Kai 2009 metais pirmieji 4G tinklai pradėjo veikti komerciniu mastu, daugelis žmonių dar nežinojo, kad jų kišenėje esantis telefonas netrukus taps tikru kompiuteriu. 4G technologija ne tik pagreitino internetą – ji iš esmės pakeitė mūsų gyvenimo būdą, leisdama žiūrėti filmus kelionėje, dirbti iš bet kurios vietos ir bendrauti vaizdo skambučiais taip, tarsi būtume šalia.
Kas slypi už 4G pavadinimo
4G reiškia ketvirtosios kartos mobilųjį ryšį, tačiau šis pavadinimas šiek tiek klaidinantis. Tikrasis 4G standartas buvo toks ambicingas, kad pirmieji „4G” tinklai iš tikrųjų buvo tik patobulinta 3G versija. Tikrasis 4G turėjo užtikrinti 100 Mbps greitį judantiems objektams ir net 1 Gbps stacionariems įrenginiams.
Realybėje tai, ką mes vadiname 4G, dažniausiai yra LTE (Long Term Evolution) technologija. LTE buvo sukurta kaip tiltas tarp 3G ir tikrojo 4G, bet ji tapo tokia populiari ir efektyvi, kad daugelis operatorių ją ir vadina 4G. Vėliau atsirado LTE Advanced, kuri jau atitiko tikruosius 4G standartus.
Pagrindinė 4G technologijos ypatybė – ji naudoja tik IP protokolą duomenų perdavimui. Skirtingai nuo ankstesnių kartų, kur balso skambučiai ir duomenys buvo perduodami skirtingais būdais, 4G viską paverčia į duomenis. Tai reiškia, kad net jūsų balso skambutis yra konvertuojamas į skaitmeninius duomenis ir siunčiamas internetu.
Kaip 4G perduoda duomenis tokiu greičiu
4G technologijos širdis – OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) metodas. Įsivaizduokite automagistralę su daugybe juostų. Vietoj to, kad kiekvienas automobilis (duomenų paketas) važiuotų viena juosta nuo pradžios iki galo, OFDMA leidžia automobiliams keisti juostas ir naudoti kelias juostas vienu metu.
Praktiškai tai veikia taip: jūsų duomenys yra suskaidomi į mažus gabalėlius ir siunčiami skirtingais dažniais vienu metu. Bazinė stotis gauna šiuos gabalėlius ir juos sujungia atgal. Šis metodas leidžia daug efektyviau naudoti turimas radijo bangas ir pasiekti didesnį greitį.
MIMO (Multiple Input Multiple Output) technologija dar labiau padidina greitį. Ji naudoja kelias antenas ir siųsti, ir priimti duomenims. Tarsi turėtumėte ne vieną, o kelis pašto darbuotojus, kurie vienu metu neša jūsų laiškus skirtingais maršrutais. Net jei vienas maršrutas užblokuotas, kiti vis tiek veiks.
Dažnių spektras – 4G technologijos kuras
4G tinklai veikia įvairiose dažnių juostose, ir kiekviena turi savo privalumus. Žemesnių dažnių bangos (700-900 MHz) keliauja toliau ir geriau prasiskverbia pro sienas, bet negali perduoti tiek duomenų. Aukštesnių dažnių bangos (1800-2600 MHz) perduoda daugiau duomenų, bet jų nuotolis ribotas.
Štai kodėl jūsų telefonas kartais rodo skirtingą signalo stiprumą net ir toje pačioje vietoje – jis gali persijungti tarp skirtingų dažnių juostų priklausomai nuo to, kuri geriau veikia konkrečioje situacijoje. Modernus 4G telefonas gali palaikyti 20 ar daugiau skirtingų dažnių juostų.
Carrier Aggregation technologija leidžia sujungti kelias dažnių juostas vienu metu, tarsi turėtumėte kelias interneto linijas, kurios veiktų kartu. Tai vienas iš būdų, kaip LTE Advanced pasiekia tokius aukštus greičius.
Nuo 1G iki 4G: technologijų evoliucija
Pirmoji karta (1G) 1980-aisiais buvo analoginė ir leido tik skambinti. Antrosios kartos (2G) GSM tinklai 1990-aisiais atnešė skaitmeninius skambučius ir SMS žinutes. 3G pradžioje 2000-ųjų pagaliau davė internetą, nors ir lėtą.
4G revoliucija prasidėjo 2008 metais, kai buvo patvirtinti pirmieji LTE standartai. Tačiau tikroji perversmas įvyko 2010-2012 metais, kai operatoriai masiškai pradėjo diegti LTE tinklus. Lietuvoje pirmieji 4G tinklai pradėjo veikti 2012 metais.
Kiekviena karta buvo maždaug 10 kartų greitesnė už ankstesnę. 2G greitis siekė kelias dešimtis kilobitų per sekundę, 3G – kelis megabitus, o 4G jau gali pasiekti šimtus megabitų per sekundę realių naudojimo sąlygų metu.
4G taikymas šiandien ir ateityje
4G technologija tapo ne tik telefonų reikalu. IoT (daiktų internetas) įrenginiai masiškai naudoja 4G ryšį. Jūsų automobilio GPS sistema, išmanieji namų prietaisai, net kai kurie šaldytuvai naudoja 4G ryšį duomenims perduoti.
Verslo sektorius 4G technologiją naudoja ypač intensyviai. Logistikos įmonės seka savo transporto priemones realiu laiku, prekybos centrai analizuoja lankytojų srautus, o gamyklos stebi savo įrangos būklę nuotoliniu būdu. Visa tai įmanoma dėl 4G tinklų patikimumo ir greičio.
Sveikatos sektorius taip pat aktyviai naudoja 4G galimybes. Telemedicinos sprendimai, nuotoliniai pacientų stebėjimo prietaisai, greitosios pagalbos automobilių duomenų perdavimas į ligonines – visa tai remiasi 4G infrastruktūra.
Praktiniai patarimai 4G naudotojams
Norint maksimaliai išnaudoti 4G galimybes, svarbu žinoti keletą praktinių dalykų. Pirmiausia, jūsų telefono vieta labai paveiks ryšio kokybę. Prie lango paprastai ryšys geresnis nei kambario centre, nes signalui lengviau pasiekti telefoną.
Telefonų nustatymuose galite rasti „tinklo režimo” parinktis. Jei esate vietoje su silpnu 4G signalu, bet stipriu 3G, galite laikinai perjungti į 3G – kartais tai užtikrins stabilesnį ryšį nei silpnas 4G.
Duomenų taupymui naudokite WiFi, kai tik įmanoma, ypač namie ar biure. 4G duomenys paprastai brangesni, be to, WiFi dažnai būna greitesnis nei 4G, ypač jei turite gerą namų internetą.
Jei dažnai keliaujate, patikrinkite, ar jūsų telefonas palaiko tarptautines 4G juostas. Skirtingose šalyse naudojami skirtingi dažniai, ir ne visi telefonai palaiko visas juostas.
Ką ateitis žada 4G technologijai
Nors 5G jau čia, 4G niekur nedingsta. Priešingai – ji toliau tobulėja ir plečiasi. LTE Advanced Pro technologijos leidžia pasiekti net 3 Gbps greitį idealiomis sąlygomis. Daugelis operatorių investuoja į 4G tinklų tobulinimą lygiagrečiai su 5G diegimu.
4G tinklai dar ilgai bus pagrindinis ryšio būdas daugelyje pasaulio vietų. 5G infrastruktūros diegimas brangus ir lėtas, todėl 4G išliks svarbiu technologijos stuburu dar mažiausiai dešimtmetį. Be to, daugelis IoT įrenginių ir toliau naudos 4G, nes jiems nereikia 5G greičio, bet reikia patikimo ir ekonomiško ryšio.
Taip pat plėtojamos specializuotos 4G versijos, tokios kaip NB-IoT (Narrowband IoT) ir LTE-M, kurios optimizuotos mažo energijos suvartojimo įrenginiams. Šie sprendimai leis įrenginiams veikti metų metus viena baterija, kas ypač svarbu išmaniesiems miestams ir pramonės automatizavimui.
4G technologija iš tikrųjų pakeitė ne tik tai, kaip mes naudojame telefonus, bet ir tai, kaip veikia visas pasaulis. Nuo paprastų skambučių iki sudėtingų verslo sprendimų – 4G tapo nematomu, bet nepakeičiamu mūsų kasdienybės dalyviu. Ir nors 5G jau beldžiasi į duris, 4G dar ilgai liks patikimu ir efektyviu sprendimu daugeliui mūsų poreikių.