Algo sobre tecnologías 4G

El desarrollo de las tecnologías de telefonía celular ha generado un fenómeno social singular, como la integración del teléfono celular como terminal de acceso permanente a un conjunto de recursos que va mucho más allá de la simple llamada telefónica: mensajes de texto, navegación de Internet, acceso a correo electrónico, acceso remoto a equipos y bases de datos, implementación de múltiples aplicaciones, etc.
El número de abonados de telefonía celular crece constantemente, al mismo tiempo que se reduce la demanda de telefonía fija y la presencia de teléfonos públicos.
Esta tendencia tiene una dirección definida: creciente requerimiento de ancho de banda disponible para lograr acceso a Internet desde cualquier punto y en todo momento.
Algo de historia
La denominación 4G alude a que se trata de tecnología de 4° Generación. ¿Cómo es que se llega hasta esta cuarta generación de tecnología celular?
Se consideran 1G las tecnologías de comunicaciones móviles iniciales desarrolladas sobre AMPS (Advanced Mobile Phone Systems). El siguiente paso de evolución (lo que hoy llamaríamos 2G) fueron los sistemas de telefonía celular digital GSM (Global System for Mobile communications) y CDMA-one (Code Division Multiple Access).
Los sistemas GSM utilizan GPRS (General Packet Radio Services) y EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) para el transporte de datos sobre sistemas que utilizan tecnología de circuito conmutado.
Las tecnologías 2G han sido sucedidas por UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) y EV-DO (EVolution-Data Optimized) que son las que hoy llamamos sistemas 3G. Estos sistemas ofrecen mayor eficiencia en el aprovechamiento del espectro de frecuencias y disponibilidad de ancho de banda para las redes móviles.
En la actualidad, en el advenimiento de los sistemas 4G para redes móviles, dos son las tecnologías que suelen ser reseñadas como aptas para esta tarea: LTE-Advanced (Long Term Evolution) y WiMAX2 (Worldwide interoperability for Microwave Access - 802.16m).

• 1G - AMPS
• 2G - GSM y CDMA-one
• 3G - UMTS y EV-DO
• 4G - LTE y WiMAX2

Especificaciones de las tecnologías 4G
La ITU (International Telecommunications Union) ha definido los requerimientos que deben cumplirse para que una tecnología sea considerada de Cuarta Generación: 

• El primer requerimiento es respecto de la movilidad.
  Los sistemas 4G deben soportar alta movilidad (hight mobility).
  Se considera movilidad a la posibilidad de que un dispositivo se desplace asociándose a múltiples radio bases sin que se corte la conexión establecida inicialmente. Hay 2 tipos de movilidad: low mobility es la que cubre el desplazamiento de una persona caminando; hight mobility cubre la posibilidad de un vehículo desplazándose a aproximadamente 100 km/h.
• El segundo requerimiento está referido a la eficiencia en el aprovechamiento del espectro de frecuencias, de modo de lograr el mayor throughput posible para cada velocidad de desplazamiento según el ancho de banda de frecuencia empleado.
  Por ejemplo, con anchos de banda de 100 MHz, se debieran lograr velocidades de 1,5 Gbps. de download y 0,675 Gbps. de upload en condiciones de low mobility.

Otra característica específica de las redes 4G, es que ya no se trata de tecnologías de conmutación de circuitos, sino de conmutación de paquetes que utilizan direccionamiento IP en la capa de red.
Un tema aparte es la disponibilidad de frecuencias para este despliegue. En términos generales, las bandas de frecuencias disponibles son reducidas, y muchas veces en ciertas regiones se trata de porciones fragmentarias del espectro de radiofrecuencias. Esto genera la necesidad de poder utilizar porciones fragmentarias del espectro, por lo que se requieren tecnologías que permitan hacer "agregación" de portadoras tales como Carrier Aggregation y MIMO.
De acuerdo a lo establecido por la ITU, tanto LTE-Advanced como WiMAX2 cubren estos requerimientos y especificaciones para poder ser consideradas entonces como tecnologías 4G. Ambas pueden ser implementadas a partir de la actualización de las redes LTE y WiMAX actualmente disponibles.