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LTE (telecomunicaciones)

En telecomunicaciones , Long Term Evolution ( LTE ) es un estándar para la comunicación inalámbrica de banda ancha para dispositivos móviles celulares y terminales de datos . Se...

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En telecomunicaciones , Long Term Evolution ( LTE ) es un estándar para la comunicación inalámbrica de banda ancha para dispositivos móviles celulares y terminales de datos . Se considera una tecnología 4G "transicional" [ 1 ] y, por lo tanto, también se la conoce como 3.95G como un paso más allá de 3G [ 2 ] .

LTE se basa en los estándares 2G GSM / EDGE y 3G UMTS / HSPA . Mejora la capacidad y la velocidad de estos estándares mediante el uso de una interfaz de radio diferente y mejoras en la red central. [ 3 ] [ 4 ] LTE es la ruta de actualización para operadores con redes GSM/UMTS y CDMA2000 . LTE ha sido sucedido por LTE Advanced , que se define oficialmente como una tecnología 4G "verdadera" [ 5 ] y también se denomina "LTE+".

Terminología

El estándar es desarrollado por el 3GPP (3rd Generation Partnership Project) y está especificado en su serie de documentos Release 8, con mejoras menores descritas en Release 9. LTE también se llama 3.95G y se ha comercializado como 4G LTE y Advanced 4G ; pero la versión original no cumplía con los criterios técnicos de un servicio inalámbrico 4G , como se especifica en la serie de documentos 3GPP Release 8 y 9 para LTE Advanced . Los requisitos fueron establecidos por la organización ITU-R en la especificación IMT Advanced ; pero, debido a la presión del mercado y los avances significativos que WiMAX , Evolved High Speed ​​Packet Access y LTE aportan a las tecnologías 3G originales, ITU-R decidió posteriormente que LTE y las tecnologías mencionadas anteriormente pueden llamarse tecnologías 4G. [ 6 ] El estándar LTE Advanced satisface formalmente los requisitos de ITU-R para ser considerado IMT-Advanced. [ 7 ] Para diferenciar LTE Advanced y WiMAX-Advanced de las tecnologías 4G vigentes en ese momento, la UIT definió en enero de 2012 a esta última como "4G verdadera". [ 8 ] [ 5 ]

Descripción general

Logotipo 3GPP de LTE
Un teléfono Android que muestra conexión LTE
módem LTE
módem 4G+
Logotipos LTE y VoLTE en un Samsung Galaxy S21+ con One UI 6.1
HTC ThunderBolt , el segundo smartphone LTE disponible comercialmente

LTE significa Long Term Evolution [ 9 ] [ 10 ] y es una marca registrada propiedad de ETSI (Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones) para la tecnología de comunicaciones de datos inalámbricas y el desarrollo de los estándares GSM/UMTS. Sin embargo, otras naciones y empresas desempeñan un papel activo en el proyecto LTE. El objetivo de LTE era aumentar la capacidad y la velocidad de las redes de datos inalámbricas utilizando nuevas técnicas de DSP (procesamiento digital de señales) y modulaciones que se desarrollaron alrededor del cambio de milenio. Otro objetivo era el rediseño y la simplificación de la arquitectura de red a un sistema basado en IP con una latencia de transferencia significativamente reducida en comparación con la arquitectura 3G . La interfaz inalámbrica LTE es incompatible con las redes 2G y 3G, por lo que debe operar en un espectro radioeléctrico separado .

La idea de LTE se propuso por primera vez en 1998, con el uso de la técnica de acceso radioeléctrico COFDM para reemplazar el CDMA y el estudio de su uso terrestre en la banda L a 1428 MHz (TE) en 2004 por la empresa japonesa NTT Docomo , y los estudios sobre el estándar comenzaron oficialmente en 2005. [ 11 ] En mayo de 2007, se fundó la alianza LTE/ SAE Trial Initiative (LSTI) como una colaboración global entre proveedores y operadores con el objetivo de verificar y promover el nuevo estándar para asegurar la introducción global de la tecnología lo más rápido posible. [ 12 ] [ 13 ]

El estándar LTE se finalizó en diciembre de 2008, y el primer servicio LTE disponible públicamente fue lanzado por TeliaSonera en Oslo y Estocolmo el 14 de diciembre de 2009, como una conexión de datos con un módem USB. Los servicios LTE también fueron lanzados por los principales operadores norteamericanos, siendo el Samsung SCH-r900 el primer teléfono móvil LTE del mundo a partir del 21 de septiembre de 2010, [ 14 ] [ 15 ] y el Samsung Galaxy Indulge el primer teléfono inteligente LTE del mundo a partir del 10 de febrero de 2011, [ 16 ] [ 17 ] ambos ofrecidos por MetroPCS , y el HTC ThunderBolt ofrecido por Verizon a partir del 17 de marzo fue el segundo teléfono inteligente LTE en ser vendido comercialmente. [ 18 ] [ 19 ] En Canadá, Rogers Wireless fue el primero en lanzar la red LTE el 7 de julio de 2011, ofreciendo el módem de banda ancha móvil USB Sierra Wireless AirCard 313U, conocido como el "LTE Rocket stick", seguido de cerca por dispositivos móviles de HTC y Samsung. [ 20 ] Inicialmente, los operadores CDMA planearon actualizarse a estándares rivales llamados UMB y WiMAX , pero los principales operadores CDMA (como Verizon , Sprint y MetroPCS en Estados Unidos, Bell y Telus en Canadá, au by KDDI en Japón, SK Telecom en Corea del Sur y China Telecom / China Unicom en China) anunciaron en cambio su intención de migrar a LTE. La siguiente versión de LTE es LTE Advanced , que se estandarizó en marzo de 2011. [ 21 ] Los servicios comenzaron en 2013. [ 22 ] Una evolución adicional conocida como LTE Advanced Pro fue aprobada en 2015. [ 23 ]

La especificación LTE proporciona velocidades pico de enlace descendente de 300  Mbit/s, velocidades pico de enlace ascendente de 75  Mbit/s y disposiciones QoS que permiten una latencia de transferencia de menos de 5 ms en la red de acceso de radio . LTE tiene la capacidad de gestionar móviles de rápido movimiento y admite flujos de multidifusión y difusión. LTE admite anchos de banda de portadora escalables , de 1,4 MHz a 20 MHz y admite tanto dúplex por división de frecuencia (FDD) como dúplex por división de tiempo (TDD). La arquitectura de red basada en IP, llamada Evolved Packet Core (EPC), diseñada para reemplazar la GPRS Core Network , admite traspasos sin interrupciones tanto para voz como para datos a torres celulares con tecnología de red más antigua como GSM , UMTS y CDMA2000 . [ 24 ] La arquitectura más simple da como resultado menores costos operativos (por ejemplo, cada celda E-UTRA admitirá hasta cuatro veces la capacidad de datos y voz admitida por HSPA [ 25 ] ).   

Debido a que las frecuencias y bandas LTE varían de un país a otro, solo los teléfonos multibanda pueden usar LTE en todos los países donde se admite.

Historia

Cronograma de desarrollo del estándar 3GPP

Estándares de redes celulares y cronograma de generación
  • En 2004, NTT Docomo de Japón propuso LTE como estándar internacional. [ 26 ]
  • En septiembre de 2006, Siemens Networks (actualmente Nokia Networks ), en colaboración con Nomor Research, mostró a los medios de comunicación e inversores la primera emulación en directo de una red LTE. Como aplicaciones en directo, se demostró la transmisión de vídeo HDTV en el enlace descendente y la participación de dos usuarios en un juego interactivo en el enlace ascendente. [ 27 ]
  • En febrero de 2007, Ericsson demostró por primera vez en el mundo LTE con velocidades de bits de hasta 144  Mbit/s [ 28 ].
  • En septiembre de 2007, NTT Docomo demostró velocidades de datos LTE de 200  Mbit/s con un nivel de potencia inferior a 100  mW durante la prueba. [ 29 ]
  • En noviembre de 2007, Infineon presentó el primer transceptor de RF del mundo llamado SMARTi LTE, que admite la funcionalidad LTE en un silicio de RF de un solo chip procesado en CMOS [ 30 ] [ 31 ].
  • A principios de 2008, varios proveedores comenzaron a distribuir equipos de prueba LTE y, en el Mobile World Congress 2008 de Barcelona , ​​Ericsson demostró la primera llamada móvil de extremo a extremo del mundo habilitada por LTE en un pequeño dispositivo portátil. [ 32 ] Motorola demostró un eNodeB compatible con el estándar LTE RAN (Red de Acceso Radioeléctrico) y un chipset LTE en el mismo evento.
  • En el Mobile World Congress de febrero de 2008 :
    • Motorola demostró cómo LTE puede acelerar la entrega de la experiencia de medios personales con transmisión de demostración de video HD, blogs de video HD, juegos en línea y VoIP sobre LTE ejecutando una red LTE compatible con el estándar RAN y un chipset LTE. [ 33 ]
    • Ericsson EMP (más tarde ST-Ericsson ) demostró la primera llamada LTE de extremo a extremo del mundo en un dispositivo portátil [ 32 ]. Ericsson demostró el modo LTE FDD y TDD en la misma plataforma de estación base.
    • Freescale Semiconductor demostró la transmisión de video HD con velocidades de datos máximas de 96  Mbit/s de enlace descendente y 86  Mbit/s de enlace ascendente. [ 34 ]
    • NXP Semiconductors (posteriormente parte de ST-Ericsson ) demostró un módem LTE multimodo como base para un sistema de radio definido por software para su uso en teléfonos celulares. [ 35 ]
    • picoChip y Mimoon demostraron un diseño de referencia de estación base. Este funciona en una plataforma de hardware común (radio multimodo/ definida por software ) con su arquitectura WiMAX. [ 36 ]
  • En abril de 2008, Motorola demostró el primer manejo de transferencia de EV-DO a LTE en la transmisión de un video desde LTE a una red EV-DO comercial y de regreso a LTE. [ 37 ]
  • En abril de 2008, LG Electronics y Nortel demostraron velocidades de datos LTE de 50  Mbit/s mientras viajaban a 110  km/h (68  mph). [ 38 ]
  • En noviembre de 2008, Motorola demostró la primera sesión LTE inalámbrica de la industria en  el espectro de 700 MHz. [ 39 ]
  • Investigadores de Nokia Siemens Networks y del Instituto Heinrich Hertz han demostrado LTE con  velocidades de transferencia de enlace ascendente de 100 Mbit/s. [ 40 ]
  • En el Mobile World Congress de febrero de 2009 :
    • Infineon demostró un transceptor de RF CMOS  de 65 nm de un solo chip que proporciona funcionalidad 2G/3G/LTE [ 41 ].
    • Lanzamiento del programa ng Connect, un consorcio multiindustrial fundado por Alcatel-Lucent para identificar y desarrollar aplicaciones de banda ancha inalámbrica. [ 42 ]
    • Motorola proporcionó un recorrido de conducción LTE por las calles de Barcelona para demostrar el rendimiento del sistema LTE en un entorno de RF metropolitano de la vida real [ 43 ].
  • En julio de 2009, Nujira demostró eficiencias de más del 60% para un  amplificador de potencia LTE de 880 MHz [ 44 ].
  • En agosto de 2009, Nortel y LG Electronics demostraron la primera transferencia exitosa entre redes CDMA y LTE de manera compatible con los estándares [ 45 ].
  • En agosto de 2009, Alcatel-Lucent recibe la certificación de la FCC para estaciones base LTE para la  banda de espectro de 700 MHz. [ 46 ]
  • En septiembre de 2009, Nokia Siemens Networks demostró la primera llamada LTE del mundo en un software comercial compatible con los estándares. [ 47 ]
  • En octubre de 2009, Ericsson y Samsung demostraron la interoperabilidad entre el primer dispositivo LTE comercial y la red en funcionamiento en Estocolmo, Suecia. [ 48 ]
  • En octubre de 2009, Bell Labs de Alcatel-Lucent , Deutsche Telekom Innovation Laboratories , el Instituto Fraunhofer Heinrich-Hertz y el proveedor de antenas Kathrein realizaron pruebas de campo en vivo de una tecnología llamada Transmisión Multipunto Coordinada (CoMP) destinada a aumentar las velocidades de transmisión de datos de las redes LTE y 3G. [ 49 ]
  • En noviembre de 2009, Alcatel-Lucent realizó la primera llamada LTE en directo utilizando  la banda de espectro de 800 MHz reservada como parte del Dividendo Digital Europeo (EDD). [ 50 ]
  • En noviembre de 2009, Nokia Siemens Networks y LG completaron las primeras pruebas de interoperabilidad de extremo a extremo de LTE. [ 51 ]
  • El 14 de diciembre de 2009, el operador de red sueco-finlandés TeliaSonera y su marca noruega NetCom (Noruega) realizaron el primer despliegue comercial de LTE en las capitales escandinavas de Estocolmo y Oslo . TeliaSonera denominó erróneamente a la red "4G". Los módems ofrecidos fueron fabricados por Samsung (dongle GT-B3710), y la infraestructura de red con tecnología SingleRAN fue creada por Huawei (en Oslo) [ 52 ] y Ericsson (en Estocolmo). TeliaSonera planea desplegar LTE a nivel nacional en Suecia, Noruega y Finlandia. [ 53 ] TeliaSonera utilizó un ancho de banda espectral de 10 MHz (de un máximo de 20 MHz) y transmisión de entrada única y salida única . El despliegue debería haber proporcionado 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 de bajada y 5,3 Mbit/s de subida en Estocolmo. [ 54 ]      
  • En diciembre de 2009, ST-Ericsson y Ericsson fueron los primeros en lograr la movilidad LTE y HSPA con un dispositivo multimodo. [ 55 ]
  • En enero de 2010, Alcatel-Lucent y LG completaron una transferencia en vivo de una llamada de datos de extremo a extremo entre redes LTE y CDMA. [ 56 ]
  • En febrero de 2010, Nokia Siemens Networks y Movistar probaron la tecnología LTE en el Mobile World Congress 2010 en Barcelona, ​​España, con demostraciones tanto en interiores como en exteriores.
  • En mayo de 2010, Mobile TeleSystems (MTS) y Huawei mostraron una red LTE para interiores en "Sviaz-Expocomm 2010" en Moscú, Rusia. [ 57 ] MTS espera comenzar un servicio LTE de prueba en Moscú a principios de 2011. Anteriormente, MTS recibió una licencia para construir una red LTE en Uzbekistán y tiene la intención de comenzar una red LTE de prueba en Ucrania en asociación con Alcatel-Lucent .
  • En la Expo Shanghai 2010 , en mayo de 2010, Motorola realizó una demostración en vivo de LTE en colaboración con China Mobile . Esto incluyó transmisiones de video y un sistema de prueba de conducción que utilizaba TD-LTE. [ 58 ]
  • A partir del 12/10/2010, DirecTV se asoció con Verizon Wireless para realizar una prueba de tecnología inalámbrica LTE de alta velocidad en algunos hogares de Pensilvania, diseñada para ofrecer un paquete integrado de Internet y televisión. Verizon Wireless anunció el lanzamiento de servicios inalámbricos LTE (para datos, sin voz) en 38 mercados donde viven más de 110 millones de estadounidenses el domingo 5 de diciembre. [ 59 ]
  • El 6 de mayo de 2011, Sri Lanka Telecom Mobitel demostró por primera vez la tecnología 4G LTE  en el sur de Asia, alcanzando una velocidad de datos de 96 Mbit/s en Sri Lanka. [ 60 ]

Cronograma de adopción del operador

Se prevé que la mayoría de los operadores que admiten redes GSM o HSUPA actualicen sus redes a LTE en algún momento. Puede encontrar una lista completa de contratos comerciales en: [ 61 ]

  • Agosto de 2009: Telefónica seleccionó seis países para realizar pruebas de campo de LTE en los meses siguientes: España, Reino Unido, Alemania y República Checa en Europa, y Brasil y Argentina en Latinoamérica. [ 62 ]
  • El 24 de noviembre de 2009: Telecom Italia anunció la primera experimentación precomercial al aire libre del mundo, desplegada en Turín y totalmente integrada en la red 2G/3G actualmente en servicio. [ 63 ]
  • El 14 de diciembre de 2009, TeliaSonera inauguró el primer servicio LTE disponible al público en las dos capitales escandinavas, Estocolmo y Oslo .
  • El 28 de mayo de 2010, el operador ruso Scartel anunció el lanzamiento de una red LTE en Kazán para finales de 2010. [ 64 ]
  • El 6 de octubre de 2010, el proveedor canadiense Rogers Communications Inc. anunció que Ottawa, la capital de Canadá, sería la sede de las pruebas de LTE. Rogers indicó que ampliaría estas pruebas y llevaría a cabo una prueba técnica integral de LTE en frecuencias de banda baja y alta en toda el área de Ottawa. [ 65 ]
  • El 6 de mayo de 2011, Sri Lanka Telecom Mobitel demostró con éxito la tecnología 4G LTE por primera vez en el sur de Asia, alcanzando una velocidad de datos de 96  Mbit/s en Sri Lanka. [ 66 ]
  • El 7 de mayo de 2011, el operador de telefonía móvil de Sri Lanka, Dialog Axiata PLC, puso en marcha la primera red piloto 4G LTE en el sur de Asia con su socio proveedor Huawei y demostró una velocidad de descarga de datos de hasta 127  Mbit/s. [ 67 ]
  • El 9 de febrero de 2012, Telus Mobility lanzó inicialmente su servicio LTE en áreas metropolitanas que incluyen Vancouver, Calgary, Edmonton, Toronto y el área metropolitana de Toronto, Kitchener, Waterloo, Hamilton, Guelph, Belleville, Ottawa, Montreal, la ciudad de Quebec, Halifax y Yellowknife . [ 68 ]
  • Telus Mobility ha anunciado que adoptará LTE como su estándar inalámbrico 4G. [ 69 ]
  • Cox Communications tiene su primera torre para el despliegue de la red inalámbrica LTE. [ 70 ] Los servicios inalámbricos se lanzaron a finales de 2009.
  • En marzo de 2019, la Asociación Global de Proveedores Móviles informó que ahora había 717 operadores con redes LTE lanzadas comercialmente (acceso inalámbrico fijo de banda ancha y/o móvil). [ 71 ]

A continuación se muestra una lista de los 10 principales países/territorios por cobertura 4G LTE según las mediciones de OpenSignal.com en febrero/marzo de 2019. [ 72 ] [ 73 ]

Para ver la lista completa de todos los países/territorios, consulte la lista de países por penetración de 4G LTE .

LTE-TDD y LTE-FDD

LTE-TDD ( Long Term Evolution Time-Division Duplex ), también conocido como TDD LTE , es una tecnología y estándar de telecomunicaciones 4G codesarrollado por una coalición internacional de empresas, entre las que se incluyen China Mobile , Datang Telecom , Huawei , ZTE , Nokia Solutions and Networks , Qualcomm , Samsung y ST-Ericsson . Es una de las dos tecnologías de transmisión de datos móviles del estándar tecnológico LTE (Long Term Evolution), siendo la otra LTE-FDD ( Long Term Evolution Frequency-Division Duplex ). Si bien algunas empresas se refieren a LTE-TDD como "TD-LTE" por familiaridad con TD-SCDMA , no hay ninguna referencia a esa abreviatura en las especificaciones del 3GPP. [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ]

Hay dos diferencias principales entre LTE-TDD y LTE-FDD: cómo se cargan y descargan los datos, y en qué espectros de frecuencia se implementan las redes. Mientras que LTE-FDD usa frecuencias emparejadas para cargar y descargar datos, [ 77 ] LTE-TDD usa una sola frecuencia, alternando entre cargar y descargar datos a lo largo del tiempo. [ 78 ] [ 79 ] La relación entre cargas y descargas en una red LTE-TDD puede cambiarse dinámicamente, dependiendo de si se necesita enviar o recibir más datos. [ 80 ] LTE-TDD y LTE-FDD también operan en diferentes bandas de frecuencia, [ 81 ] con LTE-TDD funcionando mejor en frecuencias más altas, y LTE-FDD funcionando mejor en frecuencias más bajas. [ 82 ] Las frecuencias utilizadas para LTE-TDD van desde 1850  MHz hasta 3800  MHz, con varias bandas diferentes en uso. [ 83 ] El espectro LTE-TDD es generalmente más barato de acceder y tiene menos tráfico. [ 81 ] Además, las bandas para LTE-TDD se superponen con las utilizadas para WiMAX , que se pueden actualizar fácilmente para admitir LTE-TDD. [ 81 ]

A pesar de las diferencias en cómo los dos tipos de LTE manejan la transmisión de datos, LTE-TDD y LTE-FDD comparten el 90 por ciento de su tecnología central, lo que permite que los mismos conjuntos de chips y redes utilicen ambas versiones de LTE. [ 81 ] [ 84 ] Varias empresas producen chips o dispositivos móviles de modo dual, incluidas Samsung y Qualcomm , [ 85 ] [ 86 ] mientras que los operadores CMHK y Hi3G Access han desarrollado redes de modo dual en Hong Kong y Suecia, respectivamente. [ 87 ]

Historia de LTE-TDD

La creación de LTE-TDD involucró una coalición de empresas internacionales que trabajaron para desarrollar y probar la tecnología. [ 88 ] China Mobile fue un defensor temprano de LTE-TDD, [ 81 ] [ 89 ] junto con otras empresas como Datang Telecom [ 88 ] y Huawei , que trabajaron para desplegar redes LTE-TDD y luego desarrollaron tecnología que permite que el equipo LTE-TDD opere en espacios blancos —espectros de frecuencia entre estaciones de televisión de difusión. [ 75 ] [ 90 ] Intel también participó en el desarrollo, estableciendo un laboratorio de interoperabilidad LTE-TDD con Huawei en China, [ 91 ] así como ST-Ericsson , [ 81 ] Nokia, [ 81 ] y Nokia Siemens (ahora Nokia Solutions and Networks ), [ 75 ] que desarrollaron estaciones base LTE-TDD que aumentaron la capacidad en un 80 por ciento y la cobertura en un 40 por ciento. [ 92 ] Qualcomm también participó, desarrollando el primer chip multimodo del mundo, que combina LTE-TDD y LTE-FDD, junto con HSPA y EV-DO. [ 86 ] Accelleran, una empresa belga, también ha trabajado en la construcción de celdas pequeñas para redes LTE-TDD. [ 93 ]

Las pruebas de la tecnología LTE-TDD comenzaron ya en 2010, cuando Reliance Industries y Ericsson India realizaron pruebas de campo de LTE-TDD en India , alcanzando velocidades de descarga de 80 megabits por segundo y velocidades de subida de 20 megabits por segundo. [ 94 ] Para 2011, China Mobile comenzó las pruebas de la tecnología en seis ciudades. [ 75 ]

Aunque inicialmente se consideró una tecnología utilizada solo por unos pocos países, incluidos China e India, [ 95 ] para 2011 el interés internacional en LTE-TDD se había expandido, especialmente en Asia, en parte debido al menor costo de implementación de LTE-TDD en comparación con LTE-FDD. [ 75 ] A mediados de ese año, 26 redes en todo el mundo estaban realizando pruebas de la tecnología. [ 76 ] El Global LTve (GTI) también se inició en 2011, con socios fundadores China Mobile, Bharti Airtel , SoftBank Mobile , Vodafone , Clearwire , Aero2 y E-Plus . [ 96 ] En septiembre de 2011, Huawei anunció que se asociaría con el proveedor móvil polaco Aero2 para desarrollar una red combinada LTE-TDD y LTE-FDD en Polonia, [ 97 ] y para abril de 2012, ZTE Corporation había trabajado para implementar redes LTE-TDD de prueba o comerciales para 33 operadores en 19 países. [ 87 ] A finales de 2012, Qualcomm trabajó intensamente para desplegar una red comercial LTE-TDD en India y se asoció con Bharti Airtel y Huawei para desarrollar el primer teléfono inteligente LTE-TDD multimodo para India. [ 86 ]

En Japón , SoftBank Mobile lanzó servicios LTE-TDD en febrero de 2012 bajo el nombre de Advanced eXtended Global Platform (AXGP) y los comercializó como SoftBank 4G ( ja ). La banda AXGP se había utilizado previamente para el servicio PHS de Willcom , y después de que PHS se descontinuara en 2010, la banda PHS se reutilizó para el servicio AXGP. [ 98 ] [ 99 ]

En EE. UU., Clearwire planeaba implementar LTE-TDD, y el fabricante de chips Qualcomm aceptó dar soporte a las frecuencias de Clearwire en sus conjuntos de chips LTE multimodo. [ 100 ] Con la adquisición de Clearwire por parte de Sprint en 2013, [ 77 ] [ 101 ] el operador comenzó a utilizar estas frecuencias para el servicio LTE en redes construidas por Samsung , Alcatel-Lucent y Nokia . [ 102 ] [ 103 ]

En marzo de 2013, existían 156 redes comerciales 4G LTE, incluidas 142 redes LTE-FDD y 14 redes LTE-TDD. [ 88 ] En noviembre de 2013, el gobierno surcoreano planeaba permitir un cuarto operador inalámbrico en 2014, que proporcionaría servicios LTE-TDD, [ 79 ] y en diciembre de 2013, se otorgaron licencias LTE-TDD a los tres operadores móviles de China, lo que permitió el despliegue comercial de servicios 4G LTE. [ 104 ]

En enero de 2014, Nokia Solutions and Networks indicó que había completado una serie de pruebas de llamadas de voz sobre LTE ( VoLTE ) en la red TD-LTE de China Mobile. [ 105 ] Al mes siguiente, Nokia Solutions and Networks y Sprint anunciaron que habían demostrado velocidades de transmisión de 2,6 gigabits por segundo utilizando una red LTE-TDD, superando el récord anterior de 1,6 gigabits por segundo. [ 106 ]

Características

Gran parte del estándar LTE aborda la actualización de 3G UMTS a lo que eventualmente será la tecnología de comunicaciones móviles 4G . Gran parte del trabajo se centra en simplificar la arquitectura del sistema, a medida que transita de la red combinada UMTS existente de conmutación de circuitos y paquetes a un sistema de arquitectura plana totalmente IP. E-UTRA es la interfaz aérea de LTE. Sus principales características son:

  • Velocidades máximas de descarga de hasta 299,6  Mbit/s y de subida de hasta 75,4  Mbit/s, según la categoría del equipo (con antenas 4x4 que utilizan  un espectro de 20 MHz). Se han definido cinco clases de terminales, desde una clase centrada en voz hasta una de gama alta compatible con las velocidades máximas de datos. Todos los terminales podrán procesar  un ancho de banda de 20 MHz.
  • Baja latencia en la transferencia de datos ( latencia inferior a 5  ms para paquetes IP pequeños en condiciones óptimas), menor latencia para la transferencia y el tiempo de establecimiento de la conexión que con las tecnologías de acceso radioeléctrico anteriores .
  • Soporte mejorado para la movilidad, ejemplificado por el soporte para terminales que se mueven a hasta 350 km/h (220 mph) o 500 km/h (310 mph) dependiendo de la frecuencia.    
  • Acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal para el enlace descendente, FDMA de portadora única para el enlace ascendente con el fin de ahorrar energía.
  • Compatibilidad con sistemas de comunicación FDD y TDD , así como con FDD semidúplex, utilizando la misma tecnología de acceso radioeléctrico.
  • Compatibilidad con todas las bandas de frecuencia utilizadas actualmente por los sistemas IMT por la UIT-R .
  • Mayor flexibilidad del espectro: se estandarizan celdas de 1,4  MHz, 3  MHz, 5  MHz, 10  MHz, 15  MHz y 20 MHz de ancho. ( W-CDMA no ofrece opciones para otras bandas que no sean de 5 MHz, lo que genera algunos problemas en su implementación en países donde 5 MHz es un ancho de espectro comúnmente asignado y, por lo tanto, suele estar ya en uso con estándares heredados como 2G GSM y cdmaOne ).   
  • Se admiten celdas con radios de decenas de metros ( femtoceldas y picoceldas ) hasta macroceldas de 100 km (62 millas) . En las bandas de frecuencia más bajas que se utilizan en zonas rurales, el tamaño óptimo de celda es de 5 km (3,1 millas) , con un rendimiento razonable de 30 km (19 millas) y se admiten celdas de hasta 100 km con un rendimiento aceptable. En ciudades y zonas urbanas, se utilizan bandas de frecuencia más altas (como 2,6 GHz en la UE) para ofrecer banda ancha móvil de alta velocidad. En este caso, el tamaño de las celdas puede ser de 1 km (0,62 millas) o incluso menor.      
  • Soporte para al menos 200 clientes de datos activos (usuarios conectados) en cada  celda de 5 MHz. [ 107 ]
  • Arquitectura simplificada: La parte de red de E-UTRAN está compuesta únicamente por estaciones base eNode .
  • Compatibilidad con la interoperabilidad y la coexistencia con estándares heredados (por ejemplo, GSM / EDGE , UMTS y CDMA2000 ). Los usuarios pueden iniciar una llamada o transferir datos en un área que utilice un estándar LTE y, si no hay cobertura, continuar la operación sin necesidad de realizar ninguna acción, utilizando GSM/ GPRS , UMTS basado en W-CDMA o incluso redes 3GPP2 como cdmaOne o CDMA2000.
  • Agregación de portadoras de enlace ascendente y descendente .
  • Interfaz de radio conmutada por paquetes .
  • Compatibilidad con MBSFN ( red de frecuencia única de multidifusión y difusión ). Esta función permite ofrecer servicios como televisión móvil mediante la infraestructura LTE y compite con la transmisión de televisión basada en DVB-H . Solo los dispositivos compatibles con LTE reciben la señal LTE.

Llamadas de voz

Interconexiones de red cs domLTE CSFB a GSM/UMTS

El estándar LTE solo admite la conmutación de paquetes con su red totalmente IP. Las llamadas de voz en GSM, UMTS y CDMA2000 utilizan conmutación de circuitos , por lo que con la adopción de LTE, los operadores tendrán que rediseñar su red de llamadas de voz. [ 108 ] Surgieron cuatro enfoques diferentes:

Voz sobre LTE (VoLTE)
Sistema de conmutación de circuitos (CSFB)
En este enfoque, LTE solo proporciona servicios de datos, y cuando se inicia o recibe una llamada de voz, se recurre al dominio de conmutación de circuitos. Al usar esta solución, los operadores solo necesitan actualizar el MSC en lugar de implementar el IMS y, por lo tanto, pueden brindar servicios rápidamente. Sin embargo, la desventaja es un mayor tiempo de espera para establecer la llamada.
Voz y LTE simultáneas (SVLTE)
En este enfoque, el terminal funciona simultáneamente en modo LTE y en modo de conmutación de circuitos (CWI), donde el modo LTE proporciona servicios de datos y el modo CWI proporciona el servicio de voz. Esta solución se basa exclusivamente en el terminal, que no tiene requisitos especiales de red ni requiere la implementación de IMS . La desventaja de esta solución es que el teléfono puede resultar costoso debido a su alto consumo de energía.
Continuidad de llamada de voz por radio única (SRVCC)

Otro enfoque que no es iniciado por los operadores es el uso de servicios de contenido por encima de la ruta (OTT), utilizando aplicaciones como Skype y Google Talk para proporcionar servicio de voz LTE. [ 109 ]

La mayoría de los principales patrocinadores de LTE prefirieron y promovieron VoLTE desde el principio. Sin embargo, la falta de soporte de software en los dispositivos LTE iniciales, así como en los dispositivos de la red central, llevó a varios operadores a promover VoLGA (Voz sobre LTE Acceso Genérico) como una solución provisional. [ 110 ] La idea era utilizar los mismos principios que GAN (Red de Acceso Genérico, también conocida como UMA o Acceso Móvil sin Licencia), que define los protocolos mediante los cuales un terminal móvil puede realizar llamadas de voz a través de la conexión a Internet privada de un cliente, generalmente a través de una LAN inalámbrica. Sin embargo, VoLGA nunca obtuvo mucho apoyo, porque VoLTE ( IMS ) promete servicios mucho más flexibles, aunque a costa de tener que actualizar toda la infraestructura de llamadas de voz. VoLTE puede requerir Continuidad de Llamada de Voz de Radio Única (SRVCC) para poder realizar una transferencia fluida a una red 2G o 3G en caso de mala calidad de la señal LTE. [ 111 ]

Si bien la industria ha estandarizado VoLTE, los primeros despliegues de LTE obligaron a los operadores a introducir la conmutación de circuitos como medida provisional. Al realizar o recibir una llamada de voz en una red o dispositivo que no sea compatible con VoLTE, los teléfonos LTE recurrirán a las antiguas redes 2G o 3G durante la duración de la llamada.

Calidad de voz mejorada

Para garantizar la compatibilidad, 3GPP exige al menos el códec AMR-NB (banda estrecha), pero el códec de voz recomendado para VoLTE es Adaptive Multi-Rate Wideband , también conocido como HD Voice . Este códec es obligatorio en las redes 3GPP que admiten un muestreo de 16  kHz. [ 112 ]

Fraunhofer IIS ha propuesto y demostrado "Full-HD Voice", una implementación del códec AAC-ELD (Advanced Audio Coding – Enhanced Low Delay) para teléfonos LTE. [ 113 ] Mientras que los códecs de voz anteriores para teléfonos móviles solo admitían frecuencias de hasta 3,5 kHz y los servicios de audio de banda ancha que se lanzarían próximamente , denominados HD Voice, hasta 7 kHz, Full-HD Voice admite todo el rango de ancho de banda de 20 Hz a 20 kHz. Sin embargo, para que las llamadas de extremo a extremo de Full-HD Voice tengan éxito, tanto los teléfonos del emisor como los del receptor, así como las redes, deben ser compatibles con la función. [ 114 ]     

bandas de frecuencia

El estándar LTE abarca una gama de muchas bandas diferentes, cada una de las cuales se designa mediante una frecuencia y un número de banda:

  • América del Norte – 600, 700, 850, 1700, 1900, 2300, 2500, 2600, 3500, 5000 MHz (bandas 2, 4, 5, 7, 12, 13, 14, 17, 25, 26, 28, 29, 30, 38, 40, 41, 42, 43, 46, 48, 66, 71)  
  • América Central, América del Sur y el Caribe – 600, 700, 800, 850, 900, 1700, 1800, 1900, 2100, 2300, 2500, 2600, 3500, 5000 MHz (bandas 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 12, 13, 14, 17, 20, 25, 26, 28, 29, 38, 40, 41, 42, 43, 46, 48, 66, 71)  
  • Europa – 450, 700, 800, 900, 1500, 1800, 2100, 2300, 2600, 3500, 3700 MHz (bandas 1, 3, 7, 8, 20, 22, 28, 31, 32, 38, 40, 42, 43) [ 115 ] [ 116 ]  
  • Asia – 450, 700, 800, 850, 900, 1500, 1800, 1900, 2100, 2300, 2500, 2600, 3500 MHz (bandas 1, 3, 5, 7, 8, 11, 18, 19, 20, 21, 26, 28, 31, 38, 39, 40, 41, 42) [ 117 ]  
  • África – 700, 800, 850, 900, 1800, 2100, 2300, 2500, 2600 MHz (bandas 1, 3, 5, 7, 8, 20, 28, 40, 41)  
  • Oceanía (incl. Australia [ 118 ] [ 119 ] y Nueva Zelanda [ 120 ] ) – 700, 850, 900, 1800, 2100, 2300, 2600 MHz (bandas 1, 3, 5, 7, 8, 28, 40)  

Por lo tanto, es posible que los teléfonos de un país no funcionen en otros. Los usuarios necesitarán un teléfono compatible con múltiples bandas para usar el servicio de roaming internacional.

Patentes

Según la base de datos de derechos de propiedad intelectual (DPI) del Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) , a marzo de 2012, unas 50 empresas habían declarado poseer patentes esenciales que cubren el estándar LTE. [ 121 ] Sin embargo, el ETSI no ha investigado la veracidad de las declaraciones, [ 121 ] por lo que «cualquier análisis de patentes esenciales de LTE debería tener en cuenta más que las declaraciones del ETSI». [ 122 ] Estudios independientes han encontrado que entre el 3,3 y el 5 por ciento de todos los ingresos de los fabricantes de teléfonos móviles se gastan en patentes esenciales del estándar. Esto es menor que las tasas publicadas combinadas, debido a acuerdos de licencia de tarifa reducida, como la licencia cruzada. [ 123 ] [ 124 ] [ 125 ]

Véase también

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Lecturas adicionales

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  • Beaver, Paul, " ¿Qué es TD-LTE? ", RF&Microwave Designline, septiembre de 2011.
  • E. Dahlman, H. Ekström, A. Furuskär, Y. Jading, J. Karlsson, M. Lundevall y S. Parkvall, "Evolución a largo plazo de la 3G : conceptos de interfaz de radio y evaluación del rendimiento", Conferencia de Tecnología Vehicular (VTC) de la IEEE, primavera de 2006, Melbourne, Australia, mayo de 2006. 
  • Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld, Per Beming, 3G Evolution – HSPA y LTE para banda ancha móvil  , 2.ª edición, Academic Press, 2008, ISBN 978-0-12-374538-5
  • Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld, 4G - LTE/LTE-Advanced para banda ancha móvil  , Academic Press, 2011, ISBN 978-0-12-385489-6
  • Sajal K. Das, John Wiley & Sons (abril de 2010): Diseño de teléfonos móviles , ISBN 978-0-470-82467-2.
  • Sajal K. Das, John Wiley & Sons (abril de 2016): Diseño de receptores de terminales móviles: LTE y LTE-Advanced , ISBN 978-1-1191-0730-9.
  • H. Ekström, A. Furuskär, J. Karlsson, M. Meyer, S. Parkvall, J. Torsner y M. Wahlqvist, "Soluciones técnicas para la evolución a largo plazo de 3G", IEEE Commun. revista , vol. 44, núm. 3, marzo de 2006, págs.  38–45
  • Mustafa Ergen, Banda ancha móvil: incluyendo WiMAX y LTE , Springer, Nueva York, 2009
  • K. Fazel y S. Kaiser, Sistemas multicarrier y de espectro ensanchado: De OFDM y MC-CDMA a LTE y WiMAX , 2.ª edición, John Wiley & Sons, 2008, ISBN 978-0-470-99821-2
  • Dan Forsberg, Günther Horn, Wolf-Dietrich Moeller, Valtteri Niemi, Seguridad LTE , Segunda edición, John Wiley & Sons Ltd, Chichester 2013, ISBN 978-1-118-35558-9
  • Borko Furht, Syed A. Ahson, Evolución a largo plazo: Tecnología de radio y celular LTE de 3GPP , CRC Press, 2009, ISBN 978-1-4200-7210-5
  • Chris Johnson, LTE en BULLETS , CreateSpace, 2010, ISBN 978-1-4528-3464-1
  • F. Khan, LTE para banda ancha móvil 4G : tecnologías de interfaz aérea y rendimiento  , Cambridge University Press, 2009
  • Guowang Miao , Jens Zander, Ki Won Sung y Ben Slimane, Fundamentos de redes de datos móviles , Cambridge University Press, 2016, ISBN 1107143217
  • Stefania Sesia, Issam Toufik y Matthew Baker, LTE – La evolución a largo plazo de UMTS: De la teoría a la práctica  , Segunda edición que incluye la versión 10 para LTE-Advanced, John Wiley & Sons, 2011, ISBN 978-0-470-66025-6
  • Gautam Siwach, Amir Esmailpour, "Vulnerabilidad potencial de seguridad LTE y mejoras de algoritmos", Conferencia canadiense de ingeniería eléctrica e informática del IEEE (IEEE CCECE), Toronto, Canadá, mayo de 2014
  • SeungJune Yi, SungDuck Chun, YoungDae lee, SungJun Park, SungHoon Jung, Protocolos de radio para LTE y LTE-Advanced , Wiley, 2012, ISBN 978-1-118-18853-8
  • Y. Zhou, Z. Lei y SH Wong, Evaluación del rendimiento de la movilidad en redes heterogéneas 3GPP, 79.ª Conferencia de Tecnología Vehicular IEEE (VTC Spring), Seúl, 2014, págs.  1-5.
  • Página principal de LTE del sitio web de 3GPP
  • Preguntas frecuentes sobre LTE
  • Una introducción sencilla al enlace descendente LTE
  • LTE-3GPP.info: decodificador de mensajes LTE en línea totalmente compatible con la versión 14.
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