Évolution à long terme(LTE) est une technologie de communications mobiles créée pour satisfaire les exigences des applications axées sur machine à machine (M2M) ou Internet des objets (IdO) connectivité.
1. Quelle est la signification du LTE?
Le LTE était censé être une version améliorée de la 3G, mais avec un développement ultérieur, cela a dépassé les objectifs initiaux des créateurs. Il n'était prévu que du 3,9G, mais les versions successives sont devenues full 4G grâce aux améliorations continues.
TD-LTE et LTE FDD sont les deux principales variantes du LTE en termes de versions. Les deux systèmes sont utilisés de différentes manières selon les réseaux 2G et 3G. Par exemple, China Mobile adopte TD-LTE parce que TE-LTE peut bien fonctionner avec le réseau 3G que China Mobile a construit indépendamment. Unicom et Telecom sont libres d'utiliser l'une des deux versions seule ou un mélange des deux..
2. Que signifie LTE-M?
Une interface sans fil appelée Lte-m facilite la connectivité des IdO et appareils M2M avec des exigences modestes en matière de débit de transmission de données. Let-m est un réseau étendu de faible puissance (Je suis désolé) technologie. Par rapport aux technologies de communications cellulaires traditionnelles comme la 2G, 3g, ou supérieur LTE, la technologie permet une durée de vie plus longue de la batterie et une couverture plus large à l'intérieur du bâtiment. Les principales caractéristiques sont:
- Une gamme complète de mouvements et de commutation dans la voiture
- faible consommation d'énergie,
- plus de couverture au sein de la structure
- prend en charge VoLTE
Même lorsque les appareils finaux ne sont pas directement reliés au réseau, piles qui peuvent durer jusqu'à 10 des années avec une seule charge peuvent contribuer à réduire les coûts de maintenance des appareils déployés.
L'interface peut être utilisée pour des applications nécessitant un certain degré d'interaction homme-machine., telles que des applications spécifiques en matière de santé et de sécurité telles que les solutions d'habitation et les panneaux d'alarme, grâce à la prise en charge de la voix VoLTE (4Voix G+ HD) capacités.
3. Qu'est-ce que le LTE CAT M
UN zone étendue de faible puissance (Je suis désolé) technologie appelé LTE Cat M, communément appelé LTE-M, est destiné à permettre « l’Internet massif des objets » en utilisant la technologie cellulaire, ou des centaines de milliards (!) des appareils Internet des objets. Puisque l’adoption de CatM2 est encore dans quelques années, le terme « CatM » fait principalement référence à CatM1.
Afin de séparer les fonctionnalités de chaque appareil connecté à un réseau LTE, La technologie radio LTE utilise des « catégories ». Une famille d'appareils connue sous le nom de CatM1 utilise un canal contraint de 1,4 MHz pour fonctionner, avec des taux de téléchargement enregistrés dans la plage de 589 Kbps et des vitesses de liaison montante de 1,1 Mbps (3Version GPP 14). Contrairement aux appareils Cat4, qui peut utiliser l'agrégation d'opérateurs et offrir des taux de téléchargement allant jusqu'à 150 Mbps, Les appareils Cat1 peuvent prendre en charge des vitesses de téléchargement allant jusqu'à 10 Mbps. Vitesses inférieures (300Liaison descendante Kbps/liaison montante 375 Kbps) sont disponibles avec les anciens modules Cat-M.
4. Comment fonctionne le LTE-M
En version 13 de la norme 3GPP, qui précise le Internet des objets à bande étroite (NBIoT ou LTE Cat NB1, les deux technologies LPWA dans le spectre sous licence), le lt-m a été présenté pour la première fois sous le nom de LTE Cat M1. La 14ème révision du 3GPP a créé la norme LTE Cat M2. Alors que LTE Cat M2 s'étendra à 5 MHz, LTE Cat M1 fournit des données sur une bande passante de 1.4 MHz. La norme entraînera des progrès dans les domaines suivants:
Taux de transmission des données
LTE Cat M1 est parfait pour beaucoup Applications IdO avec des besoins de taux de transfert de données faibles à moyens car il peut gérer jusqu'à 375 Débits de liaison montante et descendante en Ko/s en mode semi-duplex. Le LTE Cat M2 augmentera le débit de données jusqu'à un taux de téléchargement maximal de 2.6 Mb/s et un taux de téléchargement maximal de 2.4 Mbit/s, étendre l'utilisation du LTE-M même pour les applications nécessitant des taux de transfert de données relativement élevés, comme la vidéosurveillance. Mises à jour du micrologiciel sans fil à distance (PIED) sont également plus rapides, plus efficace, et nécessite moins de charge de batterie à ces tarifs. LWM2M (M2M léger), un protocole petit et léger pour les applications Internet des objets, est pris en charge par U-Blox pour les mises à jour FOTA.
Mobilité
Par rapport aux caractéristiques mobiles actuellement activées par version 13 du LTE-M, version 14 du LTE-M offre désormais certains avantages, y compris une consommation d’énergie réduite et une mobilité totale (au sein et entre les fréquences) pour les applications mobiles. Puisqu'il gère les transferts entre les stations de base comme le LTE haut débit, Le LTE-M est supérieur au NB-IoT pour les cas d'utilisation mobile. Un appareil LTE-M fonctionnera comme un cellulaire téléphone et ne jamais être déconnecté, par exemple, si un véhicule doit traverser plusieurs unités de réseau distinctes pour aller du point A au point B. Plutôt, après être arrivé à la nouvelle unité réseau, Les appareils NB-IoT doivent éventuellement créer une nouvelle connexion.
5. Technologies LTE-M: CAT-M1 et CAT-M2
Caractéristiques du LTE CAT 1
- La latence est faible (50 à 100 ms)
- Norme LTE à vitesse moyenne
- Convient aux applications IoT nécessitant beaucoup de bande passante
- Une plus grande pénétration des bâtiments
- Prise en charge FDD/TDD et VoLTE en duplex intégral (Service vocal LTE)
- Respectez des vitesses de liaison montante et descendante de données appropriées
- IdO et les communications M2M sont prises en charge.
- 3G et 2G sont rétrocompatibles.
- Efficacité accrue du transfert de données
- Liaison descendante (10Mbit/s) et liaison montante (5Mbit/s)
- Assistance vocale
- Simple à utiliser
- Protection intérieure
- Prise en charge des appareils mobiles
- La consommation électrique a été optimisée afin de prolonger la durée de vie de la batterie (jusqu'à 5 années)
- Les modes veille et veille à faible consommation sont pris en charge.
- Dispositif pour télécommande
- Maigre coût
NB-IoT/CAT-M2
Bien que le NB-IoT (également connu sous le nom de CAT-M2) remplit une fonction similaire à CAT-M, il utilise la modulation DSSS. Parce que le NB-IoT ne peut pas fonctionner dans le spectre LTE, les opérateurs doivent payer plus d’avance pour adopter la technologie.
Typiquement, les passerelles d'autres infrastructures sont utilisées pour collecter les données des capteurs et se connecter ensuite au serveur principal. Cependant, le serveur principal obtiendra données du capteur immédiatement, grâce à la technologie NB-IoT. En plus, Le NB-IoT est considéré comme la solution la moins coûteuse puisqu'il n'y a pas besoin de passerelles.. Par conséquent, Huawei, Éricsson, Qualcomm, et Vodafone investissent de manière significative dans l'application commerciale NB-IoT. À la fin de 2018, plusieurs régions du monde devraient déployer des stations de base NB-IoT et LTE-M, selon Sierra Wireless.
6. Différences entre LTE-M et NB-IoT
Retard de performances
Une faible consommation d'énergie et une bonne fiabilité dans des environnements difficiles sont deux avantages de la technologie NB-IoT. Le NB-IoT est moins approprié que le LTE-M pour les applications qui nécessitent une latence réseau très faible.. Bien que la latence LTE-M soit souvent 100 à 150 millisecondes, La latence Nb-IoT est généralement égale ou inférieure à 10 secondes (à propos 1.6 à 10 secondes).
Mobilité des appareils
Le NB-IoT ne permet pas entièrement la mobilité par rapport au LTE-M, qui prend également en charge la voix. Il s’agit du LTE-M pour une « mobilité totalement transparente ». le NB-IoT est toujours capable d'être utilisé pour les actifs et appareils mobiles; comme on l'entend parfois, c'est tout simplement limité. Applications NB-IoT en temps réel avec trackers, applications pour le partage de vélos, applications environnementales avec des composants mobiles mais un faible débit, et la logistique intelligente en sont quelques exemples. Immobilisations, comme les compteurs intelligents ou les terminaux de point de vente, sont souvent mais pas exclusivement utilisés dans le NB-IoT.
Efficacité énergétique
Par rapport au LTE-M, Le NB-IoT est également davantage orienté vers une faible consommation d'énergie et d'énergie et a une durée de vie potentielle de la batterie de plus de dix ans..
Pénétration
Avec NB-IoT, une densité de puissance de transmission accrue est possible car elle utilise un seul, 200Bande étroite KHz ou 180 KHz avec une bande passante plus petite. Il élève les capacités de pénétration profonde (et augmente la couverture globale) sur LTE-M et autres améliorations. Pour couverture intérieure, LTE-M fonctionne également, bien que NB-IoT soit supérieur.
Détails techniques concernant la couverture, atteindre, et profondeur de pénétration: La perte de couplage maximale pour NB-IoT est 164 dB, qui est un 20 Amélioration en dB par rapport à GPRSLe budget des liens.
7. Quelle est la différence entre LTE et LTE-M
Les deux problèmes en question ont deux solutions recommandées par 3GPP: LTE-u (Sans licence LTE) et LTE-M (LTE-Machine à Machine).
L'objectif fondamental du LTE-u est de répondre à la vitesse actuelle du réseau, capacité, et les contradictions à la demande des équipements utilisateur. Un plan de regroupement des opérateurs nécessite du spectre, et parce qu’il n’y a pas suffisamment de spectre approuvé pour répondre à ce besoin, le R13 propose une alternative autorisée: utilisant le spectre comme transporteur principal. Afin d'obtenir l'impact de l'agrégation des transporteurs et d'augmenter le taux et la capacité, les sans permis 5g le spectre est utilisé comme support auxiliaire.
Une autre alternative, principalement pour l'Internet des objets, est LTE-M, qui a été suggéré dans R12 et sera développé dans R13. Autrement dit, le spectre LTE est utilisé pour simplifier le système et le rendre compatible avec la faible consommation électrique de l’Internet des objets, latence élevée, et mauvaises performances.
Seules deux alternatives sont proposées pour maintenir la position inébranlable du 3GPP dans l’industrie du sans fil tout en s’adaptant à la nouvelle tendance actuelle..
8. Quelle est la couverture des réseaux LTE
Facteurs qui déterminent la couverture
Le signal dans le système LTE peut être divisé en directions de liaison montante et descendante. La couverture de la liaison montante, soit la couverture du signal fourni par le terminal, détermine la couverture de la station de base en raison de la forte disparité dans la force de transmission du signal.
Comment la station de base détermine-t-elle qu'elle a reçu un signal du terminal, alors? Le SINR, ou rapport signal sur bruit, est utilisé dans ce cas comme indication de signal principale.
L’élément le plus critique dans la détermination de la couverture est le SINR
Autrement dit, le SINR du signal terminal reçu de la station de base satisfait à la norme minimale. Le terminal dans ce cas se trouve en bordure de couverture, qui correspond au maximum de la zone de couverture.
Les facteurs qui affectent le SINR
Seule la station de base ou l’utilisateur est suffisamment grand pour surmonter la courbure de la Terre puisque la planète est sphérique. La hauteur de suspension typique de l'antenne de la station de base est 30 m, avec une distance de couverture d'environ 20 kilomètres. Cependant, le calcul montre que si la hauteur de la station de base ou du terminal est 2 kilomètres, la distance de couverture maximale peut être étendue à environ 160 kilomètres.
D'ailleurs, Ericsson a testé le LTE en utilisant des terminaux spécialisés à bord des vols. Cependant, monter le terminal au sommet d'un ballon à une distance de 2 km est également très pratique.
Une autre option consiste à construire une station de base au sommet d'une montagne de 2 kilomètres., comme le sommet de la montagne Huangshan, afin de couvrir une région de 160 kilomètres, presque équivalent à la province du Zhejiang.
Le fait qu'il n'y ait qu'une seule station de base et un seul utilisateur en dessous, sans interférence I et juste du bruit N, est l'exigence la plus cruciale. Donc même si vous n'utilisez pas TA, le SINR ne se dégrade pas.
Il y a plusieurs stations de base et utilisateurs sous chaque station de base dans un réseau typique. Le mécanisme TA doit être utilisé pour éviter les interférences des utilisateurs adjacents, et sa capacité de traitement maximale est 100 kilomètres, d'où vient le terme « 100 kilomètres ».
Augmentez la puissance de traitement du TA
Si vous pensez que l'AT est insuffisante, vous pouvez également apprendre de GSM approche de traitement pour augmenter la puissance de traitement de TA.
9. Quelle est la bande passante LTE
LTE-M, une technologie émergente récemment utilisée dans le transport ferroviaire, ne peut utiliser qu'une bande passante maximale de 20M entre 1785MHz et 1805MHz, et les bandes de fréquences gauche et droite sont déjà utilisées par d'autres systèmes de communication. Donc, omettre la bande d'isolation de fréquence, la bande passante utilisable, lorsqu'il est utilisé sur le terrain, c'est juste 15M ou 10M. Il faut aussi le partager avec le pétrole, électrique, et les secteurs des transports. Des barrières physiques dans des tubes séparés séparent l'amont et l'aval de la section souterraine du métro classique. Il est possible d'utiliser un réseau de plusieurs cellules fonctionnant à la même fréquence, avec l'amont et l'aval occupant une bande passante maximale de 20 M chacun. Étant donné que les lignes supérieure et inférieure partagent une bande passante de 10 M ou 15 M et qu'il n'y a pas de séparation physique entre elles, le rail cloud ne peut être recouvert que par une seule cellule pour un simple trou et une double piste, similaire à un métro, donc LTE-M ne peut actuellement gérer que les systèmes CBTC et PIS. Cependant, LTE-M dispose de son propre système de cluster qui peut remplacer le système TETRA, ce qui réduit le coût.
10. Introduction au protocole de communication LTE-M
Architecture du protocole LTE
La pile de protocoles du plan utilisateur et la pile de protocoles du plan de contrôle sont deux sous-ensembles de la pile de protocoles d'interface aérienne du système E-UTRAN.. Couche physique (PHY), contrôle d'accès au support (MAC), Contrôle de liaison sans fil (RLC), et agrégation de données par paquets (PDCP) sont les quatre couches qui composent la pile de protocoles du plan utilisateur. Au niveau de l’entité eNode B côté réseau, ces sous-couches se terminent.
Le système LTE divise le processus de traitement des données en plusieurs niveaux de protocole. Plusieurs entités de couche de protocole gèrent les paquets IP utilisés pour la transmission de données en liaison descendante avant d'être transmis via l'interface radio.. L'ensemble de l'architecture du protocole pour la transmission en liaison descendante dans les réseaux LTE est illustrée dans l'image ci-dessus..
De nombreuses méthodes sont utilisées dans la conception réelle pour représenter au mieux les performances de la puce.. Codage et décodage, modulation et démodulation, cartographie multi-antennes, et d'autres opérations de couche physique de télécommunications sont toutes effectuées au niveau de la couche physique. La couche la plus sophistiquée du protocole est également celle qui subit le plus de tests de produits.. Il doit coopérer avec le matériel et est fortement lié au matériel.
- Couche MAC: gère la planification amont et aval ainsi que la retransmission HARQ. La retransmission et la planification peuvent être effectuées correctement, et le tarif sera représenté pour l'ensemble du produit, c'est à dire que l'essence de L2 est là.
- Couche NAS: gère le transfert d'informations entre l'UE et MME. Des informations sur les utilisateurs ou les contrôles peuvent être incluses dans le matériel. Cela inclut l'administration des utilisateurs, gestion de la sécurité, et gestion des séances. La couche AS, que nous appelons être derrière la couche NAS, est transparent pour l'eNode B. Comme observé dans l'image ci-jointe, L'eNode B n'a pas ce protocole en couches; par conséquent, toutes les communications du NAS y transitent.
- Couche RLC: responsable de la segmentation et de la connectivité des données de haut niveau, traitement de retransmission, et transmission séquentielle.
- Couche RRC: Le protocole de signalisation le plus important d’eNode B, prendre en charge diverses opérations entre les terminaux. Il englobe les algorithmes de ressources sans fil, qui, au sens large, régissent le comportement sans fil dans les applications du monde réel.
- Couche PDCP: est chargé de compresser les en-têtes pour réduire la quantité de trafic binaire que l'interface sans fil doit diffuser.
11. Introduction de la fréquence LTE
Les organismes standards établis par le 3GPP, qui sont en charge du LTE et de la 5G, sont LTE-m (Evolution à long terme des machines) et NB-IoT (Internet des objets à bande étroite). Ils offrent aux opérateurs la possibilité d'utiliser leur infrastructure mobile actuelle pour faciliter l'utilisation à grande échelle de Appareils IdO. Ils sont dignes de confiance et sûrs et peuvent fournir un niveau de service fiable tant qu'ils restent dans le cadre de leur mission..
Machine à machine (M2M) communication, parfois appelé MTC, inclut à la fois NB-IoT et MTC. Ils peuvent aider à mettre en œuvre des programmes tels que le suivi des actifs, surveillance de l'environnement, et villes intelligentes. Depuis le début, les opérateurs ont déjà utilisé les réseaux 2G et 3G pour des applications IoT spécifiques, comme la surveillance de la flotte. LTE-M et NB-IoT peuvent tous deux transférer de modestes quantités de données sur de longues périodes, cependant, ils ne sont pas les mêmes que les appareils IoT. Ils sont donc moins compliqués et coûteux que les autres standards de téléphonie mobile.. Transformation: La durée de vie de la batterie de l'appareil peut durer jusqu'à 10 années en raison de sa consommation d'énergie ultra faible. Ces réseaux sont souvent appelés WAN basse consommation en raison de cela. (LPWAN).
12. Avantages de la technologie LTE
- La technologie de communication LTE présente de nombreux avantages par rapport aux technologies de communication sans fil antérieures, y compris des vitesses de communication rapides, un large spectre de réseau, communication flexible, fonctionnalité de terminal puissante, haute intelligence, bonne compatibilité, des services de communication à plus forte valeur ajoutée, haute qualité de communication, et efficacité de la bande haute fréquence.
- Taux de communication élevé: Le débit maximal de liaison descendante du LTE est de 100 Mbit/s, et le débit de pointe de la liaison montante est de 50 Mbit/s, qui est plusieurs fois plus rapide que le système de communication sans fil 3G. La technologie de communication LTE offre une bande passante variable, jusqu'à 20 MHz.
- Haute efficacité spectrale: Comparé aux systèmes de communication sans fil 3G, La technologie de communication LTE améliore considérablement l'efficacité spectrale via l'agrégation de porteuses, OFDM, et d'autres technologies. L'efficacité spectrale de la liaison montante peut atteindre 2.5 morceaux, tandis que l'efficacité spectrale de la liaison descendante peut atteindre 5 morceaux (s.hz).
- Le système de communication sans fil LTE est basé sur la commutation de paquets dans l'architecture globale avec un débit de données élevé, faible latence, et l'optimisation du service de domaine par paquets comme objectifs principaux.
- Garantie QoS: Des applications de communication sans fil distinctes ont des spécifications de QoS différentes. Grâce à un mécanisme de QoS rigide, le système de communication sans fil LTE garantit la qualité de service pour une variété de services, y compris les services en temps réel (VoIP) et navigation sur le réseau.
- Faible latence: Dans le plan utilisateur, la latence de transmission unidirectionnelle est inférieure à 5 MS. Moins de 50 ms s'écoulent entre le plan de contrôle, passer de l'état de sommeil à l'état actif. Pendant la migration, moins de 100 ms s'écoulent entre l'état de maintien et l'état actif.
- Bonne convergence: Le réseau nouvelle génération (NGN) architecture, quel système de communication sans fil LTE adopte, permet la convergence et la coexistence avec WIFI et autres technologies de communication sans fil, former un environnement de réseau sans fil à plusieurs niveaux. Le système de communication sans fil LTE prend également en charge des services mobiles plus riches, comme les informations multimédia, appel video, transmission de données à large bande, télévision de conférence, et plus. Les utilisateurs peuvent obtenir rapidement tous les services d'information dont ils ont besoin.
- Haut degré de flexibilité: Le système de communication sans fil LTE adopte une architecture de réseau tout IP, l'architecture du réseau du système est plate, et la mise en réseau du système et la flexibilité d'expansion sont élevées. La technologie de communication LTE prend en charge le spectre couplé ou non et peut être configurée de manière flexible avec 1.25 MHz en 20 Bande passante MHz.
13. Où le LTE est-il utilisé? Applications LTE.
Le principal avantage de TE-M est la sécurité. Une puce SIM, qui peut être intégré dans un circuit imprimé et préparé en usine pour configurer des clés et des signatures, est nécessaire pour un appareil lié à un téléphone. Ces clés intégrées ne peuvent pas être modifiées sans avoir un accès physique à l'appareil après avoir été configurées pour la carte SIM.
Un service d'authentification et de chiffrement NSasuiteBaES-256 est proposé par le module de sécurité SIM.
LTE-M bénéficie également du maintien de la connectivité même en cas de panne de courant. Puisqu'il est connecté à un réseau cellulaire, il n'a pas besoin d'un point d'accès (PA), qui reste lié tant que la batterie de l’appareil IoT fonctionne normalement.
À cause de ça, la connexion cellulaire IoT est largement utilisée dans des domaines cruciaux, y compris la gestion de flotte, sécurité de la maison et du bureau, et le réseau électrique.
