Qué es LTE: Cómo funciona y por qué es importante

Todos hemos oído hablar del 4G y del 5G en la tecnología de redes celulares. Pero es posible que hayas visto el término "4G LTE" y te preguntes, ¿qué significa LTE? La respuesta corta es que LTE significa "Long Term Evolution" (evolución a largo plazo) y se utiliza más comúnmente en relación con 4G, el estándar de comunicación inalámbrica global de cuarta generación que se definió por primera vez en 2008.

A medida que el 5G se va extendiendo por todo el mundo, surgen muchas preguntas sobre la tecnología y la terminología de las redes. Por ejemplo, ¿desaparece el 4G? ¿Va a desaparecer el 4G LTE? Y si es así, ¿cuándo?  
 
En este blog, repasaremos brevemente los antecedentes de LTE. Veremos su papel en las comunicaciones celulares, su relación con el 5G -la próxima generación de tecnología de redes celulares- y hasta cuándo coexistirán el 4G LTE y el 5G.
 

Qué es la evolución a largo plazo de LTE

Concepto de 4G LTE
El concepto de LTE inspira una serie de preguntas. ¿Qué es LTE? ¿Qué son los datos LTE? Y, ¿es LTE lo mismo que 4G? En resumen, aunque LTE no es técnicamente lo mismo como 4G, su evolución se ha producido en las redes 4G. Los datos de LTE se transfieren más rápido y con menor latencia, como exploraremos en esta sección y en la siguiente.
 
Para la mayoría de los consumidores, la primera vez que conocieron el término "LTE" fue probablemente cuando vieron esas letras en la esquina de la pantalla de su teléfono inteligente y se preguntaron: ¿qué significa LTE en mi teléfono? En el caso de los teléfonos móviles, significa simplemente que el teléfono está conectado a la red 4G LTE del operador.
 
Industrial IoTEn Digi, nos centramos en la comercial y industrial casos de uso de 4G LTE y 5G, ya que nuestros clientes están distribuidos en los ámbitos empresarial, industrial, de transporte, gubernamental y médico. Por ello, el resto de este artículo está dedicado a analizar el significado y las perspectivas de LTE en ese contexto.
 
Cuando la evolución a largo plazo (LTE) se introdujo por primera vez en 2008, y definió una nueva red de acceso celular con alta eficiencia espectral, altas tasas de datos máximas, corto tiempo de ida y vuelta, así como flexibilidad en la frecuencia y el ancho de banda. Significa un nivel de rendimiento en evolución, ya que las capacidades del hardware, el software y la tecnología de la red celular -como la velocidad, la latencia, el uso de la batería y la eficiencia de costes- se optimizan y mejoran con el tiempo. Como una observador del sector señaló sobre LTE: "No es tanto una tecnología como el camino seguido para alcanzar velocidades 4G".
 
Es importante saber que, a medida que se introducen generaciones sucesivas de tecnología celular, la(s) generación(es) anterior(es) seguirá(n) en servicio, coexistiendo a menudo durante una década o más con la tecnología más reciente.
 


Artículo relacionado: De 4G a 5G: ¿Hasta cuándo estará disponible el LTE? 



Lo que LTE significa para quienes compran y despliegan tecnología LTE hoy es que pueden desplegar una amplia gama de dispositivos en una red LTE con la confianza de que su despliegue seguirá siendo viable durante muchos años. Esto es especialmente importante porque las antiguas redes 2G y 3G están desapareciendo para permitir un uso más eficiente del espectro. Si consideramos LTE frente a 3G, aquellos con despliegues de dispositivos basados en redes pre-4G deben migrar a 4G o 5G sin demora. Si ya tiene 4G, está preparado para el futuro durante toda la vida útil de sus productos.

La tecnología LTE ha aportado múltiples beneficios en todo el mundo:

  • La conectividad LTE está disponible casi universalmente en todo el mundo, tanto para aplicaciones de consumo como comerciales e industriales.
  • LTE proporciona una continuidad de la red a largo plazo, ya que las redes más antiguas, como la 2G y la 3G, están desapareciendo.
  • En las regiones en las que el 5G no estará disponible durante algún tiempo, la tecnología 4G LTE, 4G LTE Advanced y 4G LTE Advanced Pro soportará las necesidades de migración desde el 2G/3G durante los próximos años.
  • LTE ofrece mayores velocidades, así como importantes ventajas para las aplicaciones de bajo consumo y los dispositivos más sencillos y de bajo coste, proporcionando una base tecnológica única para una gran variedad de casos de uso.

¿Cómo funciona la LTE?

Tecnología LTE
LTE mejora la funcionalidad y el rendimiento de las redes más antiguas. Este breve Descripción de LTE de Keven Sookecheff ofrece una excelente visión general de LTE para ayudar a entender su funcionamiento:
 
LTE es un rediseño del estándar 3G para satisfacer la demanda de transmisión de datos de baja latencia. El rediseño incluye:

  • Una red central basada en direcciones IP
  • Una arquitectura de red simplificada
  • Una nueva interfaz de radio
  • Un nuevo método de modulación
  • Radios de entrada y salida múltiple (MIMO) para todos los dispositivos

A continuación se exponen algunos datos importantes que hay que conocer sobre el funcionamiento de la LTE a alto nivel:

  • LTE ofrece una menor latencia y un mayor rendimiento en toda la red, lo que mejora notablemente el rendimiento de la red 3G.
  • LTE funciona en un espectro distinto al de las redes 3G y requiere un nuevo hardware.
  • LTE ofrece velocidades de descarga de datos de varias centésimas de megabits por segundo (Mbps), frente a varias décimas de Mbps de 3G, lo que significa que LTE es entre 5 y 10 veces más rápido que 3G.
  • LTE puede admitir datos, voz (VoLTE), mensajería instantánea y vídeo en smartphones y tabletas a través de una única interfaz. Con 3G, esto se hacía a través de sistemas diferentes, y en algunas redes la voz y los datos eran mutuamente excluyentes.

 Cuando el 4G evolucionó a partir de su predecesor 3G, la arquitectura real de la red supuso pequeños cambios incrementales. El siguiente diagrama, extraído de nuestro Arquitectura de la red 5G muestra cómo funciona LTE desde el punto de vista de la arquitectura:
Arquitectura de la red 4G LTE
Fuente: 3GPP

En la tecnología 4G LTE, los equipos de usuario (UE), como los teléfonos inteligentes o los dispositivos celulares, se conectan a través de la red de acceso radioeléctrico LTE (E-UTRAN) al núcleo de paquetes evolucionado (EPC) y luego a las redes externas, como Internet. El Nodo Evolucionado (eNodeB) separa el tráfico de datos del usuario (plano de usuario) del tráfico de datos de gestión de la red (plano de control) y alimenta ambos por separado al EPC.
 

La evolución de la tecnología LTE

Evolución de 3G, 4G y 5G
Aproximadamente cada década, el Sector de Radiocomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-R) y sus socios definen una nueva generación de requisitos de velocidad, conectividad y espectro para los sistemas mundiales de comunicación móvil. Las generaciones más antiguas de tecnología se retiran o se extinguen periódicamente para que puedan transportarse más datos por el mismo espectro y más dispositivos puedan compartir el espectro disponible.
 
Las normas del UIT-R reflejan los avances de la tecnología y los plazos para su adopción se establecen para satisfacer las nuevas necesidades de las aplicaciones y de la industria. Otra organización llamada Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP) toma los requisitos del UIT-R y redacta especificaciones técnicas que se agrupan en una serie de libera.
 
Calendario de lanzamiento de LTE, LTE Advanced y LTE Advanced Pro
El calendario de publicaciones del 3GPP muestra los principales hitos en la evolución de la tecnología LTE. Fuente: Qualcomm
 
A continuación se presenta una breve cronología de los principales hitos del desarrollo de LTE y de la tecnología LTE relacionada:

  • La 3Gse introdujo en 1998 y podría considerarse la base tecnológica de la LTE, ya que ésta se refiere específicamente a capacidades de rendimiento que superan a la 3G. 3G fue la primera tecnología con velocidades de datos en el rango de los Mbps.
  • Lasnormas de velocidad y conexión de 4G fueron establecidas por la UIT-R en marzo de 2008. La norma 4G para móviles, incluidos los teléfonos inteligentes y las tabletas, especificaba que cualquier producto o servicio que se autodenominara 4G debía tener velocidades de conexión con un pico de al menos 100 Mbps, y al menos 1 Gigabit por segundo (Gbps) para usos estacionarios. Sin embargo, cuando se establecieron las normas, esas velocidades aún no eran posibles. En respuesta, el UIT-R permitió que los productos y la tecnología se etiquetaran como "4G LTE" si ofrecían una mejora sustancial respecto a la tecnología 3G.
  • LTE Advanced (LTE-A) es una versión mejorada de LTE que ofrece velocidades más rápidas y mayor estabilidad que la LTE normal, pero aún no es tan rápida como la "verdadera" 4G. Se estandarizó en 2011. LTE-A consigue mayores velocidades mediante la agregación de canales, para que los usuarios puedan descargar datos de varias fuentes al mismo tiempo.
  • Las especificaciones de LTE Advanced Pro(LTE-AP ) se publicaron en 2016 y 2017. LTE Advanced Pro incluye tres grandes innovaciones técnicas: 1) la agregación de portadoras, que utiliza el espectro de diferentes bandas de portadoras LTE, 2) la modulación de orden superior, que utiliza el espectro disponible de forma más eficiente al transportar más bits de datos, y 3) las antenas de entrada-múltiple salida (MIMO), que transmiten y reciben datos en paralelo a mayor velocidad. La tecnología MIMO mejora la cobertura y el rendimiento de la red, sobre todo en las zonas urbanas. LTE de clase Gigabit, una forma de LTE Advanced Pro, es teóricamente capaz de alcanzar velocidades de descarga superiores a 1 Gbps, aunque la mayoría de los usuarios no experimentarán velocidades tan rápidas. LTE de clase Gigabit es una opción atractiva para aplicaciones en el comercio minorista, el transporte y otros sectores que necesitan soluciones de alta velocidad y gran ancho de banda.
  • El 5Ges el estándar más reciente, que se lanzará en 2019 y 2020. El 5G se está desplegando en todo el mundo. Cuando estén totalmente implantadas, las redes 5G ofrecerán velocidades de hasta 10 Gbps, además de una menor latencia, menores necesidades de energía y una capacidad de datos prácticamente ilimitada.

¿Qué es la LTE privada?

Caso de uso de LTE privado: fabricación
Es importante mencionar aquí también la "LTE privada" o "redes móviles privadas", que ofrecen una opción de despliegue para la tecnología LTE. Mientras que LTE se utiliza principalmente en redes públicas, Redes LTE privadas son pequeñas redes inalámbricas que funcionan con los mismos protocolos y tecnología que la LTE pública, utilizando espectro con licencia, sin licencia o compartido para dar cobertura a los teléfonos móviles y otros dispositivos. Los operadores de redes móviles (ORM) pueden conceder licencias de espectro y luego desplegar una red LTE privada aislada en ese espectro.
 
Las redes LTE privadas son una solución asequible para emplazamientos geográficamente definidos, como campos petrolíferos o explotaciones mineras remotas, o en áreas confinadas, como en grandes fábricas o puertos marítimos. Las redes LTE privadas también se ven en aeropuertos, estadios deportivos y campus universitarios o corporativos. Estos diversos casos de uso se benefician del tiempo de actividad casi constante que es posible con LTE privado.  
 
El Servicio de Radio de Banda Ancha para Ciudadanos (CBRS) es una versión del LTE privado en Estados Unidos que utiliza el espectro compartido en la banda de 3,5 GHz (B48). El CBRS, que aborda casos de uso similares a los del Wi-Fi, es cada vez más popular entre los clientes empresariales e industriales que quieren tener más control sobre su red inalámbrica. Ofrece una opción de red rentable para lugares de trabajo remotos y zonas rurales con mala o nula recepción celular pública.
 

¿Cuál es la diferencia entre 3G y LTE?

3G LTE 5G
Las redes 3G empezaron a desplegarse comercialmente en 2002, aumentando gradualmente y sustituyendo después el anterior protocolo de red 2G. La funcionalidad de LTE se basa en parte en la tecnología 3G subyacente y funciona como una mejora de la 3G.
 
Estas son algunas de las principales diferencias entre 3G y LTE:

  • Velocidad: la 3G es más lenta, con velocidades de datos que se miden en kilobits por segundo (Kbps) en lugar de megabits por segundo.
  • Latencia: la latencia de la 3G (el tiempo que transcurre entre el envío de los datos y su recepción) es mucho mayor.
  • Uso de energía: Los dispositivos LTE transfieren un mayor volumen de datos y, por tanto, pueden consumir las baterías más rápidamente que los 3G, lo que tiene implicaciones de coste y gestión de la energía que los desarrolladores y gestores de redes deben tener en cuenta.
  • Disponibilidad y fiabilidad: hasta hace poco, las redes 3G estaban más disponibles. Hoy en día, las redes 4G están disponibles de forma casi universal y las diferencias de fiabilidad han desaparecido en gran medida.

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¿Cuál es la diferencia entre 4G y LTE?

Celular IoT y concepto LTE

Los términos "4G" y "LTE" suelen utilizarse indistintamente y "4G LTE" aparece con frecuencia en la literatura del sector. Aunque el marketing de los operadores a veces sugiere que 4G LTE es una versión mejorada de 4G, en realidad 4G LTE se refiere a dispositivos y redes que están evolucionando de el estándar 3G más lento a capacidad total de velocidad y rendimiento de 4G. 4G LTE cubre toda la gama de velocidades de descarga desde los 10th de Mbps a los 100 de 4Gth de Mbps.
 
"4G" se refiere a la generación de la tecnología, mientras que "LTE" es la metodología para evolucionar esa generación a lo largo de múltiples versiones del 3GPP que establecen explícitamente los pasos técnicos que ofrecen un mejor rendimiento y más funcionalidad. Este proceso incremental mantiene la compatibilidad de los dispositivos y permite que la tecnología avance en una transición suave de una generación a la siguiente.

Por qué las redes LTE son importantes para IoT

Las redes LTE son muy utilizadas por las soluciones del Internet de las Cosas (IoT) para conectar maquinaria y equipos y permitirles enviar y recibir datos. Aunque el IoT existía antes de la introducción de la conectividad a nivel de LTE, la mayor velocidad y rendimiento de LTE hizo posible que los sistemas de IoT controlaran sistemas más grandes y complejos con mayor precisión.

Estaciones de recarga de vehículos eléctricos
 
IoT se utilizan en prácticamente todos los sectores. A continuación se exponen algunos de los ejemplos más extendidos de LTE IoT:  

  • Tránsito: Los autobuses, los trenes de cercanías y otras formas de transporte público dependen de los datos y la conectividad LTE para proporcionar información a los despachadores y administradores del sistema sobre el rendimiento de los vehículos, los niveles de pasajeros y para el Wi-Fi de los pasajeros.
  • Ciudades inteligentes: Numerosas aplicaciones de IoT que utilizan LTE proporcionan una funcionalidad rentable para los municipios, incluidos los controladores de iluminación inteligentes para las calles y los espacios públicos, las estaciones de carga de vehículos eléctricos y las redes LTE de alta velocidad para conectar los semáforos para la gestión adaptativa del tráfico en tiempo real.
  • Aplicaciones industriales: IoT desempeña un papel importante en las operaciones industriales y de fábrica, como la supervisión y el control de procesos, la automatización de la fabricación y el mantenimiento predictivo. 
  • Agricultura de precisión: Los sistemas de riego y otras infraestructuras agrícolas facilitadas por LTE pueden suponer un importante ahorro de trabajo y costes para los agricultores.
  • Gestión del agua/aguas residuales: las aplicaciones de IoT con conectividad LTE proporcionan una supervisión inalámbrica 24 horas al día, 7 días a la semana, de pozos, estaciones de bombeo, alcantarillas y otros componentes de los sistemas de agua y aguas residuales
  • Comercio minorista y señalización digital: las soluciones de IoT para aplicaciones de comercio minorista y señalización digital se utilizan en diversos casos de uso, desde la señalización informativa y la publicidad exterior hasta los sistemas de punto de venta, los cajeros automáticos y los sistemas de caja de autoservicio, entre otros.  

 


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¿Por qué el LTE es esencial para el 5G?

5G en una ciudad inteligente
La continuidad de la conectividad LTE es esencial para el buen despliegue de las redes 5G. Las redes LTE y 5G coexistirán durante al menos una década hasta que se construya la infraestructura completa de 5G y LTE será fundamental para proporcionar conectividad de reserva en áreas con cobertura limitada de 5G. Al principio, LTE también será significativamente más barato que 5G para la mayoría de las aplicaciones.
 
Desde el punto de vista de la infraestructura, casi todas las redes 5G se desplegarán inicialmente en modo "5G no autónomo" (5G NSA). Los dispositivos 5G iniciales tienen una radio incorporada que admite tanto 4G LTE como 5G. El dispositivo se conectará primero a la red 4G LTE y utilizará una red 5G para obtener ancho de banda adicional, si hay una disponible. Con el tiempo, los papeles se invertirán a medida que las redes 5G vayan madurando, y los dispositivos solo se conectarán a la red 5G en modo "autónomo 5G" (5G SA), pudiendo entonces aprovechar al máximo la tecnología 5G.
 
A continuación, algunas preguntas frecuentes sobre las formas importantes en que LTE apoyará a 5G:

  • ¿Cuándo se eliminará el 4G LTE con el 5G? La 5G requiere un nuevo hardware tanto para los operadores de redes como para sus clientes. Los operadores de redes deben instalar nuevo hardware en todas sus torres de transmisión, lo que supondrá un proceso largo y laborioso. Sin embargo, la buena noticia es que los operadores de redes empezaron a desplegar nuevas infraestructuras 5G hace varios años, cuando la 5G aún estaba en su definición final. Mediante una simple actualización de software, la infraestructura es ahora capaz de soportar 5G y 4G LTE simultáneamente.
  • ¿Qué es el servicio LTE? El servicio LTE proporciona servicio LTE a dispositivos finales 4G LTE, como routers, pasarelas, teléfonos y tabletas.  
  • ¿Están LTE y 5G en bandas separadas? No necesariamente. La 5G puede compartir el mismo espectro con la 4G LTE mediante un enfoque llamado Dynamic Spectrum Sharing (DSS). El DSS nos permite utilizar el 5G antes y prolonga la vida de las redes 4G LTE y, por tanto, la vida útil de los dispositivos 4G LTE. Sin embargo, la 5G también utiliza espectro "fresco", como el de las ondas milimétricas, que es exclusivo de la 5G.

Además, LTE proporciona una infraestructura de red física esencial para la 5G. Un experto en el sector señaló que "las primeras redes 5G... requieren un plano de control 4G LTE [un elemento de red responsable de enrutar el tráfico] para gestionar las sesiones de datos 5G". 
Soluciones Digi 5G

Soluciones LTE y 5G de Digi para garantizar el futuro de sus implementaciones IoT

LTE es un peldaño clave en el desarrollo de la conectividad inalámbrica, tanto para consumidores como para aplicaciones comerciales e industriales. Incluso mientras las industrias y los desarrolladores de IoT descubren las extraordinarias posibilidades que presenta el 5G, es tranquilizador saber que la tecnología LTE proporciona un puente probado -y a menudo de menor coste- hacia ese futuro.

Digi ofrece soluciones celulares completas que utilizan las tecnologías 4G LTE, LTE Advanced y 5G para apoyar a su organización en la prueba de futuro de su despliegue de dispositivos conectados, con seguridad robusta e integrada, software sofisticado y herramientas de gestión de borde y nube líderes en la industria.

¿Necesita ayuda para migrar a una nueva tecnología? Obtenga información sobre las soluciones de migración a LTE y 5G. Digi puede apoyar cualquier aspecto de su proyecto a medida que prepara a su organización para el ocaso de las redes 2G y 3G y para el mundo de LTE, 5G y más allá. 

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