 18-ինԹուրքմենստանի ազգային «Ալտին Ասիր» օպերատորը թողարկեց LTE տեխնոլոգիայի վրա հիմնված 4G ցանցը[37]։
2017 թվականի սկզբինԲելառուսը ուներ ամբողջական ծածկույթ։
4G ցանցի հետ աշխատող սարքավորումների պակաս, էլեկտրական էներգիայի մեծ պահանջ,սարքավորումների մեծ լինելը, որ ոչ միշտ են տեղավորվում կանացի կամ մանկական ափի մեջ։
4G ցանցում դեռ (2013) հաջողվում է փոխանցել միայն որոշակի տվյալներ, բայց ձայնային տվյալների փոխանակման համար ավտոմատ միանում է3G ռեժիմը (բացառությամբ այն երկրների, որտեղ ներդրվել էVoLTE համակարգը, օրինակ Հարավային Կորեան)։
4G ցանցի ընդլայնման առավել կարևոր խնդիր է համարվում ներդրողների ցածր ակտիվությունը։ Չորրորդ սերնդի ցանցի զարգացումը հետաձգվում է նաև այն պատճառով, որ3G ցանցը ունի ինտենսիվ և էքստենսիվ զարգացման մեծ ներուժ, իսկ Ռուսաստանը ունի նաև ցածրբնակչության խտություն։
