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LTE (telecomunicaciones)

En telecomunicaciones , la evolución a largo plazo ( LTE ) es un estándar de comunicación inalámbrica de banda ancha para dispositivos móviles y terminales de datos, basado en los estándares GSM / EDGE y UMTS / HSPA . Mejora la capacidad y velocidad de esos estándares mediante el uso de una interfaz de radio diferente y mejoras en la red central. [1] [2] LTE es la ruta de actualización para operadores con redes GSM/UMTS y redes CDMA2000 . Debido a que las frecuencias y bandas de LTE difieren de un país a otro, solo los teléfonos multibanda pueden usar LTE en todos los países donde es compatible.

Terminología

El estándar es desarrollado por 3GPP (Proyecto de Asociación de Tercera Generación) y se especifica en su serie de documentos de la Versión 8, con mejoras menores descritas en la Versión 9. LTE también se llama 3.95G y se ha comercializado como 4G LTE y 4G Avanzado ; [ cita necesaria ] pero la versión original no cumplía con los criterios técnicos de un servicio inalámbrico 4G , como se especifica en la serie de documentos 3GPP Versiones 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 , el acceso evolucionado a paquetes de alta velocidad y LTE aportan a las tecnologías 3G originales, el UIT-R decidió posteriormente que LTE y las tecnologías antes mencionadas pueden denominarse tecnologías 4G. [3] El estándar LTE Advanced satisface formalmente los requisitos del ITU-R para ser considerado IMT-Advanced. [4] Para diferenciar LTE Advanced y WiMAX-Advanced de las tecnologías 4G actuales, la UIT ha definido esta última como "True 4G". [5] [6]

Descripción general

La Torre LTE en Argentina.
El logotipo no oficial de LTE
Un teléfono Android que muestra conexión LTE
Módem Samsung LTE de marca Telia
Módem Huawei 4G+
HTC ThunderBolt , el segundo smartphone LTE disponible comercialmente

LTE significa Long-Term Evolution [7] y es una marca registrada propiedad del ETSI (Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones) para la tecnología de comunicación de datos inalámbrica y un desarrollo de los estándares GSM/UMTS. Sin embargo, otras naciones y empresas sí 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 y modulaciones DSP (procesamiento de señales digitales) que se desarrollaron alrededor del cambio de milenio. Otro objetivo era rediseñar y simplificar la arquitectura de red hasta convertirla en 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 redes 2G y 3G, por lo que debe funcionar en un espectro de radio independiente .

La idea de LTE fue propuesta por primera vez en 1998, con el uso de la técnica de acceso radio COFDM en sustitución del CDMA y estudiando su uso Terrestre en la banda L en 1428 MHz (TE) En 2004 por la japonesa NTT Docomo , con estudios sobre el estándar. comenzó oficialmente en 2005. [8] 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 garantizar la introducción global de la tecnología lo más rápido posible. [9] [10]

El estándar LTE se finalizó en diciembre de 2008, y TeliaSonera lanzó el primer servicio LTE disponible públicamente 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 de América del Norte, siendo el Samsung SCH-r900 el primer teléfono móvil LTE del mundo a partir del 21 de septiembre de 2010, [11] [12] y el Samsung Galaxy Indulge el primer teléfono inteligente LTE del mundo a partir del 21 de septiembre de 2010. el 10 de febrero de 2011, [13] [14] ambos ofrecidos por MetroPCS , y el HTC ThunderBolt ofrecido por Verizon a partir del 17 de marzo fue el segundo teléfono inteligente LTE que se vendió comercialmente. [15] [16] 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 "LTE Rocket stick", seguido de cerca por los dispositivos móviles de tanto HTC como Samsung. [17] Inicialmente, los operadores CDMA planearon actualizarse a estándares rivales llamados UMB y WiMAX , pero los principales operadores CDMA (como Verizon , Sprint y MetroPCS en los 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) han anunciado que, en cambio, tienen la intención de migrar a LTE. La próxima versión de LTE es LTE Advanced , que se estandarizó en marzo de 2011. [18] Los servicios comenzaron en 2013. [19] Una evolución adicional conocida como LTE Advanced Pro se aprobó en el año 2015. [20]

La especificación LTE proporciona velocidades máximas de enlace descendente de 300 Mbit/s, velocidades máximas de enlace ascendente de 75 Mbit/s y disposiciones de 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 transmisiones de difusión y multidifusión. LTE admite anchos de banda de portadora escalables , de 1,4  MHz a 20 MHz y admite duplexación por división de frecuencia (FDD) y duplexación por división de tiempo (TDD). La arquitectura de red basada en IP, denominada Evolved Packet Core (EPC), diseñada para reemplazar la GPRS Core Network , admite transferencias fluidas de voz y datos a torres de telefonía celular con tecnología de red más antigua, como GSM , UMTS y CDMA2000 . [21] La arquitectura más simple da como resultado costos operativos más bajos (por ejemplo, cada celda E-UTRA admitirá hasta cuatro veces la capacidad de datos y voz admitida por HSPA [22] ).

Historia

Cronograma de desarrollo del estándar 3GPP

Estándares de redes celulares y cronograma de generación.

Cronograma de adopción del operador

Se puede esperar que la mayoría de los operadores que admiten redes GSM o HSUPA actualicen sus redes a LTE en algún momento. Puede encontrarse una lista completa de contratos comerciales en: [59]

La siguiente es una lista de los 10 principales países/territorios según la cobertura 4G LTE medida por OpenSignal.com en febrero/marzo de 2019. [70] [71]

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

LTE-TDD y LTE-FDD

Long-Term Evolution Time-Division Duplex ( LTE-TDD ), también conocido como TDD LTE, es una tecnología y un estándar de telecomunicaciones 4G desarrollado conjuntamente por una coalición internacional de empresas, incluidas China Mobile , Datang Telecom , Huawei , ZTE , Nokia . Soluciones y Redes , Qualcomm , Samsung y ST-Ericsson . Es una de las dos tecnologías de transmisión de datos móviles del estándar tecnológico Long-Term Evolution (LTE), siendo la otra la Long-Term Evolution Frequency-Division Duplex ( LTE-FDD ). Si bien algunas empresas se refieren a LTE-TDD como "TD-LTE" para estar familiarizados con TD-SCDMA , no hay ninguna referencia a esa abreviatura en ninguna parte de las especificaciones 3GPP. [72] [73] [74]

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 utiliza frecuencias emparejadas para cargar y descargar datos, [ 75] LTE-TDD utiliza una única frecuencia, alternando entre carga y descarga de datos a través del tiempo. [76] [77] La ​​relación entre cargas y descargas en una red LTE-TDD se puede cambiar dinámicamente, dependiendo de si es necesario enviar o recibir más datos. [78] LTE-TDD y LTE-FDD también funcionan en diferentes bandas de frecuencia, [79] donde LTE-TDD funciona mejor en frecuencias más altas y LTE-FDD funciona mejor en frecuencias más bajas. [80] Las frecuencias utilizadas para LTE-TDD oscilan entre 1850 MHz y 3800 MHz, y se utilizan varias bandas diferentes. [81] El espectro LTE-TDD es generalmente más barato de acceder y tiene menos tráfico. [79] Además, las bandas para LTE-TDD se superponen con las utilizadas para WiMAX , que se pueden actualizar fácilmente para admitir LTE-TDD. [79]

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 hace posible que los mismos conjuntos de chips y redes utilicen ambas versiones de LTE. [79] [82] Varias empresas producen chips o dispositivos móviles de modo dual, incluidas Samsung y Qualcomm , [83] [84] mientras que los operadores CMHK y Hi3G Access han desarrollado redes de modo dual en Hong Kong y Suecia, respectivamente. [85]

Historia de LTE-TDD

La creación de LTE-TDD implicó una coalición de empresas internacionales que trabajaron para desarrollar y probar la tecnología. [86] China Mobile fue uno de los primeros defensores de LTE-TDD, [79] [87] junto con otras empresas como Datang Telecom [86] y Huawei , que trabajaron para implementar redes LTE-TDD y luego desarrollaron tecnología que permitía LTE-TDD. Equipos para operar en espacios en blanco : espectros de frecuencia entre estaciones de televisión abierta. [73] [88] Intel también participó en el desarrollo, estableciendo un laboratorio de interoperabilidad LTE-TDD con Huawei en China, [89] así como con ST-Ericsson , [79] Nokia, [79] y Nokia Siemens (ahora Nokia Solutions and Networks ), [73] que desarrolló estaciones base LTE-TDD que aumentaron la capacidad en un 80 por ciento y la cobertura en un 40 por ciento. [90] Qualcomm también participó, desarrollando el primer chip multimodo del mundo, combinando LTE-TDD y LTE-FDD, junto con HSPA y EV-DO. [84] Accelleran, una empresa belga, también ha trabajado en la construcción de pequeñas células para redes LTE-TDD. [91]

Las pruebas de la tecnología LTE-TDD comenzaron ya en 2010, con Reliance Industries y Ericsson India realizando pruebas de campo de LTE-TDD en India , logrando velocidades de descarga de 80 megabits por segundo y velocidades de carga de 20 megabits por segundo. [92] En 2011, China Mobile inició pruebas de la tecnología en seis ciudades. [73]

Aunque inicialmente se consideró una tecnología utilizada solo por unos pocos países, incluidos China e India, [93] en 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. [73] A mediados de ese año, 26 redes en todo el mundo estaban realizando pruebas de la tecnología. [74] La Iniciativa Global LTE-TDD (GTI) también se inició en 2011, con los socios fundadores China Mobile, Bharti Airtel , SoftBank Mobile , Vodafone , Clearwire , Aero2 y E-Plus . [94] En septiembre de 2011, Huawei anunció que se asociaría con el proveedor de telefonía móvil polaco Aero2 para desarrollar una red combinada LTE-TDD y LTE-FDD en Polonia, [95] y en abril de 2012, ZTE Corporation había trabajado para implementar LTE de prueba o comercial. -Redes TDD para 33 operadores en 19 países. [85] A finales de 2012, Qualcomm trabajó intensamente para implementar 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. [84]

En Japón , SoftBank Mobile lanzó servicios LTE-TDD en febrero de 2012 con el nombre Advanced eXtended Global Platform (AXGP) y se comercializó como SoftBank 4G (ja). La banda AXGP se utilizó anteriormente para el servicio PHS de Willcom y, después de que se suspendiera PHS en 2010, la banda PHS se reutilizó para el servicio AXGP. [96] [97]

En EE.UU., Clearwire planeó implementar LTE-TDD, y el fabricante de chips Qualcomm acordó soportar las frecuencias de Clearwire en sus conjuntos de chips LTE multimodo. [98] Con la adquisición de Clearwire por parte de Sprint en 2013, [75] [99] el operador comenzó a utilizar estas frecuencias para el servicio LTE en redes construidas por Samsung , Alcatel-Lucent y Nokia . [100] [101]

En marzo de 2013, existían 156 redes comerciales 4G LTE, incluidas 142 redes LTE-FDD y 14 redes LTE-TDD. [86] En noviembre de 2013, el gobierno de Corea del Sur planeó permitir un cuarto operador inalámbrico en 2014, que proporcionaría servicios LTE-TDD, [77] y en diciembre de 2013, se otorgaron licencias LTE-TDD a los tres operadores móviles de China. permitiendo el despliegue comercial de servicios 4G LTE. [102]

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. [103] El mes siguiente, Nokia Solutions and Networks y Sprint anunciaron que habían demostrado velocidades de rendimiento de 2,6 gigabits por segundo utilizando una red LTE-TDD, superando el récord anterior de 1,6 gigabits por segundo. [104]

Características

Gran parte del estándar LTE aborda la actualización de 3G UMTS a lo que eventualmente será la tecnología de comunicaciones móviles 4G . Una gran parte del trabajo tiene como objetivo simplificar la arquitectura del sistema, a medida que pasa de la red combinada de circuito UMTS + conmutación de paquetes existente a un sistema de arquitectura plana totalmente IP. E-UTRA es la interfaz aérea de LTE. Sus principales características son:

Llamadas de voz

cs domLTE CSFB a interconexiones de red GSM/UMTS

El estándar LTE solo admite conmutación de paquetes con su red totalmente IP. Las llamadas de voz en GSM, UMTS y CDMA2000 son conmutadas por circuitos , por lo que con la adopción de LTE, los operadores tendrán que rediseñar su red de llamadas de voz. [106] Surgieron cuatro enfoques diferentes:

Voz sobre LTE (VoLTE)
Respaldo conmutado por circuito (CSFB)
En este enfoque, LTE simplemente proporciona servicios de datos, y cuando se debe iniciar o recibir una llamada de voz, volverá al dominio de conmutación de circuitos. Al utilizar 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 retraso en el establecimiento de la llamada.
Voz simultánea y LTE (SVLTE)
En este enfoque, el teléfono funciona simultáneamente en los modos LTE y de conmutación de circuitos, proporcionando el modo LTE servicios de datos y el modo de conmutación de circuitos el servicio de voz. Se trata de una solución basada únicamente en el terminal, que no tiene requisitos especiales en la red y tampoco requiere el despliegue de IMS . La desventaja de esta solución es que el teléfono puede resultar caro con un alto consumo de energía.
Continuidad de llamada de voz de radio única (SRVCC)

Un enfoque adicional que no es iniciado por los operadores es el uso de servicios de contenido over-the-top (OTT), utilizando aplicaciones como Skype y Google Talk para proporcionar servicio de voz LTE. [107]

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 red central, llevó a varios operadores a promover VoLGA (Voice over LTE Generic Access) como una solución provisional. [108] 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 a través de los cuales un teléfono móvil puede realizar llamadas de voz a través de la conexión privada a Internet de un cliente, generalmente a través de LAN inalámbrico. 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. Es posible que VoLTE requiera continuidad de llamada de voz de radio única (SRVCC) para poder realizar sin problemas una transferencia a una red 2G o 3G en caso de mala calidad de la señal LTE. [109]

Si bien la industria se ha estandarizado en VoLTE, las primeras implementaciones de LTE requirieron que los operadores introdujeran un respaldo de conmutación de circuitos como medida provisional. Al realizar o recibir una llamada de voz en una red o dispositivo no habilitado para 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 el Adaptive Multi-Rate Wideband , también conocido como HD Voice . Este códec es obligatorio en redes 3GPP que admiten muestreo de 16 kHz. [110]

Fraunhofer IIS ha propuesto y demostrado "Full-HD Voice", una implementación del códec AAC-ELD (Advanced Audio Coding – Enhanced Low Delay) para teléfonos LTE. [111] Mientras que los códecs de voz de teléfonos móviles anteriores solo admitían frecuencias de hasta 3,5 kHz y los próximos servicios de audio de banda ancha 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 voz Full-HD de extremo a extremo tengan éxito, tanto los teléfonos de la persona que llama como del destinatario, así como las redes, deben admitir la función. [112]

Bandas de frecuencia

El estándar LTE cubre una variedad de bandas diferentes, cada una de las cuales está designada por una frecuencia y un número de banda:

Como resultado, es posible que los teléfonos de un país no funcionen en otros países. Los usuarios necesitarán un teléfono con capacidad multibanda para realizar roaming internacional.

Patentes

Según la base de datos de derechos de propiedad intelectual (IPR) del Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI ), alrededor de 50 empresas han declarado, hasta marzo de 2012, poseer patentes esenciales que cubren el estándar LTE. [119] Sin embargo, el ETSI no ha realizado ninguna investigación sobre la exactitud de las declaraciones, [119] por lo que "cualquier análisis de las patentes LTE esenciales debería tener en cuenta algo más que las declaraciones del ETSI". [120] Estudios independientes han encontrado que alrededor del 3,3 al 5 por ciento de todos los ingresos de los fabricantes de teléfonos móviles se gastan en patentes estándar esenciales. Esto es menor que las tarifas publicadas combinadas, debido a acuerdos de licencia de tarifa reducida, como las licencias cruzadas. [121] [122] [123]

Ver también

Referencias

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Otras lecturas

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