Qu'est-ce que le LTE-M et comment se compare-t-il au NB-IoT ?

Qu'est-ce que le LTE-M ?

Les applications de l'internet des objets (IoT) déployées dans les réseaux étendus nécessitent des protocoles de communication fiables. Le LTE-M ou LTE-Cat M1 est l'un de ces protocoles WAN. Il appartient à la catégorie Réseau étendu à faible consommation d'énergie (LPWAN), là où d'autres technologies telles que le LoRa et NB-IoT. Il peut être considéré comme un concurrent basé sur la technologie cellulaire des autres technologies LPWAN visant spécifiquement à réaliser des applications WAN IoT. Elle a été lancée pour la première fois en Version 13 du 3GPP en 2016. L'importance du LTE-M réside dans ses applications à faible largeur de bande pour connecter des appareils à ressources limitées sur un réseau étendu. Le LTE-M s'appuie sur l'infrastructure cellulaire existante, ce qui réduit les frais généraux liés à la mise en place d'une nouvelle infrastructure. Le LTE-M peut fournir un débit de données allant jusqu'à 4 Mbps selon la version 14.

Comment fonctionne le LTE-M ?

LTE-M, contrairement à ses homologues cellulaires tels que LTEElle se concentre sur l'IdO et les M2M sur un réseau étendu. À cette fin, le LTE-M possède certaines caractéristiques intégrées qui en font un candidat idéal.

Le premier défi à relever est la consommation d'énergie élevée des anciennes technologies de communication cellulaire. Pour y remédier, le LTE-M utilise deux caractéristiques exceptionnelles. Il s'agit de

• Mode économie d'énergie (PSM)
• Réception discontinue étendue (eDRX)

En mode PSM, l'appareil se met en veille tout en étant enregistré sur le réseau. Toutefois, avant de se mettre en veille, l'appareil doit informer le réseau de l'heure à laquelle il pourra se réveiller. Un appareil peut rester inactif pendant 12 jours. Il peut également être déclenché avant l'heure spécifiée par une urgence telle qu'une alarme. Cet état de veille est connu sous le nom de veille enregistrée. Après s'être réveillé de l'état de veille, l'appareil envoie des données et doit attendre un certain temps pour que le réseau réponde.

L'eDRX réduit la tendance de l'appareil à communiquer avec le réseau. Un LTE normal a un cycle de radiomessagerie toutes les 1,28 secondes. En revanche, pour un appareil LTE-M, ce cycle a lieu toutes les 10,24 secondes. Cela suggère qu'un appareil LTE-M aurait une fréquence de radiomessagerie plus faible, réduisant ainsi la consommation d'énergie, dans un état actif. La différence entre la manière dont PSM et eDRX parviennent à une faible consommation d'énergie est que PSM réduit la consommation d'énergie en mode inactif tandis qu'eDRX réduit la consommation d'énergie en mode actif. Ces caractéristiques combinées peuvent améliorer la durée de vie de la batterie de l'appareil jusqu'à 36 ans dans le cas idéal. Toutefois, en raison des courants de fuite et de l'autodécharge de la batterie, cette durée devrait être d'environ 10 ans.

Le faible coût des appareils est un autre facteur critique que nous prenons en compte pour choisir une technologie de communication co1TP14 adaptée à nos applications IoT et M2M. Pour relever ce défi, le 3GPP a publié la version 12. Dans cette version, des fonctions majeures de réduction des coûts et d'optimisation ont été introduites. Tout d'abord, elle autorise le FDD half-duplex par rapport au FDD full-duplex du LTE, ce qui élimine l'utilisation de filtres duplex. Elle a également réduit la largeur de bande à 1,4 MHz et introduit un faible débit binaire, réduisant ainsi la complexité de l'appareil. En outre, avec la version 13 ou LTE-M, une conception RF à bande plus étroite a été prise en charge, ainsi qu'une faible puissance d'émission. Ces facteurs se sont combinés pour fournir des appareils plus rentables et plus compétitifs qui utilisent le LTE-M.

En outre, le coût du déploiement du LTE-M et l'obtention d'une couverture totale constituent un autre défi à relever. Pour surmonter le coût de déploiement, un dispositif LTE-M s'intégrerait à une infrastructure LTE existante et, pour augmenter la couverture, le LTE-M fournit un budget de liaison supplémentaire de 15 dB. Ce budget de liaison supplémentaire multiplie par sept la couverture de la zone.

Carte de couverture LTE-M

La carte de couverture LTE-M est un outil pratique fourni par divers fournisseurs LTE-M pour populariser l'utilisation du LTE-M dans le domaine de l'IdO. Une carte de couverture aide les utilisateurs à déterminer la prise en charge du LTE-M dans une région donnée. Les fournisseurs les plus connus sont Velos, Verizon, AT&T et EMnify. (Une carte de déploiement de l'IdO mobile fournie par la GSMA est présentée ci-dessous).

LTE-M vs NB-IoT

LTE-M et NB-IoT sont toutes deux des technologies de communication LPWAN à bande étroite. Elles sont toutes deux basées sur la technologie cellulaire. Le LTE-M fait partie de la version 13 tandis que le NB-IoT fait partie de la version 14 du 3GPP. Elles utilisent donc toutes deux un spectre d'exploitation sous licence. Le LTE-M a une bonne couverture par rapport au NB-IoT car il utilise l'infrastructure cellulaire 4G existante. En termes de latence et de débits de données, le LTE-M a l'avantage d'être la meilleure solution par rapport au NB-IoT. Les débits de données du LTE-M sont compris entre 384 kbps et 1Mbps, alors que ceux du NB-IoT sont inférieurs à 250 kbps. Cependant, NB-IoT résiste mieux aux interférences que LTE-M. En outre, le LTE-M et le NB-IoT ont tous deux une bonne couverture et de bonnes performances à l'intérieur des bâtiments par rapport aux autres technologies LPWAN.

LTE-M est la meilleure solution par rapport à NB-IoT si votre application nécessite des exigences élevées en matière de mobilité. Le LTE-M utilise la capacité de transfert fournie par la technologie cellulaire LTE, étant donné qu'il y a une couverture dans chaque zone. En outre, le LTE-M utilise une pile de communication basée sur IP, alors que le NB-IoT utilise une pile de communication basée sur les messages. Une autre caractéristique intéressante, en plus des capacités de mobilité élevées, est que le LTE-M hérite de la capacité Voix sur LTE (VoLTE). Celle-ci n'est pas présente dans NB-IoT.

Enfin, le LTE-M est une alternative appropriée pour les appareils qui nécessitent davantage de mises à jour de leur micrologiciel et de leur logiciel, souvent au cours de leur cycle de vie. Il prend également en charge l'itinérance sur les réseaux et gagne actuellement en popularité en Amérique du Nord, contrairement au NB-IoT qui est populaire en Europe et en Asie.

Avantages du LTE-M

Voyons quelques-unes des applications possibles du LTE-M dans le domaine LPWAN IoT et M2M. Avant cela, il est utile de présenter les principaux avantages du LTE-M comme suit :

• Longue durée de vie de la batterie : Cette fonction est activée par le PSM et l'eDRX.
• Des appareils moins coûteux : Le LTE-M offre des appareils bon marché dotés des caractéristiques attrayantes du LTE.
• Meilleure couverture : Le LTE-M offre une meilleure couverture que le NB-IoT en fournissant un budget de liaison supplémentaire.
• Prise en charge d'un grand nombre d'appareils : Grâce aux optimisations et aux changements apportés au cœur du réseau cellulaire LTE, le LTE-M peut prendre en charge simultanément un grand nombre d'appareils.
• Débit élevé et pérennité : Grâce à son débit élevé, le LTE-M peut prendre en charge les mises à jour de logiciels et de microprogrammes sans épuiser la batterie. La durée de vie de l'appareil s'en trouve ainsi prolongée.

Le LTE-M est une solution attrayante lorsque les exigences de mobilité sont élevées, comme dans le cas du suivi des biens et des animaux sur le réseau étendu. Comme il peut prendre en charge de nombreux appareils, il est également largement utilisé dans les applications des villes intelligentes. En outre, grâce à sa capacité d'itinérance, c'est l'une des meilleures solutions pour les applications automobiles et logistiques. Celles-ci comprennent la gestion de flotte et l'optimisation des itinéraires. En outre, comme il transmet des données à un intervalle donné et qu'il utiliserait le PSM, il est largement utilisé dans les applications qui nécessitent une faible fréquence de transmission de données, par exemple les compteurs intelligents.

L'avenir et les moteurs du LTE-M

L'adoption du LTE-M est motivée par

• Son faible coût et son faible coût de déploiement : Étant donné que le LTE-M utilise l'infrastructure existante par rapport aux nouvelles frontières des technologies cellulaires telles que le 5GLTE-M est une solution très accessible.
• En termes de couverture et d'efficacité énergétique, le LTE-M offre de bonnes capacités et constitue un bon compromis.
• Le LTE-M offre un support vocal et un débit de données minimaux par rapport aux frontières modernes telles que la 5G.

Ces facteurs et le marché très concurrentiel font du LTE-M une meilleure solution LPWAN pour l'IoT et le M2M.

Conclusion

Le LTE-M est une solution incontournable pour votre application LPWAN si vous avez besoin d'une grande mobilité avec un faible coût des appareils et un faible coût de déploiement. Il convient également de noter qu'il peut prendre en charge de grands volumes d'appareils, ce qui est essentiel pour les déploiements de grande envergure. Enfin, on peut conclure que le LTE-M est une meilleure solution sur le marché concurrentiel de l'IdO.