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4G [1]は、 3Gの後継で5Gに先立つ第4世代のブロードバンド セルラーネットワーク技術です。4Gシステムは、ITUがIMT Advancedで定義した機能を提供する必要があります。潜在的および現在のアプリケーションには、改良されたモバイルWebアクセス、IPテレフォニー、ゲームサービス、高解像度モバイルTV、ビデオ会議、3Dテレビなどがあります。
しかし、2010年12月にITUは4Gの定義を拡張し、LTE（Long Term Evolution ）、WiMAX（ Worldwide Interoperability for Microwave Access）、HSPA+（Evolved High Speed Packet Access ）を含めました。 [2]
最初のリリースの WiMAX 規格は 2006 年に韓国で商用導入され、その後、世界のほとんどの地域で導入されました。
最初のリリースの LTE 規格は、2009 年にノルウェーのオスロとスウェーデンのストックホルムで商業的に導入され、それ以来、世界のほとんどの地域で導入されています。ただし、最初のリリース バージョンを 4G と見なすべきかどうかについては議論があります。4G ワイヤレス セルラー規格は、国際電気通信連合 (ITU) によって定義され、伝送技術やデータ速度など、規格の主要な特性を規定しています。
無線セルラー技術の各世代では、帯域幅の速度とネットワーク容量が増加してきました。4Gではダウンロード速度が最大150 Mbit/s、アップロード速度が最大50 Mbit/sですが、3Gではダウンロード速度が最大7.2 Mbit/s、アップロード速度が最大2 Mbit/sでした。[3]
2022年現在、[update]4Gテクノロジーは世界中のモバイル接続の60％を占めています。[4]
主な機能と進歩
- 速度: 4G ネットワークは、3G と比較してデータのダウンロード速度とアップロード速度が高速です。理論上、4G は、高速移動通信では最大 100 メガビット/秒 (Mbit/s)、固定ユーザーでは 1 ギガビット/秒 (Gbit/s) の速度を実現できます。
- レイテンシ: レイテンシが短縮され、応答性の高いユーザー エクスペリエンスが実現します。
- 容量: ネットワーク容量が強化され、より多くの同時接続が可能になります。
- 高度なアンテナ技術: MIMO (Multiple Input Multiple Output) とビームフォーミングの使用により、信号品質が向上し、スペクトル効率が向上します。
技術概要
2008年11月、国際電気通信連合無線通信部門（ITU-R）は、国際移動体通信高度化（IMT-Advanced）仕様と呼ばれる4G標準の要件セットを指定し、4Gサービスのピーク速度要件を、高移動通信（電車や車など）の場合は100メガビット/秒（Mbit/s）（=12.5メガバイト/秒）、低移動通信（歩行者や静止ユーザーなど）の場合は1ギガビット/秒（Gbit/s）に設定しました。[5]
モバイル WiMAXとLTEの最初のリリース バージョンは1 Gbit/s よりはるかに低いピーク ビット レートをサポートしているため、IMT-Advanced に完全に準拠しているわけではありませんが、サービス プロバイダーによって 4G と名付けられることがよくあります。オペレーターによると、ネットワークの世代とは、下位互換性のない新しいテクノロジの導入を指します。2010 年 12 月 6 日、ITU-R は、これら 2 つのテクノロジ、および IMT-Advanced の要件を満たさないその他の 3G 以降のテクノロジは、IMT-Advanced 準拠バージョンの先駆けであり、「現在導入されている最初の第 3 世代システムと比較して、パフォーマンスと機能が大幅に向上している」という条件で、「4G」と見なすことができると認識しました。[6]
モバイル WiMAX リリース 2 ( WirelessMAN-AdvancedまたはIEEE 802.16mとも呼ばれる) とLTE Advanced (LTE-A) は、上記 2 つのシステムの IMT-Advanced 準拠の下位互換バージョンであり、2011 年春に標準化され、[引用が必要]、1 Gbit/s 程度の速度が期待されています。サービスは 2013 年に開始される予定でした。[更新が必要]
以前の世代とは異なり、4G システムは従来の回線交換電話サービスをサポートしていませんが、IP テレフォニーなどの完全なインターネット プロトコル(IP) ベースの通信に依存しています。以下に示すように、 3G システムで使用されているスペクトル拡散無線技術はすべての 4G 候補システムで廃止され、OFDMAマルチキャリア伝送やその他の周波数領域イコライゼーション(FDE) 方式に置き換えられ、広範なマルチパス無線伝搬(エコー)にもかかわらず非常に高いビット レートで転送することが可能になっています。ピーク ビット レートは、MIMO ( 多入力多出力) 通信用のスマート アンテナアレイによってさらに向上します。
背景
モバイル通信の分野では、「世代」とは一般に、サービスの基本的な性質の変化、下位互換性のない伝送技術、より高いピーク ビット レート、新しい周波数帯域、ヘルツ単位のより広いチャネル周波数帯域幅、および多数の同時データ転送の容量の増加 (ビット/秒/ヘルツ/サイト単位のより高いシステム スペクトル効率) を指します。
1981 年のアナログ (1G) 伝送から 1992 年のデジタル (2G) 伝送への最初の移行以来、新しいモバイル世代が約 10 年ごとに登場しています。その後、2001 年には 3G マルチメディア サポート、拡散スペクトル伝送、および 200 kbit/sの最小ピーク ビット レートが続き、2011/2012 年には、モバイル ウルトラ ブロードバンド (ギガビット速度) アクセスを提供する オール IPパケット交換ネットワークを指す「真の」4G が続きます。
ITU は将来のグローバル通信に使用される技術に関する勧告を採用していますが、実際には標準化や開発作業を自ら行っておらず、IEEE、WiMAX フォーラム、3GPP などの他の標準化団体の作業に依存しています。
1990年代半ば、ITU-R標準化組織は、2000kbit/sのピークビットレートを必要とする3Gシステムとみなされるべき標準の枠組みとして、 IMT-2000要件を発表しました。 [7] 2008年に、ITU-Rは4GシステムのIMT Advanced（International Mobile Telecommunications Advanced）要件を指定しました。
UMTSファミリで最速の 3G ベースの規格はHSPA+規格で、2009 年から商用化されており、MIMOなし、つまりアンテナ 1 本のみで 21 Mbit/s の下り速度 (11 Mbit/s の上り速度) を提供し、2011 年にはDC-HSPA+ (2 つの 5 MHz UMTS キャリアの同時使用) [8]または 2x2 MIMO を使用して、下りのピーク ビット レートが最大 42 Mbit/s まで加速されました。理論上は最大 672 Mbit/s の速度が可能ですが、まだ導入されていません。CDMA2000 ファミリで最速の 3G ベースの規格はEV-DO Rev. Bで、2010 年から利用可能で、下り速度 15.67 Mbit/s を提供します。
4G+ LTE ネットワークの周波数
LTE周波数帯域についてはこちらをご覧ください
IMT-Advancedの要件
この記事は、ITU-Rによって定義されたIMT-Advanced（国際移動体通信高度化規格）を使用した4Gについて言及しています。IMT-Advancedセルラーシステムは、以下の要件を満たす必要があります。[9]
- 完全 IP パケット交換ネットワークをベースにします。
- モバイルアクセスなどの高モビリティの場合は最大約100Mbit/sのピークデータレートを持ち、 ノマディック/ローカルワイヤレスアクセスなどの低モビリティの場合は最大約1Gbit/sのピークデータレートを持ちます。[5]
- ネットワーク リソースを動的に共有および使用して、セルごとにより多くの同時ユーザーをサポートできるようになります。
- 5～20MHz（オプションで最大40MHz）のスケーラブルなチャネル帯域幅を使用します。[5] [10]
- ダウンリンクのピークリンクスペクトル効率は 15 bit/s·Hz、 アップリンクのピークリンクスペクトル効率は 6.75 bit/s·Hz です (つまり、 67 MHz 未満の帯域幅でダウンリンクの 1 Gbit/s が可能であるはずです)。
- システムスペクトル効率は、屋内の場合、 ダウンリンクで3ビット/秒・Hz・セル、 アップリンクで2.25ビット/秒・Hz・セルである。[5]
- 異種ネットワーク間でのスムーズなハンドオーバー。
2009年9月、4Gの候補として技術提案が国際電気通信連合（ITU）に提出されました。[11]基本的にすべての提案は次の2つの技術に基づいています。
- 3GPPによって標準化されたLTE Advanced
- IEEEによって標準化された802.16m
モバイル WiMAX と最初のリリースの LTE の実装は、WiMAX 2 (802.16m 仕様に基づく) と LTE Advanced が導入されるまで、大幅な向上をもたらす暫定的なソリューションであると広く考えられていました。後者の標準バージョンは 2011 年春に承認されました。
LTE Advancedに関する最初の3GPP要件は2008年6月に承認されました。[12] LTE Advancedは、3GPP仕様のリリース10の一部として2010年に標準化されました。
一部の情報源では、最初のリリースの LTE およびモバイル WiMAX の実装は、 固定受信で 1 Gbit/s、 モバイルで 100 Mbit/s という計画された要件に完全には準拠していないため、4G 以前または 4G に近いものとみなされています。
一部のモバイル通信事業者が 4G として宣伝されている製品を発売したことにより混乱が生じているが、一部の情報源によると、これらは 4G 以前のバージョンであり、一般に 3.9G と呼ばれている。これらは ITU-R が定義した 4G 標準の原則には従っていないが、ITU-R によれば今日では 4G と呼ぶことができる。たとえば、 Vodafone Netherlands はLTE を 4G として宣伝し、LTE Advanced を「4G+」サービスとして宣伝した。3.9G システムを新世代としてブランド化する一般的な議論は、3G 技術とは異なる周波数帯域を使用していること、新しい無線インターフェイス パラダイムに基づいていること、標準が 3G と下位互換性がない一方で、一部の標準は同じ標準の IMT-2000 準拠バージョンと上位互換性があることである。
システム標準
IMT-2000準拠の4G規格
2010年10月現在、ITU-Rワーキングパーティ5Dは、数年後に利用可能となるグローバル通信システムに焦点を当てたITUの国際移動体通信高度化プログラム（IMT-Advancedプログラム）に、業界で開発された2つの技術（LTE AdvancedとWirelessMAN-Advanced） [13]を含めることを承認しました。
LTEアドバンスト
LTE Advanced （Long Term Evolution Advanced）は、 IMT-Advanced標準の候補であり、 3GPP組織から2009年秋に正式にITU-Tに提出され、2013年にリリースされる予定です。 [更新が必要] 3GPP LTE Advancedの目標は、ITU要件に到達し、それを上回ることです。[14] LTE Advancedは、本質的にはLTEの拡張です。新しいテクノロジーではなく、既存のLTEネットワークを改善したものです。このアップグレードパスにより、ベンダーはLTEを提供してからLTE Advancedにアップグレードする方がコスト効率が高くなります。これは、WCDMAからHSPAへのアップグレードに似ています。LTEとLTE Advancedでは、追加のスペクトルと多重化も使用して、より高速なデータ速度を実現します。協調マルチポイント伝送によって、システム容量を増やして、強化されたデータ速度に対応することもできます。
IEEE 802.16m または WirelessMAN-Advanced
IEEE 802.16mまたは802.16eの進化版であるWirelessMAN-Advanced（WiMAX 2）が開発中であり、静止受信で1Gbit/s、移動受信で100Mbit/sというIMT-Advancedの基準を満たすことを目指している。[15]
フォアランナーのバージョン
ロングタームエボリューション（LTE）
4G 以前の3GPP Long Term Evolution (LTE) テクノロジは、「4G – LTE」と呼ばれることがよくありますが、最初の LTE リリースは IMT-Advanced 要件に完全に準拠していません。LTE の理論上のネット ビット レート容量は、20 MHz チャネルを使用する場合、ダウンリンクで最大 100 Mbit/s、アップリンクで最大 50 Mbit/s です。また、 MIMO (マルチ入力マルチ出力)、つまりアンテナ アレイを使用する場合は、さらに高速になります。
物理的な無線インターフェースは、初期段階ではHigh Speed OFDM Packet Access (HSOPA) と呼ばれていましたが、現在はEvolved UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRA) と呼ばれています。最初のLTE USB ドングルは、他の無線インターフェースをサポートしていません。
世界初の公衆LTEサービスは、2009年12月14日にスカンジナビアの2つの首都、ストックホルム（エリクソンとノキアシーメンスネットワークスのシステム）とオスロ（ファーウェイのシステム）で開始され、4Gのブランド名が付けられました。ユーザー端末はサムスンによって製造されました。 [16] 2012年11月現在、米国で公衆LTEサービスを提供しているのは、メトロPCS、[17] ベライゾンワイヤレス、[18] AT&Tモビリティ、USセルラー、[19] スプリント、[20] T-モバイルUSの5社です。[21]
T-Mobileハンガリーは2011年10月7日にパブリックベータテスト（フレンドリーユーザーテストと呼ばれる）を開始し、2012年1月1日から商用4G LTEサービスを提供している。[要出典]
韓国では、SKテレコムとLG U+が2011年7月1日からデータデバイス向けにLTEサービスへのアクセスを可能にしており、2012年までに全国展開する予定である。 [22] KTテレコムは2012年3月までに2Gサービスを終了し、2012年6月までに1.8GHz付近の同じ周波数で全国的なLTEサービスを完了した。
英国では、 2012年10月にEEがLTEサービスを開始し、[23] 2013年8月にO2とVodafoneが、 [24] 2013年12月にThreeがLTEサービスを開始しました。 [25]
モバイル WiMAX (IEEE 802.16e)
モバイル WiMAX ( IEEE 802.16e-2005) モバイル無線ブロードバンド アクセス (MWBA) 規格 (韓国ではWiBroとも呼ばれる) は、4G と呼ばれることもあり、20 MHz 幅のチャネルでダウンリンク 128 Mbit/s、アップリンク 56 Mbit/s のピーク データ レートを提供します。[引用が必要]
2006年6月、韓国のソウルでKTが世界初の商用モバイルWiMAXサービスを開始した。[26]
スプリントは2008年9月29日よりモバイルWiMAXの使用を開始しており、現在のバージョンは4GシステムのIMT Advanced要件を満たしていないにもかかわらず、これを「4G」ネットワークとしてブランド化している。[27]
ロシア、ベラルーシ、ニカラグアでは、ロシアの企業ScartelがWiMaxブロードバンドインターネットアクセスを提供し、4G、Yotaというブランド名でも呼ばれていた。[28]
最新バージョンの規格である WiMax 2.1 では、以前の WiMax 規格との互換性がなくなり、代わりに LTE-TDD システムと互換性を持つように規格が更新され、実質的に WiMax 規格と LTE が統合されました。
中国市場向けTD-LTE
LTE（ロングタームエボリューション）とWiMAXが世界の通信業界で積極的に推進されているように、LTEは最も強力な4Gモバイル通信の主導的技術でもあり、急速に中国市場を席巻しています。LTEエアインターフェース技術の2つのバリエーションの1つであるTD-LTEはまだ成熟していませんが、国内外の多くの無線通信事業者が次々とTD-LTEに移行しています。
IBM のデータによると、67% の通信事業者が LTE を検討しているが、これは将来の市場の主な源泉となるためだ。また、上記のニュースは、通信事業者のわずか 8% しか WiMAX の使用を検討していないが、WiMAX は市場で顧客に最速のネットワーク伝送を提供できるため、LTE に対抗できる可能性があるという IBM の声明を裏付けるものでもある。
TD-LTEは、最初の4Gワイヤレスモバイルブロードバンドネットワークデータ規格ではありませんが、中国最大の通信事業者である中国移動によって修正され公開された中国の4G規格です。一連のフィールドテストの後、今後2年間で商用段階にリリースされる予定です。エリクソンの副社長ウルフ・エヴァルソン氏は、「中国工業省と中国移動は、今年の第4四半期に大規模なフィールドテストを開催し、それまでにエリクソンが協力します」と述べました。しかし、現在の開発動向から見ると、中国移動が提唱するこの規格が国際市場で広く認められるかどうかはまだ議論の余地があります。
廃止された候補システム
UMB (旧 EV-DO Rev. C)
UMB（ウルトラモバイルブロードバンド）は、 3GPP2標準化グループ内の中止された4Gプロジェクトのブランド名であり、次世代のアプリケーションと要件に合わせてCDMA2000携帯電話規格を改良するものでした。2008年11月、UMBの主要スポンサーであるクアルコムは、この技術の開発を終了し、代わりにLTEを採用すると発表しました。[29]目標は、下り275Mbit/s以上、上り75Mbit/s以上のデータ速度を達成することでした。
フラッシュOFDM
初期段階では、Flash-OFDMシステムがさらに開発されて 4G 標準となることが期待されていました。
iBurst および MBWA (IEEE 802.20) システム
iBurstシステム(または HC-SDMA、高容量空間分割多重アクセス) は、初期段階では 4G の前身と考えられていました。その後、モバイル ブロードバンド ワイヤレス アクセス(MBWA) システム (IEEE 802.20 とも呼ばれる) へとさらに発展しました。
すべての候補システムにおける主要技術
主な特徴
提案されているすべての 4G テクノロジーには、次の重要な特徴が見られます。
- 物理層の伝送技術は以下の通りである。[30]
- MIMO : マルチアンテナ、マルチユーザーMIMOなどの空間処理により超高周波数利用効率を実現する
- 周波数領域等化、例えばダウンリンクのマルチキャリア変調（OFDM ）やアップリンクのシングルキャリア周波数領域等化（SC-FDE）：複雑な等化なしで周波数選択チャネル特性を活用する
- 周波数領域統計多重化、例えばアップリンクにおける( OFDMA )または(シングルキャリアFDMA)(SC-FDMA、別名線形プリコードOFDMA、LP-OFDMA)：チャネル状態に基づいて異なるユーザーに異なるサブチャネルを割り当てることによる可変ビットレート。[31]
- ターボ原理 誤り訂正符号：受信側で必要なSNRを最小限に抑える
- チャネル依存スケジューリング：時間変動チャネルを使用する
- リンク適応：適応変調と誤り訂正符号
- モビリティに活用されるモバイルIP
- IPベースのフェムトセル（固定インターネットブロードバンドインフラストラクチャに接続されたホームノード）
以前の世代とは対照的に、4Gシステムは回線交換電話をサポートしていません。IEEE 802.20、UMB、OFDM規格[32]には、協調リレーとしても知られるソフトハンドオーバーのサポートがありません。
多重化とアクセス方式
最近、直交 FDMA (OFDMA)、シングル キャリア FDMA (SC-FDMA)、インターリーブ FDMA、マルチ キャリア CDMA (MC-CDMA) などの新しいアクセス スキームが、次世代システムでますます重要になっています。これらは、効率的なFFTアルゴリズムと周波数領域イコライゼーションに基づいており、1 秒あたりの乗算回数が少なくなります。また、帯域幅を制御し、スペクトルを柔軟に形成することもできます。ただし、高度な動的チャネル割り当てと適応型トラフィック スケジューリングが必要です。
WiMax は、ダウンリンクとアップリンクで OFDMA を使用しています。LTE (通信)では、ダウンリンクに OFDMA が使用されます。対照的に、アップリンクにはシングル キャリア FDMA が使用されます。これは、OFDMA はPAPR関連の問題に大きく影響し、増幅器の非線形動作につながるためです。IFDMA は電力変動が少ないため、エネルギー効率の悪い線形増幅器が必要です。同様に、MC-CDMA はIEEE 802.20標準の提案に含まれています。これらのアクセス スキームは、CDMA などの古いテクノロジと同じ効率を提供します。これとは別に、スケーラビリティとより高いデータ レートを実現できます。
前述のアクセス技術のもう 1 つの重要な利点は、受信機でのイコライゼーションの複雑さが軽減されることです。MIMOシステムの空間多重伝送では、本質的に受信機での複雑なイコライゼーションが必要になる ため、これは特にMIMO環境では追加の利点となります。
これらの多重化システムの改善に加えて、改善された変調技術も使用されています。以前の標準では主に位相シフト キーイングが使用されていましたが、 3GPP Long Term Evolution標準では 64 QAMなどのより効率的なシステムの使用が提案されています。
IPv6サポート
回線交換とパケット交換のネットワーク ノードで構成される 2 つの並列インフラストラクチャに基づく 3G とは異なり、4G はパケット交換のみに基づいています。これにより、低遅延のデータ伝送が求められます。
IPv4 アドレスは (ほぼ)枯渇しているため[注 1]、 IPを使用して通信する多数のワイヤレス対応デバイスをサポートするにはIPv6が不可欠です。使用可能なIP アドレスの数を増やすことで、IPv6 では、限られた数のアドレスを多数のデバイス間で共有する方法であるネットワーク アドレス変換(NAT)が不要になりますが、これには多くの問題と制限があります。IPv6 を使用する場合、IPv6 接続されていない従来の IPv4 デバイスとの通信には、何らかの NAT が必要です。
2009年6月現在[update]、Verizonは自社のネットワーク上のすべての4GデバイスにIPv6のサポートを要求する仕様を公開している。[33] [34]
高度なアンテナシステム
無線通信のパフォーマンスは、スマートアンテナまたはインテリジェントアンテナと呼ばれるアンテナシステムに依存します。最近では、高速、高信頼性、長距離通信などの 4G システムの目標を達成するために、複数のアンテナ技術が登場しています。 1990 年代初頭には、データ通信の増大するデータレートのニーズに応えるために、多くの送信方式が提案されました。 1 つの技術である空間多重化は、帯域幅の節約と電力効率の点で重要になりました。空間多重化では、送信機と受信機に複数のアンテナを配置します。独立したストリームをすべてのアンテナから同時に送信できます。この技術はMIMO (インテリジェントアンテナの分岐) と呼ばれ、基本データレートに送信アンテナの数または受信アンテナの数 (の小さい方) を乗算します。これとは別に、フェージングチャネルで高速データを送信する際の信頼性は、送信機または受信機でより多くのアンテナを使用することで向上できます。これは送信ダイバーシティまたは受信ダイバーシティと呼ばれます。送受信ダイバーシティと送信空間多重化はどちらも空間時間コーディング技術に分類され、送信機でチャネルの知識が必ずしも必要ではありません。もう 1 つのカテゴリは、送信機でチャネルの知識が必要となる閉ループ マルチ アンテナ技術です。
オープンワイヤレスアーキテクチャとソフトウェア無線 (SDR)
4G 以降の主要テクノロジーの 1 つは、オープン ワイヤレス アーキテクチャ (OWA) と呼ばれ、オープン アーキテクチャプラットフォームで複数のワイヤレス エア インターフェイスをサポートします。
SDRはオープン ワイヤレス アーキテクチャ (OWA) の 1 つの形式です。4G は無線規格の集合体であるため、4G デバイスの最終形態はさまざまな規格で構成されます。これは、無線コンバージェンスの領域に分類される SDR テクノロジを使用して効率的に実現できます。
4Gおよび4G以前の技術の歴史
4Gシステムはもともと、米国防高等研究計画局（DARPA ）によって構想されました。 [要出典] DARPAは分散アーキテクチャとエンドツーエンドのインターネットプロトコル（IP）を選択し、早い段階でピアツーピアネットワーキングを信じました。ピアツーピアネットワーキングでは、すべてのモバイルデバイスがネットワーク内の他のデバイスのトランシーバーとルーターの両方になり、2Gおよび3Gセルラーシステムのスポークとハブの弱点が解消されます。[35] [要ページ] 2.5G GPRSシステム以降、セルラーシステムは、データサービス用のパケット交換ノードと音声通話用の回線交換ノードという2つのインフラストラクチャを提供してきました。4Gシステムでは、回線交換インフラストラクチャは放棄され、パケット交換ネットワークのみが提供されますが、2.5Gおよび3Gシステムでは、パケット交換ネットワークノードと回線交換ネットワークノードの両方、つまり2つのインフラストラクチャが並行して必要です。つまり、4Gでは従来の音声通話がIPテレフォニーに置き換えられます。
- 2002 年には、 ITU がIMT Advancedと指定した4G の戦略的ビジョンが策定されました。
- LTEは2004年に日本のNTTドコモによって初めて提案されました。 [36]
- 2005 年に、OFDMA伝送技術がHSOPAダウンリンクの候補として選択され、後に 3GPP Long Term Evolution (LTE) エア インターフェイスE-UTRAと改名されました。
- 2005年11月、KTコーポレーションは韓国の釜山でモバイルWiMAXサービスの実証を行った。[37]
- 2006年4月、KTコーポレーションは韓国ソウルで世界初の商用モバイルWiMAXサービスを開始した。[38]
- 2006年半ば、スプリントは今後数年間でWiMAX技術の構築に約50億ドルを投資すると発表した[39] （実質75億6000万ドル[40]）。それ以来、スプリントは多くの挫折に直面し、四半期ごとに大きな損失を被った。2008年5月7日、スプリント、イマジン、グーグル、インテル、コムキャスト、ブライトハウス、タイムワーナーは平均120MHzのスペクトルをプールすると発表し、スプリントはXohm WiMAX部門をクリアワイヤと合併して「クリア」という名前を冠する会社を設立した。
- 2007年2月、日本の NTTドコモは、移動時に100Mbit / s、静止時に1Gbit / sで、VSF-OFCDMと呼ばれる4×4 MIMOを備えた4G通信システムのプロトタイプをテストしました。 NTTドコモは、時速10kmで移動しながら100MHzの周波数帯域幅を使用して、ダウンリンクで最大約5Gbit / sのパケット伝送速度を達成する試験を完了しました。[41] 2010年に最初の商用ネットワークをリリースする予定です。
- 2007年9月、NTTドコモはテスト中に100mW未満の消費電力で200Mbit/sのe-UTRAデータレートを実証した。[42]
- 2008年1月、米国連邦通信委員会（FCC）による700MHzの旧アナログテレビ周波数のオークションが開始されました。その結果、最大のシェアを獲得したのはVerizon Wireless、次いでAT&Tとなりました。 [43]両社ともLTEをサポートする意向を表明しています。
- 2008年1月、EU委員のヴィヴィアン・レディングは、 WiMAXを含む無線通信用に500～800MHzの周波数帯の再割り当てを提案した。[44]
- 2008年2月15日、スカイワークスソリューションズはe-UTRAN用のフロントエンドモジュールをリリースした。[45] [46] [47]
- 2008年11月、ITU-Rは、IMT-Advancedの候補となる無線アクセス技術（RAT）を求める回状を発行し、IMT-Advancedの詳細な性能要件を確立した。[48]
- 2008 年 4 月、回状を受け取った直後に、3GPP は IMT-Advanced に関するワークショップを開催し、現在の LTE 標準の進化形である LTE Advanced が、ITU-R のアジェンダに従って IMT-Advanced の要件を満たすか、さらに上回ると決定しました。
- 2008年4月、LGとノーテルは時速110kmで走行中に50Mbit/sのe-UTRAデータレートを実証した。[49]
- 2008年11月12日、HTCは初のWiMAX対応携帯電話であるMax 4Gを発表した[50]
- 2008年12月15日、東南アジア最大の食品・飲料コングロマリットであるサンミゲルコーポレーションは、フィリピンで無線ブロードバンドとモバイル通信プロジェクトを構築するためにカタールテレコムQSC（ Qtel）と覚書を締結しました。この合弁会社は、フィリピンで4Gを提供するwi-tribe Philippinesを設立しました。[51]同じ頃、グローブテレコムはフィリピンで最初のWiMAXサービスを展開しました。
- 2009年3月3日、リトアニアのLRTCはバルト諸国で初めて運用可能な「4G」モバイルWiMAXネットワークを発表した。 [52]
- 2009年12月、スプリントは、平均ダウンロード速度がわずか3〜6Mbit/s、ピーク速度が10Mbit/s（すべての市場で利用できるわけではない）であるにもかかわらず、米国の特定の都市で「4G」サービスの宣伝を開始しました。[53]
- 2009年12月14日、スカンジナビアの首都ストックホルムとオスロで、スウェーデンとフィンランドのネットワーク事業者TeliaSoneraとそのノルウェーブランド名NetCom（ノルウェー）によって最初の商用LTEが展開されました。TeliaSoneraはネットワークを「4G」と名付けました。提供されたモデムデバイスはSamsung（ドングルGT-B3710）によって製造され、ネットワークインフラストラクチャはHuawei（オスロ）とEricsson（ストックホルム）によって構築されました。TeliaSoneraは、スウェーデン、ノルウェー、フィンランドで全国的なLTEを展開する予定です。[54] [55] TeliaSoneraは10MHzのスペクトル帯域幅とシングルインシングルアウトを使用し、物理層のネットビットレートはダウンリンクで最大50Mbit/s、アップリンクで25Mbit/sになります。導入テストでは、ストックホルムでのTCP スループットはダウンリンクで42.8Mbit/s、アップリンクで5.3Mbit/sであることが示されました。[56]
- 2010年6月4日、スプリントは米国初のWiMAXスマートフォン、HTC Evo 4Gを発売した。[57]
- 2010年11月4日、メトロPCSが発売したサムスンクラフトは、市販された最初のLTEスマートフォンとなった[58]。
- 2010年12月6日、ITU世界無線通信セミナー2010において、ITUはLTE、WiMAX、および同様の「進化した3G技術」は「4G」とみなすことができると述べた。 [6]
- 2011年、アルゼンチンのClaro社は同国でプレ4G HSPA+ネットワークを立ち上げた。
- 2011年、タイのTruemove-Hは全国的に利用可能なプレ4G HSPA+ネットワークを立ち上げました。
- 2011年3月17日、米国ベライゾンが販売したHTC Thunderboltは、市販された2番目のLTEスマートフォンとなった。 [59] [60]
- 2012年2月、エリクソンは新しいeMBMSサービス（拡張マルチメディアブロードキャストマルチキャストサービス）を利用してLTE経由のモバイルTVを実演した。[61]
2009 年以来、LTE 規格は長年にわたって大きく進化し、世界中のさまざまな通信事業者によって多くの導入が行われています。商用 LTE ネットワークの概要とそれぞれの歴史的発展については、「LTE ネットワークの一覧」を参照してください。導入の範囲が広いため、多くの通信事業者が LTE ネットワークの導入と運用を検討しています。計画中の LTE 導入の一覧は、「計画中の LTE ネットワークの一覧」でご覧いただけます。
デメリット
4Gは、海外旅行者やキャリアを切り替えたい人にとっては不便な場合があります。4G音声通話（VoLTE）を発着信するには、加入者の携帯電話に一致する周波数帯域（場合によってはロック解除が必要）があるだけでなく、現地のキャリアや国に適した有効化設定も必要です。特定のキャリアから購入した携帯電話はそのキャリアで動作することが期待できますが、別のキャリアのネットワーク（国際ローミングを含む）で4G音声通話を行うことは、現地のキャリアと問題の携帯電話モデルに固有のソフトウェアアップデートがないと不可能な場合があります。ソフトウェアアップデートは利用できる場合と利用できない場合があります（ただし、一致する周波数帯域で2G/3Gネットワークが利用できる場合は、音声通話のために2G/3Gにフォールバックすることは可能です）。[62]
4G研究を超えて
4Gシステムにおける大きな課題は、特に複数の基地局間の露出した位置にいるユーザーに対して、セルのより広い範囲で高ビットレートを利用できるようにすることである。現在の研究では、この問題は、グループ協調リレーとしても知られるマクロダイバーシティ技術と、ビーム分割多重アクセス（BDMA）によって解決されている。[63]
パーベイシブ ネットワークは、ユーザーが複数の無線アクセス テクノロジに同時に接続し、それらのテクノロジ間をシームレスに移動できる、現時点では完全に仮説的な不定形の概念です (垂直ハンドオフ、IEEE 802.21を参照)。これらのアクセス テクノロジには、 Wi-Fi、UMTS、EDGE、またはその他の将来のアクセス テクノロジが含まれます。この概念には、スペクトルの使用と送信電力を効率的に管理するスマート無線 (コグニティブ無線とも呼ばれる) テクノロジや、メッシュ ルーティングプロトコルを使用してパーベイシブ ネットワークを作成することも含まれます。
4Gの未来
2023 年現在、多くの国と地域で 4G から次世代の携帯電話技術である 5G への移行が始まっています。5G は、さらに高速化、低遅延、膨大な数のデバイスを同時に接続する機能を約束します。
4G ネットワークは今後数年間 5G ネットワークと共存し、5G が利用できないエリアでもカバレッジを提供すると予想されています。
過去の4Gネットワーク
参照
注記
- ^ ISP に未使用のアドレスがいくつ存在するか、また所有者によって永久に使用されていないアドレスのうちどれだけがまだ解放され、他の人に譲渡できるかが不明であるため、正確な枯渇状況を判断することは困難です。
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外部リンク
- 3GPP LTE 百科事典
- Nomor Research: 新しい 4G 標準「LTE Advanced」の進捗状況
- Brian Woerner (2001 年 6 月 20 ～ 22 日)。「第 4 世代ワイヤレスの研究の方向性」(PDF)。第 10 回国際ワークショップ「イネーブリング テクノロジー: 共同企業体のためのインフラストラクチャ」(WET ICE 01) の議事録。マサチューセッツ工科大学、マサチューセッツ州ケンブリッジ、米国。2006 年 1 月 6 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。(118kb)
- 英国の 4G モバイル サービスに関する情報 – Ofcom
- 4G テクノロジーの範囲: レビュー - OM Institute of Technology & Management