📄 4G

(Fourth Generation Mobile Network)

🔹 Общее описание

4G (четвёртое поколение мобильной связи) — это стандарт мобильной передачи данных, обеспечивающий высокую скорость передачи информации, низкие задержки и поддержку современных мультимедийных приложений. Основная цель 4G — обеспечение устойчивого высокоскоростного интернета для мобильных устройств.

Стандарт: IMT-Advanced (International Mobile Telecommunications-Advanced)
Разработчик: ITU (Международный союз электросвязи), 3GPP
Первое внедрение: 2009 год (США, Скандинавия)
Основные технологии: LTE, WiMAX (менее распространён)
Скорость передачи данных:
LTE Cat.1–Cat.20: от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с
Теоретическая пиковая скорость (LTE Advanced): до 1 Гбит/с

🔹 Основные стандарты 4G

Стандарт	Разработчик / организация	Особенности
LTE (Long Term Evolution)	3GPP	Наиболее распространённый стандарт 4G
WiMAX (IEEE 802.16m)	IEEE	Альтернативный стандарт, менее популярен

🔹 Архитектура сети LTE (на примере)

Основные компоненты:

Компонент	Описание
UE (User Equipment)	Пользовательское оборудование (смартфон, модем)
eNodeB (evolved Node B)	Усовершенствованная базовая станция
EPC (Evolved Packet Core)	Ядро сети LTE, включает:
MME (Mobility Management Entity)	Управление мобильностью пользователя
SGW (Serving Gateway)	Передача данных между eNodeB и PGW
PGW (PDN Gateway)	Шлюз к внешним сетям (интернет)
HSS (Home Subscriber Server)	Хранение информации о пользователе

🔹 Технологии и расширения 4G

Технология	Полное название	Описание
LTE	Long Term Evolution	Базовая технология 4G
LTE-A	LTE-Advanced	Улучшенная версия LTE, поддержка агрегации несущих (CA), MIMO, CoMP
VoLTE	Voice over LTE	Качественная голосовая связь через IP-сеть
Carrier Aggregation (CA)	Агрегация несущих	Объединение нескольких частотных диапазонов для увеличения скорости
MIMO	Multiple Input Multiple Output	Использование нескольких антенн для повышения качества и скорости передачи
TDD/FDD	Time Division Duplex / Frequency Division Duplex	Режимы дуплексной передачи данных

🔹 Преимущества 4G

Высокая скорость передачи данных
Низкая задержка (латентность)
Поддержка HD-видео, стриминга, онлайн-игр
Устойчивое соединение даже на высокой скорости (например, в поезде)
Поддержка VoLTE и IMS (IP-телекоммуникации)
Энергоэффективность и масштабируемость

🔹 Ограничения 4G

Зависит от плотности инфраструктуры (вышки, антенны)
Чувствителен к препятствиям (здания, леса)
Требует значительного радиочастотного спектра
Выше энергопотребление по сравнению с 2G/3G

🔹 Примеры использования

Сфера применения	Примеры
Интернет в смартфонах	Веб-серфинг, стриминг видео (YouTube, Netflix), онлайн-игры
Мобильный офис	Видеоконференции, облачные сервисы, удалённая работа
IoT и M2M	Удалённые камеры, умные счетчики, телематика
Транспорт	Мобильные роутеры, беспроводной интернет в автомобилях
Образование и здравоохранение	Телемедицина, онлайн-обучение

🔹 AT-команды для работы с 4G-модемами

Для управления 4G-модемами (например, Huawei E3372, Telit, Quectel, Sierra Wireless) используются следующие команды:

AT              # Проверка связи
AT+CGMI         # Производитель
AT+CGMM         # Модель
AT+CIMI         # IMSI номер SIM-карты
AT+CSQ          # Уровень сигнала
AT+COPS?        # Информация о сети
AT+CREG?        # Регистрация в сети
AT+CGATT?       # Прикрепление к пакетной сети
AT+CGACT        # Активация контекста PDP
AT+HTTPACTION   # HTTP-запросы
AT+CIPSTART     # TCP/UDP-соединение
AT+CIPSEND      # Отправка данных

🔹 Скорости и категории LTE

Категория LTE	Downlink (Мбит/с)	Uplink (Мбит/с)	Используемые технологии
Cat.1	10	5	QPSK, 1x DL/UL slot
Cat.3	100	50	64-QAM, 2x DL/UL slot
Cat.4	150	75	MIMO 2x2
Cat.6	300	50	Carrier Aggregation, DL 2CC
Cat.9	450	150	DL 3CC, 2x2 MIMO
Cat.12	600	150	DL 3CC, 64-QAM
Cat.16	1000	150	DL 4CC, 256-QAM

🔹 Отключение 4G в будущем

На данный момент 4G активно развивается и является основным стандартом во многих странах. Однако с развитием 5G, некоторые операторы начинают рассматривать возможность постепенного переключения с 4G на 5G NSA (Non-Standalone) и SA (Standalone).

Страна	Состояние 4G
США	Функционирует, развивается
Европа	Функционирует, развивается
Россия	Функционирует, развивается
Южная Корея	Развивается вместе с 5G
Китай	Функционирует, массовое развертывание 5G