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LTE (telecomunicaciones)

En telecomunicaciones , la evolución a largo plazo ( LTE ) es un estándar para la comunicación de banda ancha inalámbrica 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 los operadores con redes GSM/UMTS y redes CDMA2000 . Debido a que las frecuencias y bandas LTE difieren de un país a otro, solo los teléfonos multibanda pueden usar LTE en todos los países donde se admite.

Terminología

El estándar es desarrollado por el 3GPP (Proyecto de Asociación de 3ª Generación) y se especifica en su serie de documentos Release 8, con mejoras menores descritas en Release 9. LTE también se denomina 3.95G y se ha comercializado como 4G LTE y Advanced 4G ; [ cita requerida ] 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 denominarse tecnologías 4G. [3] El estándar LTE Advanced satisface formalmente los requisitos de ITU-R para ser considerado IMT-Advanced. [4] Para diferenciar LTE Advanced y WiMAX-Advanced de las tecnologías 4G actuales, la UIT ha definido estas últimas como "4G real". [5] [6]

Descripción general

Torre LTE en Argentina.
Logotipo no oficial
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 en el mercado

LTE significa Long-Term Evolution [7] y es una marca registrada propiedad de ETSI (European Telecommunications Standards Institute) para la tecnología de comunicaciones de datos inalámbricas y un desarrollo de los estándares GSM/UMTS. Sin embargo, otras naciones y compañías sí juegan un papel activo en el proyecto LTE. El objetivo de LTE era aumentar la capacidad y velocidad de las redes de datos inalámbricas utilizando nuevas técnicas y modulaciones DSP (procesamiento de señal digital) que se desarrollaron alrededor del cambio de milenio. Otro objetivo era el rediseño y 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 de radio separado .

La idea de LTE fue propuesta por primera vez en 1998, con el uso de la técnica de acceso por radio COFDM para reemplazar a CDMA y estudiando su uso terrestre en la banda L a 1428 MHz (TE) en 2004 por NTT Docomo de Japón , y los estudios sobre el estándar comenzaron 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 asegurar la introducción global de la tecnología lo más rápido posible. [9] [10]

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 principales operadores norteamericanos también lanzaron servicios LTE, 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 10 de febrero de 2011, [13] [14] ambos ofrecidos por MetroPCS , y el HTC ThunderBolt ofrecido por Verizon a partir del 17 de marzo siendo el segundo teléfono inteligente LTE en ser vendido 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 dispositivos móviles de HTC y Samsung. [17] Inicialmente, los operadores CDMA planearon actualizar 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 en cambio que 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] La evolución adicional conocida como LTE Advanced Pro se aprobó en el año 2015. [20]

La especificación LTE proporciona velocidades pico de enlace descendente de 300 Mbit/s, velocidades pico 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 por radio . LTE tiene la capacidad de gestionar móviles de rápido movimiento y admite transmisiones 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 transferencias sin problemas tanto de voz como de datos a torres de telefonía móvil con tecnología de red más antigua, como GSM , UMTS y CDMA2000 . [21] La arquitectura más sencilla 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 [22] ).

Historia

Cronograma de desarrollo del estándar 3GPP

Estándares de redes celulares y cronograma de generación

Cronograma de adopción por parte de los operadores

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

La siguiente es una lista de los 10 principales países/territorios por cobertura 4G LTE según mediciones de 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 4G LTE .

LTE-TDD y LTE-FDD

LTE-TDD ( Long-Term Evolution Time-Division Duplex ), también conocido como TDD LTE, es una tecnología y un estándar de telecomunicaciones 4G desarrollado conjuntamente 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 de tecnología 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" para familiarizarse con TD-SCDMA , no hay ninguna referencia a esa abreviatura en ninguna parte de las especificaciones 3GPP. [72] [73] [74]

Existen 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 sola frecuencia, alternando entre la 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 se necesita enviar o recibir más datos. [78] LTE-TDD y LTE-FDD también operan en diferentes bandas de frecuencia, [79] con LTE-TDD funcionando mejor en frecuencias más altas, y LTE-FDD funcionando mejor en frecuencias más bajas. [80] Las frecuencias utilizadas para LTE-TDD varían de 1850 MHz a 3800 MHz, con varias bandas diferentes en uso. [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 soportar 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 involucró a 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 que los equipos LTE-TDD operaran en espacios blancos (espectros de frecuencia entre estaciones de transmisión de TV). [73] [88] Intel también participó en el desarrollo, estableciendo un laboratorio de interoperabilidad LTE-TDD con Huawei en China, [89] así como ST-Ericsson , [79] Nokia, [79] y Nokia Siemens (ahora Nokia Solutions and Networks ), [73] que desarrollaron 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, que combina LTE-TDD y LTE-FDD, junto con HSPA y EV-DO. [84] Accelleran, una empresa belga, también ha trabajado en la construcción de pequeñas celdas para redes LTE-TDD. [91]

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 , logrando velocidades de descarga de 80 megabits por segundo y velocidades de carga de 20 megabits por segundo. [92] En 2011, China Mobile comenzó a realizar pruebas de la tecnología en seis ciudades. [73]

Aunque inicialmente se consideró una tecnología utilizada por sólo unos pocos países, incluidos China e India, [93] 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. [73] Para mediados de ese año, 26 redes en todo el mundo estaban realizando pruebas de la tecnología. [74] El Global LTve (GTI) también se inició en 2011, con 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 móvil polaco Aero2 para desarrollar una red combinada LTE-TDD y LTE-FDD en Polonia, [95] y para abril de 2012, ZTE Corporation había trabajado para implementar redes LTE-TDD de prueba o comerciales para 33 operadores en 19 países. [85] A fines de 2012, Qualcomm trabajó intensamente para implementar una red LTE-TDD comercial 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 bajo 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 PHS se discontinuara en 2010, la banda PHS se reutilizó para el servicio AXGP. [96] [97]

En los EE. UU., Clearwire planeó implementar LTE-TDD, y el fabricante de chips Qualcomm acordó respaldar 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 usar 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, lo que permitió 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 . Gran parte del trabajo está dirigido a simplificar la arquitectura del sistema, a medida que pasa de la red combinada de conmutación de paquetes y circuitos UMTS existente a un sistema de arquitectura plana totalmente IP. E-UTRA es la interfaz aérea de LTE. Sus principales características son:

Llamadas de voz

Interconexiones de red CSFB a GSM/UMTS de cs domLTE

El estándar LTE sólo admite conmutación de paquetes con su red totalmente IP. Las llamadas de voz en GSM, UMTS y CDMA2000 se realizan mediante conmutación de 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)
Circuito conmutado de reserva (CSFB)
En este enfoque, LTE solo proporciona servicios de datos y, cuando se inicia o se recibe una llamada de voz, se recurrirá 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 proporcionar servicios rápidamente. Sin embargo, la desventaja es que el establecimiento de la llamada demora más tiempo.
Voz simultánea y LTE (SVLTE)
En este enfoque, el teléfono funciona simultáneamente en los modos LTE y de conmutación de circuitos, siendo el modo LTE el que proporciona los servicios de datos y el modo de conmutación de circuitos el que proporciona los servicios de voz. Se trata de una solución basada únicamente en el teléfono, que no tiene requisitos especiales en cuanto a la red y tampoco requiere la implementación de IMS . La desventaja de esta solución es que el teléfono puede resultar caro debido al alto consumo de energía.
Continuidad de llamada de voz por 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 promotores 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 que varios operadores promovieran VoLGA (Voice over LTE Generic Access) como una solución provisional. [108] La idea era utilizar los mismos principios que GAN (Generic Access Network, también conocida como UMA o Unlicensed Mobile Access), que define los protocolos a través de los cuales un teléfono móvil puede realizar llamadas de voz a través de la conexión a Internet privada de un cliente, normalmente 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 la continuidad de llamadas de voz por 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 sistema de conmutación de circuitos como medida provisoria. 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 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 redes 3GPP que admiten un 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 móviles 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 móviles del que llama como del receptor, así como las redes, tienen que admitir la función. [112]

Bandas de frecuencia

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

Como resultado, los teléfonos de un país pueden no funcionar 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 (DPI) del Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) , unas 50 empresas han declarado, a fecha de 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 patentes esenciales de LTE debería tener en cuenta más que las declaraciones del ETSI". [120] Estudios independientes han descubierto 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 estándar. Esto es menos que las tasas publicadas combinadas, debido a acuerdos de licencia de tasa reducida, como las licencias cruzadas. [121] [122] [123]

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

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