¿Qué es LTE? (Evolución a largo plazo)? La guía definitiva

Evolución a largo plazo(LTE) es una tecnología de comunicaciones móviles creada para satisfacer los requisitos de aplicaciones enfocadas a máquina a máquina (M2M) o Internet de las Cosas (IoT) conectividad.

1. ¿Qué significa LTE??

LTE pretendía ser una versión mejorada de 3G, pero con mayor desarrollo, ha ido más allá de los objetivos originales de los creadores. Sólo estaba previsto que fuera 3,9G., pero las versiones sucesivas se han vuelto completamente 4G debido a las mejoras continuas..

TD-LTE y LTE FDD son las dos variaciones principales de LTE en términos de versiones.. Los dos sistemas se utilizan de diversas formas dependiendo de las redes 2G y 3G.. Por ejemplo, China Mobile adopta TD-LTE porque TE-LTE puede funcionar bien con la red 3G que China Mobile construyó de forma independiente. Unicom y Telecom son libres de utilizar cualquiera de las dos versiones solas o una combinación de las dos..

2. ¿Qué significa LTE-M??

Una interfaz inalámbrica llamada Lte-m facilita la conectividad de IoT y dispositivos M2M con requisitos de velocidad de transmisión de datos modestos. Let-m es un área amplia de baja potencia (Lo lamento) tecnología. En comparación con las tecnologías de comunicaciones celulares tradicionales como 2G, 3GRAMO, o superior LTE, La tecnología permite una duración más prolongada de la batería y una cobertura interna más amplia.. Las características clave son:

• Una gama completa de movimiento y cambios en el automóvil
• bajo uso de energía,
• más cobertura dentro de la estructura
• soporta VoLTE

Incluso cuando los dispositivos finales no están conectados directamente a la red, baterías que pueden durar hasta 10 años con una sola carga puede ayudar a reducir los costos de mantenimiento de los dispositivos implementados.

La interfaz se puede utilizar para aplicaciones que necesitan cierto grado de interacción persona-computadora., tales como aplicaciones específicas de salud y seguridad, como soluciones internas y paneles de alarma, gracias al soporte de voz VoLTE (4Voz G+ HD) capacidades.

3. ¿Qué es LTE CAT M?

A área amplia de bajo consumo (Lo lamento) tecnología llamado LTE Cat M, comúnmente conocido como LTE-M, está destinado a permitir el "Internet masivo de las cosas" utilizando tecnología celular, o cientos de miles de millones (!) de dispositivos de Internet de las Cosas. Dado que aún faltan algunos años para la adopción de CatM2, el término "CatM" se refiere principalmente a CatM1.

Para separar la funcionalidad de cada dispositivo conectado a una red LTE, La tecnología de radio LTE emplea "categorías". Una familia de dispositivos conocida como CatM1 utiliza un canal restringido de 1,4 MHz para funcionar., con velocidades de descarga registradas en el rango de 589 Kbps y velocidades de enlace ascendente de 1,1 Mbps (3Versión GPP 14). A diferencia de los dispositivos Cat4, que puede emplear agregación de operadores y ofrecer velocidades de descarga de hasta 150 Mbps, Los dispositivos Cat1 pueden admitir velocidades de descarga de hasta 10 Mbps. Velocidades más bajas (300Enlace descendente Kbps/enlace ascendente 375 Kbps) están disponibles con módulos Cat-M más antiguos.

4. Cómo funciona LTE-M

En versión 13 del estándar 3GPP, que especifica el Internet de las cosas de banda estrecha (NBIoT o LTE Cat NB1, ambas tecnologías LPWA en el espectro licenciado), lt-m se presentó por primera vez como LTE Cat M1. La decimocuarta revisión del 3GPP creó el estándar LTE Cat M2. Si bien LTE Cat M2 se expandirá a 5 megahercio, LTE Cat M1 ofrece datos en un ancho de banda de 1.4 megahercio. El estándar resultará en avances en las siguientes áreas:

Velocidad de transmisión de datos

LTE Cat M1 es perfecto para muchos Aplicaciones de la IO con necesidades de velocidad de transferencia de datos baja a media, ya que puede manejar hasta 375 Velocidades de enlace ascendente y descendente de KB/s en modo semidúplex. El LTE Cat M2 aumentará el rendimiento de datos a una tasa de carga máxima de 2.6 Mb/s y una velocidad máxima de descarga de 2.4 MB/s, ampliar el uso de LTE-M incluso para aplicaciones que requieren velocidades de transferencia de datos relativamente altas, como videovigilancia. Actualizaciones remotas de firmware inalámbrico (PIE) también son más rápidos, más eficiente, y necesita menos carga de batería a estas tarifas. LWM2M (M2M ligero), un protocolo pequeño y liviano para aplicaciones de internet de las cosas, es compatible con U-Blox para actualizaciones FOTA.

Movilidad

Comparado con las características móviles habilitadas actualmente por versión 13 de LTE-M, versión 14 de LTE-M ahora ofrece algunos beneficios, incluido un consumo de energía reducido y una movilidad completa (dentro y a través de frecuencias) para aplicaciones móviles. Dado que gestiona traspasos entre estaciones base como LTE de alta velocidad, LTE-M es superior a NB-IoT para casos de uso móvil. Un dispositivo LTE-M funcionará como un celular teléfono y nunca estar desconectado, por ejemplo, si un vehículo tiene que pasar a través de muchas unidades de red separadas para ir del punto A al punto B. En cambio, después de llegar a la nueva unidad de red, Los dispositivos NB-IoT eventualmente deben crear una nueva conexión.

5. Tecnologías LTE-M: CAT-M1 y CAT-M2

Características de LTE CAT 1

• La latencia es baja (50 a 100 ms)
• Estándar LTE de velocidad media
• Adecuado para aplicaciones de IoT que necesitan mucho ancho de banda
• Mayor penetración en la edificación
• Compatibilidad con FDD/TDD y VoLTE full-duplex (servicio de voz LTE)
• Cumplir con las velocidades adecuadas de enlace ascendente y descendente de datos
• IoT y se admiten comunicaciones M2M.
• 3G y 2G son compatibles con versiones anteriores.
• Mayor eficiencia en la transferencia de datos
• Enlace descendente (10MB/s) y enlace ascendente (5MB/s)
• Asistencia de voz
• Fácil de usar
• Protección interior
• Soporte para dispositivos móviles
• El consumo de energía se ha optimizado para prolongar la vida útil de la batería. (hasta 5 años)
• Se admiten modos de espera y suspensión de bajo consumo de energía.
• Dispositivo para control remoto
• Costo escaso

NB-IoT/CAT-M2

Aunque NB-IoT (también conocido como CAT-M2) realiza una función similar a CAT-M, emplea modulación DSSS. Porque NB-IoT no puede funcionar en el espectro LTE, Los operadores deben pagar más por adelantado para adoptar la tecnología..

Típicamente, Las puertas de enlace en otras infraestructuras se utilizan para recopilar datos de sensores y posteriormente conectarse al servidor primario.. Sin embargo, el servidor primario obtendrá datos del sensor inmediatamente, gracias a la tecnología NB-IoT. Además, NB-IoT se considera la solución menos costosa ya que no hay necesidad de puertas de enlace. Como resultado, Huawei, Ericson, Qualcomm, y Vodafone están invirtiendo significativamente en la aplicación comercial NB-IoT. Al final de 2018, Se espera que varias áreas del mundo tengan estaciones base NB-IoT y LTE-M implementadas., según Sierra Wireless.

6. Diferencias entre LTE-M y NB-IoT

Retraso de rendimiento

El bajo uso de energía y la buena confiabilidad en entornos difíciles son dos beneficios de la tecnología NB-IoT. NB-IoT es menos apropiado para aplicaciones que requieren una latencia de red muy baja que LTE-M.. Aunque la latencia LTE-M suele ser 100 a 150 milisegundos, La latencia de Nb-IoT suele ser igual o menor que 10 segundos (acerca de 1.6 a 10 segundos).

Movilidad del dispositivo

NB-IoT no permite completamente la movilidad en comparación con LTE-M, que también soporta voz. Es LTE-M para una “movilidad completamente fluida”. NB-IoT todavía se puede utilizar para activos y dispositivos móviles; como a veces escuchamos, es simplemente limitado. Aplicaciones NB-IoT en tiempo real con rastreadores, aplicaciones para compartir bicicletas, aplicaciones medioambientales con componentes móviles pero de bajo rendimiento, y la logística inteligente son algunos ejemplos. Activos fijos, como contadores inteligentes o terminales de punto de venta, se utilizan a menudo, pero no exclusivamente, en NB-IoT.

Eficiencia energética

Comparado con LTE-M, NB-IoT también está más orientado hacia el bajo consumo de energía y energía y tiene una duración potencial de batería de más de diez años..

Penetración

Con NB-IoT, Es posible aumentar la densidad de potencia de transmisión ya que emplea un solo, 200Banda estrecha de KHz o 180 KHz con ancho de banda más pequeño. Eleva las capacidades de penetración profunda. (y aumenta la cobertura general) sobre LTE-M y otras mejoras. Para cobertura interior, LTE-M también funciona, aunque NB-IoT es superior.

Detalles técnicos sobre cobertura, alcanzar, y profundidad de penetración: La pérdida de acoplamiento máxima para NB-IoT es 164 dB, el cual es un 20 mejora de dB sobre GPRSpresupuesto de enlace.

7. ¿Cuál es la diferencia entre LTE y LTE-M?

Los dos problemas que nos ocupan tienen dos soluciones recomendadas por 3GPP: LTE-u (LTE sin licencia) y LTE-M (LTE-Máquina a Máquina).

El propósito fundamental de LTE-u es abordar la velocidad actual de la red., capacidad, y contradicciones bajo demanda del equipo del usuario. Un plan de agregación de operadores requiere espectro, y porque no hay suficiente espectro aprobado para satisfacer esta necesidad, el R13 propone una alternativa autorizada: empleando el espectro como portador principal. Para lograr el impacto de la agregación de operadores y aumentar la tarifa y la capacidad, los sin licencia 5GRAMO El espectro se utiliza como portadora auxiliar..

Otra alternativa, principalmente para el Internet de las cosas, es LTE-M, que se sugirió en R12 y se ampliará en R13. En otras palabras, El espectro LTE se utiliza para simplificar el sistema y hacerlo compatible con el bajo consumo de energía del Internet de las cosas., alta latencia, y mal desempeño.

Sólo se sugieren dos alternativas para mantener la posición inquebrantable del 3GPP en la industria inalámbrica y al mismo tiempo adaptarse a la nueva tendencia actual..

8. ¿Cuál es la cobertura de las Redes LTE?

Factores que determinan la cobertura

La señal en el sistema LTE se puede dividir en direcciones de enlace ascendente y descendente.. La cobertura del enlace ascendente, o la cobertura de la señal suministrada por el terminal, Determina la cobertura de la estación base debido a la marcada disparidad en la intensidad de transmisión de la señal..

¿Cómo determina la estación base que ha recibido una señal del terminal?, entonces? El SINR, o relación señal-ruido, se utiliza en este caso como indicación de señal principal.

El componente más crítico para determinar la cobertura es SINR.

En otras palabras, La SINR de la señal terminal recibida de la estación base satisface el estándar mínimo.. El terminal en este caso está en el límite de cobertura., que corresponde al máximo del área de cobertura.

Los factores que afectan SINR

Sólo la estación base o el usuario son lo suficientemente altos para superar la curvatura de la Tierra ya que el planeta es esférico.. La altura típica para colgar la antena de una estación base es 30 metro, con una distancia de cobertura de aproximadamente 20 kilómetros. Sin embargo, el cálculo muestra que si la altura de la estación base o terminal es 2 kilómetros, la distancia de cobertura máxima puede ampliarse a aproximadamente 160 kilómetros.

Por cierto, Ericsson ha probado LTE utilizando terminales especializados a bordo de vuelos. Sin embargo, montar el terminal encima de un globo a una distancia de 2 km también es muy práctico.

Otra opción es construir una estación base en la cima de una montaña de 2 kilómetros., como la cumbre de la montaña Huangshan, para cubrir una región de 160 kilómetros, casi equivalente a la provincia de Zhejiang.

El hecho de que solo haya una estación base y un usuario debajo de ella, sin interferencias I y solo ruido N, es el requisito más crucial. Entonces, incluso si no utiliza TA, el SINR no se degrada.

Hay varias estaciones base y usuarios debajo de cada estación base en una red típica.. El mecanismo TA debe utilizarse para evitar interferencias de usuarios adyacentes., y su máxima capacidad de procesamiento es 100 kilómetros, De ahí surgió el término “100 kilómetros”..

Ampliar el poder de procesamiento de la TA

Si cree que la asistencia técnica es insuficiente, También puedes aprender de la GSM enfoque de procesamiento para aumentar el poder de procesamiento de TA.

9. ¿Cuál es el ancho de banda LTE?

LTE-M, Una tecnología prometedora utilizada recientemente en el transporte ferroviario., Solo puede utilizar un ancho de banda máximo de 20 M entre 1785 MHz y 1805 MHz., y las bandas de frecuencia izquierda y derecha ya están en uso por otros sistemas de comunicación. Por lo tanto, omitiendo la banda de aislamiento de frecuencia, el ancho de banda utilizable, cuando se utiliza en el suelo, es solo 15M o 10M. También hay que compartirlo con el aceite., eléctrico, y sectores del transporte. Barreras físicas en tubos separados separan la parte superior y la inferior del tramo subterráneo del clásico metro. Es posible emplear una red de varias células que funcionen a la misma frecuencia., con el upstream y el downstream ocupando un ancho de banda máximo de 20M cada uno. Dado que las líneas superior e inferior comparten un ancho de banda de 10M o 15M y no existe separación física entre ellas., el riel de la nube solo puede cubrirse con una sola celda para un solo orificio y doble vía, similar a un metro, por lo tanto, LTE-M actualmente solo puede manejar sistemas CBTC y PIS. Sin embargo, LTE-M tiene un sistema de clúster propio que puede reemplazar el sistema TETRA, lo que reduce el costo.

10. Introducción al protocolo de comunicación LTE-M

Arquitectura del protocolo LTE

La pila de protocolos del plano de usuario y la pila de protocolos del plano de control son dos subconjuntos de la pila de protocolos de interfaz aérea del sistema E-UTRAN.. Capa fisica (fisico), el control de acceso a medios (MAC), Control de enlace inalámbrico (RLC), y agregación de datos en paquetes (PDCP) son las cuatro capas que componen la pila de protocolos del plano de usuario. En la entidad del eNodo B del lado de la red, estas subcapas terminan.

El sistema LTE divide el proceso de procesamiento de datos en muchos niveles de protocolo. Varias entidades de capa de protocolo manejan paquetes IP utilizados para la transmisión de datos de enlace descendente antes de ser entregados a través de la interfaz aérea.. La arquitectura de protocolo completa para la transmisión de enlace descendente en redes LTE se muestra en la imagen de arriba..

Se utilizan numerosos métodos en el diseño real para representar mejor el rendimiento del chip.. Codificación y decodificación, modulación y demodulación, mapeo de múltiples antenas, y otras operaciones de la capa física de telecomunicaciones se realizan todas en la capa física. La capa más sofisticada del protocolo es también la que se somete a más pruebas de producto.. Debe cooperar con el hardware y está fuertemente ligado al hardware..

• capa MAC: gestiona la programación ascendente y descendente, así como la retransmisión HARQ. La retransmisión y programación se pueden realizar correctamente., y la tarifa estará representada para todo el producto., es decir que la esencia de L2 está ahí.
• capa nas: maneja la transferencia de información entre UE y MME. Se puede incluir información sobre usuarios o controles en el material.. Esto incluye la administración de usuarios., gestion de seguridad, y gestión de sesiones. La capa AS, a lo que nos referimos como detrás de la capa NAS, es transparente al eNodo B. Como se observa en la imagen adjunta., El eNodo B carece de este protocolo en capas; por lo tanto, todas las comunicaciones del NAS viajan a través de él..
• capa RLC: Responsable de la segmentación y conectividad de datos de alto nivel., procesamiento de retransmisión, y transmisión secuencial.
• capa RRC: El protocolo de señalización más importante del eNodo B, soportando diversas operaciones entre terminales. Abarca algoritmos de recursos inalámbricos., que en un sentido amplio gobiernan el comportamiento inalámbrico en aplicaciones del mundo real.
• capa PDCP: se encarga de comprimir los encabezados para reducir la cantidad de tráfico de bits que debe transmitir la interfaz inalámbrica.

11. Introducción de la frecuencia LTE

Las organizaciones estándar establecidas por 3GPP, que se encargan de LTE y 5G, son LTE-m (Evolución a largo plazo de las máquinas) y NB-IoT (Internet de las cosas de banda estrecha). Proporcionan a los operadores la oportunidad de utilizar su infraestructura móvil actual para facilitar el uso amplio de dispositivos de iot. Son confiables y seguros y pueden brindar un nivel confiable de servicio siempre y cuando cumplan con su misión..

Máquina a máquina (M2M) comunicación, a veces denominado MTC, Incluye tanto NB-IoT como MTC. Pueden ayudar con la implementación de programas como el seguimiento de activos., monitoreo ambiental, y ciudades inteligentes. Desde el principio, Los operadores han utilizado anteriormente redes 2G y 3G para aplicaciones específicas de IoT., como el seguimiento de flotas. Tanto LTE-M como NB-IoT pueden transferir cantidades modestas de datos durante períodos prolongados, sin embargo, no son lo mismo que los dispositivos IoT. Por tanto, son menos complicados y costosos que otros estándares de telefonía móvil.. Transformación: La duración de la batería del dispositivo puede durar hasta 10 años debido a su uso de energía ultrabajo. Estas redes se denominan frecuentemente WAN de bajo consumo debido a esto. (LPWAN).

12. Ventajas de la tecnología LTE

• La tecnología de comunicación LTE tiene muchas ventajas sobre las tecnologías de comunicación inalámbrica anteriores., incluyendo velocidades de comunicación rápidas, un amplio espectro de red, comunicación flexible, potente funcionalidad de terminal, alta inteligencia, buena compatibilidad, más servicios de comunicación de valor añadido, alta calidad de comunicación, y eficiencia de banda de alta frecuencia.
• Alta tasa de comunicación: La velocidad máxima del enlace descendente de LTE es de 100 Mbit/s, y la velocidad máxima del enlace ascendente es de 50 MBit/s, que es varias veces más rápido que el sistema de comunicación inalámbrica 3G. La tecnología de comunicación LTE ofrece ancho de banda variable, hasta 20MHz.
• Alta eficiencia espectral: En comparación con los sistemas de comunicación inalámbrica 3G, La tecnología de comunicación LTE mejora significativamente la eficiencia espectral mediante la agregación de operadores, OFDM, y otras tecnologías. La eficiencia espectral del enlace ascendente puede alcanzar 2.5 bit/s, mientras que la eficiencia espectral del enlace descendente puede alcanzar 5 bit/s (s.hz).
• El sistema de comunicación inalámbrica LTE se basa en la conmutación de paquetes en la arquitectura general con alta velocidad de datos., baja latencia, y optimización del servicio de dominio de paquetes como objetivos principales.
• Garantía de calidad de servicio: Las distintas aplicaciones de comunicación inalámbrica tienen diferentes especificaciones de QoS. A través de un mecanismo rígido de QoS, el sistema de comunicación inalámbrica LTE garantiza la calidad del servicio para una variedad de servicios, incluyendo servicios en tiempo real (VoIP) y navegación en red.
• Baja latencia: Dentro del plano de usuario, La latencia de transmisión unidireccional es inferior a 5 EM. Pasan menos de 50 ms entre el plano de control., Migrar del estado de sueño al estado activo.. Durante la migración, Pasan menos de 100 ms entre el estado de permanencia y el estado activo..
• Buena convergencia: La red de próxima generación (NGN) arquitectura, qué sistema de comunicación inalámbrica LTE adopta, permite la convergencia y la coexistencia con WIFI y otras tecnologías de comunicación inalámbrica, formar un entorno de red inalámbrica multinivel. El sistema de comunicación inalámbrica LTE también admite servicios móviles más completos, como información multimedia, videollamada, transmisión de datos de banda ancha, televisión de conferencia, y más. Los usuarios pueden obtener rápidamente cualquier servicio de información que necesiten..
• Alto grado de flexibilidad: El sistema de comunicación inalámbrica LTE adopta una arquitectura de red totalmente IP, la arquitectura de red del sistema es plana, y la red del sistema y la flexibilidad de expansión son altas. La tecnología de comunicación LTE admite espectro emparejado o no emparejado y se puede configurar de manera flexible con 1.25 MHz a 20 ancho de banda MHz.

13. ¿Dónde se usa LTE?? Aplicaciones LTE.

El principal beneficio de TE-M es la seguridad.. Un chip SIM, que puede integrarse en una placa de circuito y prepararse en una fábrica para configurar claves y firmas, es necesario para un dispositivo vinculado a un teléfono. Estas claves integradas no se pueden cambiar sin tener acceso físico al dispositivo después de haberlas configurado para la tarjeta SIM..

El módulo de seguridad SIM ofrece un servicio de autenticación y cifrado NSasuiteBaES-256..

LTE-M también se beneficia de mantener la conectividad incluso cuando hay un corte de energía. Ya que está conectado a una red celular., él no necesita un punto de acceso (AP), que permanece vinculado mientras la batería del dispositivo IoT funcione normalmente.

Debido a esto, La conexión celular IoT se emplea ampliamente en áreas cruciales., incluida la gestión de flotas, seguridad del hogar y la oficina, y el red eléctrica.