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LTE-M: machine à machine, communications M2M

LTE-M: machine à machine, communications M2M


LTE fournit une plate-forme idéale pour les communications machine à machine, M @ M. En utilisant une faible bande passante et de faibles débits de données, avec de nouvelles catégories LTE, LTE est capable de prendre en charge cette forme de communication en utilisant LTE-M

La variante LTE-M de LTE permet d'utiliser l'énorme couverture des réseaux LTE pour les communications M2M sans avoir besoin d'installer un nouveau réseau.

LTE-M a été conçu pour répondre aux besoins des communications IoT M2M avec l'introduction de nouvelles catégories de faible débit de données, et avec une conception soignée des nœuds distants, cela permet d'atteindre d'énormes durées de vie de la batterie s'étendant sur plusieurs années.

Associées à l'introduction du LTE-M, de nouvelles catégories ont été introduites dans la version 13 (Rel 13) des normes 3GPP. Ces catégories incluent LTE Cat 1.4MHz et LTE Cat 200kHz.

Problèmes clés LTE-M

Il existe plusieurs exigences pour les applications LTE M2M si le système cellulaire doit être viable dans ces scénarios:

  • Longue durée de vie de la batterie: De nombreux appareils M2M devront être laissés sans surveillance pendant de longues périodes dans les zones où il n'y a pas d'alimentation électrique. L'entretien des batteries est une activité coûteuse et, par conséquent, tous les appareils devraient pouvoir s'écouler entre les changements de batterie jusqu'à dix ans. Cela signifie que le système LTE-M doit être capable de décharger très peu la batterie.
  • Large spectre d'appareils: Tout système machine à machine LTE doit pouvoir prendre en charge une grande variété de types d'appareils différents. Ceux-ci peuvent aller des compteurs intelligents aux distributeurs automatiques et de la gestion de flotte automobile à la sécurité et aux dispositifs médicaux. Ces différents appareils ont de nombreuses exigences différentes, de sorte que tout système LTE-M doit pouvoir être flexible.
  • Faible coût des appareils: La plupart des appareils M2M doivent être petits et s'intégrer dans des équipements très sensibles aux coûts. Avec de nombreux systèmes M2M à faible coût déjà disponibles, LTE-M doit offrir les avantages d'un système cellulaire, mais à faible coût.
  • Grands volumes - faibles débits de données: Comme on prévoit que les volumes d'appareils distants seront énormes, le LTE-M doit être structuré de manière à ce que les réseaux puissent accueillir un grand nombre d'appareils connectés qui ne nécessitent que de petites quantités de données à transporter, souvent en de courtes périodes de pointe mais avec de faibles débits de données.
  • Couverture améliorée: Les applications LTE-M devront fonctionner dans divers endroits - pas seulement là où la réception est bonne. Ils devront opérer dans les bâtiments, souvent dans des positions où l'accès est limité et où la réception peut être mauvaise. En conséquence, le LTE-M doit pouvoir fonctionner dans toutes les conditions.

Mises à jour de la version 12 pour LTE-M

Un certain nombre de mises à jour ont été introduites dans la 3GPP Rel 12 pour répondre aux exigences LTE-M.

Ces mises à jour signifient que le coût d'un modem M2M à faible coût pourrait être de 40 à 50% de celui d'un appareil LTE ordinaire, ce qui les rend comparables à ceux d'EGPRS.

Pour répondre à ces exigences, une nouvelle catégorie UE a été mise en œuvre dans la catégorie 0 LTE. Ces catégories définissent les capacités étendues du dispositif afin que la station de base puisse communiquer correctement. En savoir plus sur les catégories LTE UE.

Ces modems LTE-M, M2M à faible coût ont des capacités limitées et sont:

  • Antennes: Il existe une capacité pour une seule antenne de réception par rapport à deux antennes de réception pour les autres catégories d'appareils.
  • Taille du bloc de transport: Il existe une restriction sur la taille du bloc de transport. Ces dispositifs LTE-M à faible coût sont autorisés à envoyer ou à recevoir jusqu'à 1 000 bits de données unicast par sous-trame. Cela réduit le débit de données maximal à 1 Mbps à la fois sur la liaison montante et la liaison descendante.
  • Duplex: Les périphériques FDD semi-duplex sont pris en charge en option, ce qui permet de réaliser des économies car cela permet de supprimer les commutateurs RF et les duplexeurs nécessaires à la suppression des modems hautes performances. Cela signifie également qu'il n'y a pas besoin d'une deuxième boucle à verrouillage de phase pour la conversion de fréquence, bien que n'avoir qu'une seule PLL signifie que les temps de commutation entre la réception et l'émission sont plus longs.

Fonctionnalités LTE-M prévues pour la version 13

Plusieurs fonctionnalités sont proposées et préparées pour la prochaine version des normes 3GPP en termes de capacités LTE M2M. Ceux-ci incluent certaines des capacités suivantes:

  • Réduisez la bande passante à 1,4 MHz pour les liaisons montantes et descendantes
  • Réduisez la puissance de transmission à 20 dBm
  • Réduire la prise en charge des modes de transmission de liaison descendante
  • Relâchez les exigences qui nécessitent des niveaux de traitement élevés, par ex. schéma de modulation de liaison descendante, réduction de la chronologie HARQ de liaison descendante

La catégorie UE à cet égard est appelée «Cat 1,4 MHz».

Il y a une amélioration supplémentaire pour LTE-M sous Rel 13 avec une option de bande passante réduite de 200 kHz dans la liaison montante et descendante - souvent appelée bande étroite ou NB lte_m. En réduisant la bande passante et également le débit de données, une simplification supplémentaire du modem peut être obtenue. La catégorie UE de ceci est appelée «Cat 200 kHz».

Catégories LTE-M

Il est possible de résumer les différentes catégories et options UE pour les modems et systèmes LTE-M.


Comparaison des capacités et des complexités du modem pour LTE-M
AptitudeRel 8
Chat 4
Rel 12
Chat 0
Rel 13
«Cat 1,4 MHz»
Rel 13
«Cat 200 kHz»
Débit de pointe de liaison descendante (Mbps)150110.2
Taux de pointe de liaison montante (Mbps)50110.144
Nombre d'antennes2111
Mode duplexPleinMoitiéMoitiéMoitié
Bande passante de réception UE (MHz)20201.40.2
Puissance d'émission UE (dBm)23232023
Complexité relative du modem100%40%20%<15%

L'une des mesures clés pour tout nœud de machine est la complexité du modem. À mesure que cela diminue, la consommation de la batterie diminue également. On peut voir que LTE Cat 1.4MHz et LTE Cat 200kHz ont des modems de complexité très inférieure par rapport à un modem Cat 4.

En conséquence, LTE Cat 1.4MHz et LTE Cat 200kHz seront largement utilisés pour les applications LTE-M et M2M.

LTE-M permet à LTE de fournir un service adapté aux besoins des nombreuses applications IoT et M2M en cours de développement. Alors que les nœuds IoT devraient atteindre 20 à 30 milliards d'appareils dans quelques années, il était nécessaire que le LTE s'adresse à ce secteur du marché et apporte une solution adaptée. Ceci a été réalisé en utilisant LTE-M.

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Voir la vidéo: M2M Network Impact (Octobre 2021).