G tamamıyla IP tabanlı, kablolu veya kablosuz bilgisayar, tüketici elektroniği, iletişim teknolojileri ve iç ve dış ortamlarda sırası ile servis kalitesi ve yüksek güvenliğiyle herhangi bir zamanda herhangi bir yerde her türlü ağ hizmetini tek bir noktada birleştirerek makul fiyat ve tek faturalandırmayla gerçekleştirecek, 160 Mbit/s ve 1 Gbit/s veri iletim kapasitesini sağlayabilen sistemlerin sistemi ve ağların ağı olmayı hedefleyen bir hizmettir.
Bileşenler
Erişim Şemaları
Kablosuz standartlar gelişiminin gerektirdiği gibi, kullanılan erişim teknikleri, verimlilik, kapasite ve ölçümlenebilirliktede sergilenmiştir. Birinci nesil kablosuz standartlar, düz TDMA ve FDMA kullanmışlardır. Kablosuz kanallarda, çoklu etkiyi azaltmak için, geniş denetleme süreçleri gerektirdiğinden, TDMA'nın, çok fazla veri sınıf kanalları işleme alınmasında daha az verimli olduğu kanıtlanmıştır.Benzer biçimde FDMA taşıyıcılar arasındaki engellemelerden sakınmak için daha fazla bant genişliği harcamaktadır. Dolayısıyla 2G sistemlerde FDMA ve TDMA’dan türetilen ve CDMA denilen yeni bir erişim planı kullanılmıştır.CDMA’nın kullanımı sistem kapasitesini artırdı ve aynı zamanda sistem üzerindeki sıkı sınırların yerini daha gevşekleri almıştır.Bu erişim planı çok yollu kanalları kullanmak için yeterince etkili olduğundan dolayı güncelleme hızı da artmıştır.CDMA erişim şemalarından IS-2000, UMTS, HSXPA, 1xEV-DO, TD-CDMA ve TD-SCDMA’nın kullanılması 3G sisteminin kullanımını mümkün kılmıştır.CDMA’in tek sorunu zayıf spektrum esnekliği ve ölçeklenirliğinden kaynaklanmaktadır.Son zamanlarda, OFDMA, tek taşıyıcılı FDMA, ayrıştırılmış FDMA ve MC-CDMA gibi yeni erişim şemaları yeni nesil işlemler için daha fazla önem kazanmaktadır. WiMax uydu-yer bağı ve yer-uydu bağında OFDMA kullanmaktadır. İleriki nesiller için uydu-yer bağında UMTS, OFDMA düşünülmektedir. Ters olarak,yer-uydu bağlantısında yükselteçlerin PAPR’la ilgili çizgisel olmayan işlemlerinin sonuçlarına daha fazla etki ettiğinden dolayı IFDMA’nın kullanılması düşünülmektedir. IFDMA daha az güç dalgalanması sağlar ve bu da yükselteçin sonuçlarını etkiler. Benzer biçimde, MC-CDMA de IEEE 802.20 standardı şartlarına uygunluk gösterir. Bu akış şemaları CDMA gibi daha eski teknolojilerle aynı etkiyi göstermektedir. Farklı olarak ölçülebilirlik ve yüksek veri değeri gösterilebilir.
Bahsedilen erişim tekniklerinin diğer önemli avantajı da alıcılardaki eşitlemenin daha az karmaşık olmasıdır.Bu özellikle MIMO ortamları için ek bir avantajdır çünkü MIMO sistemlerinin uzamsal çoklama nakilleri, alıcılardaki eşitlemede yüksek karışıklığa neden olmaktadır
Bu çoklama sistemlerinin geliştirilmesine ek olarak, geliştirilmiş modülasyon teknikleri kullanılır. Oysa ki genişçe bir kullanım alanına sahip önceki sistemler yerine, 3GPP Uzun dönemli değişim standartlarıyla kullanılmak üzere 64QAM gibi daha etkili sistemler önerilmiştir.
IPv6
Biri, anahtarlı devre, diğeri anahtarlı paket şebeke düğümleri kapsayan, iki paralel altyapıya dayalı 3G'nin aksine, 4G, sadece, anahtarlayan pakete dayandırılacaktır. Verilerin iletiminde biraz gecikme süresini gerekli kılmaktadır.Genel olarak, 4.nesil kablosuz şebekelerin, doğrudan adreslenebilir ve yolu çizilebilir olan pek çok sayıdaki kablosuz cihazı destekleyeceğine inanılmaktadır. İşte bu yüzden, 4G bağlamında (IPv6), kablosuz çalışan çok sayıda cihazı destekleyebilen şebeke tabaka teknoloji ve standardı önemlidir. (IP) adresleri sayısının artırılması yolu ile, pek çok cihaz grubu arasındaki sınırlı bir sayıdaki adreslerin bir paylaşım yöntemi olan Şebeke Adres Çevrimi (ŞAÇ)ne olan ihtiyacı ortadan kaldırmaktadır. IP adresi sayılarının artmasıyla, özellikle 4G bağlamında, IPv6 daha dayanıklı,daha güvenli ve iletim optimizasyon kabiliyeti daha yüksek uygulamalar sağlamaktadır. IPv6’daki uygun adres boşluğu ve adresleme bitlerinin sayısıyla, 4G ağ ve hizmetlerinin yayılmasına yardım edebilecek uygulama ve aygıtlar için birçok yenilikçi kodlama şemaları geliştirilebilir.
Gelişmiş Anten Sistemleri
Anten iletişimlerindeki performans, kesinlikle, bir anten sistemindeki gelişimlere bağlıdır. Son zamanlarda, yüksek hız, çok güvenilirlik ve uzun dizi iletişimleri gibi 4G sistemleri hedefini kazanmak için birden fazla organı etkileyen anten teknololojileri ortaya çıkmaktadır. 90'lı yılların başlarında, veri iletişimine ait artan veri hızı ihtiyaçlarını karşılamak için, pek çok iletim programları, önerilmiştir.Bir teknoloji, uzamsal çoklama, bant genişliği korunumu ve güç verimliliği ile önem kazanmıştır. Uzamsal çoklama, verici ve alıcıda, çok çeşitli antenlerin konuşlandırılmasını gerektirmektedir. Ondan sonra, bağımsız akımlar, eşzamanlı olarak, tüm antenlerden iletilebilir. Bu, verilerin hızını, en az sayıdaki alıcı ve verici antenlerle eşit sayıdaki çok değişik katlar içerisinde artırır. Bu, Çoklu -giriş çoklu-çıkış iletişimleri (ÇGÇİ)olarak adlandırılır. Bundan başka, gücünü kaybeden kanallardaki yüksek hızlı verilerin iletimindeki güvenilirlik, verici ya da alıcıda, daha fazla anten kullanılması ile geliştirilebilir. Bu, ilet ya da değişimi al olarak adlandırılmaktadır.
İletim-alım farklılığı ve iletim uzamsal çoklaması, iletide kanal bilgisi gerektirmeyen uzay zamanlı kodlama tekniklerine sınıflandırılabilir. Diğer kategori de, vericide kanal bilgisi kullanan kapalı döngü çoklu anten teknolojisidir.
Gelişmeler
İsveçli telekominikasyon devi Ericsson ve Teliasonera şirketleri İsveç'deki 4G ağlarının oluşturulması için beraber çalışma kararı almışlardır. Ericsson firması yapmış olduğu testlerde saniyede 160 MB veri indirmeyi başardığını açıklamıştı.
Bir Japon şirketi olan NTT DoCoMo, hareket halinde iken 100 Mbit/s ve sabit halde iken 1 Gbit/s 'de VSF-OFCDM diye adlandırılan 4x4 MIMO bir prototip olan bir 4K iletişim sistemi prototipini denemektedir. NTT bu aralar 12x12 MIMO ile 10km/s hızla hareket ederken 5 Gbit/s’e ulaştı ve ayrıca ilk ticari ağıda 2010 da yaymayı planlıyor.
İrlandalı bir sabit ve geniş bant şirketi olan Digiweb, İrlanda Telecoms düzenleyici ComReg'den mobil iletişimler ruhsatı almış olduğunu beyan etmiş bulunmaktadır. Bu hizmet, "088" mobil kodu ile Irlanda içerisinde ve 4K mobil iletişimlerin sağlanmasında piyasaya çıkarılacaktır.
Yaygın ağlar; kullanıcıların eş zamanlı birkaç kablosuz erişim teknolojisine bağlanabildiği ve muntazam biçimde bu ağlarda dolaşabildiği amorf ve tamamen varsayımsal kavramlardır. Bu erişim teknolojileri Wi-Fi, UMTS, EDGE, veya herhangi bir gelecek erişim teknolojisi olabilir. Bu kavrama ayrıca spektrum kullanımı ve iletim gücünün etkili yönetiminin yanında yaygın bir ağ oluşturacak şebeke dağıtım protokollerinin kullanımını sağlayacak bir hızlı-radyo (kavramsal radyo teknolojisi olarak da bilinir) teknolojisi de dahildir.
Sprint 2008 yılında, 100 milyondan fazla insana ulaşan bir şebekeyi konuşlandırma planları ile 2007 yılı sonu itibari ile deneme pazarlarında, 4G hizmetlerini başlatmayı planlamaktadır.
Alman WiMAX operatörü Alman Geniş Bant Hizmetleri (AGBH) Magdeburg ve Dessau’da WiMAX hizmetlerini (DSLonair) başlattı. Abonelere aylık 9.95 euro fiyatlandırma ile 2 Mbps indirme / 300 Kbps yükleme bağlantı hızı ve 1.5 GB aylık trafik hakkı veren bir tarife planı sunuldu. Ayrıca abonelerden bir kereye mahsus olmak üzere 16.99 euro bağlantı ve 69.90 euro teçhizat ve kurulum ücreti talep edilmektedir. DBD Aralık 2006 da WiMAX için ulusal bir ek lisans aldı ve yine aynı tarihte Berlin, Leipzig ve Dresden’de hizmet vermeye başladı.
Uygulamalar
4G'nin en önemli uygulaması net değildir, ama buna rağmen, 4G şebekeleri tarafından sunulan gelişmiş bant genişlikleri ve veri yayılımı, yayımlanacak olup, daha önceleri, olanaksız durumda bulunan ürün ve hizmetleri sağlayacaktır. Belkide, "en önemli uygulama", basitçe dile getirilecek olursa, internette, sürekli gezer halde olmak, sınırsız ve her ay gideri için makul bir kat hızına sahip olmak demektir. Mevcut 2.5G/3G/3.5G telefon işletimine dayanan hizmetler, sıklıkla pahalı ve uygulamada sınırlıdır.15-30 Mbit/s hızlarında, 4G kullanıcılarına kesintisiz işlemde yüksek çözünürlüklü televizyon hizmeti sunmalıdır. 100 Mbit/s'te, DVD içerikli, örneğin bir film, çevrimdışı erişimde yaklaşık 5 dakika içerisinde indirilebilir.
Sabit WiMax ve Mobil WiMax'lar farklı sistemlerdir. Temmuz 2007 de uygulanan tüm WiMax lar sabit “kablosuz”dur ve bunlar bu şekilde 4G sistemine dahil değildir.
4G Standartları
*- WiMAX - 2010'a kadar 7.2 milyon birim (Sabit ve taşınabilir dahil)
*- Flash-OFDM - 2010'a kadar 13 milyon abone (sadece taşınabilir)
*- 3GPP'de UMTS'nin 3GPP Uzun Dönemli Değişimi - 2010'da 2 Milyar $ değerinde (dünya nüfusunun ~30%'u)
*- 3GPP2'de UMB
*- IEEE 802.20