Qu'est-ce que la 4G ?
La 4G désigne la quatrième génération de technologies de télécommunications mobiles. À ses débuts, elle se composait de deux branches technologiques principales : WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) et LTE (Long-Term Evolution). À son tour, le LTE a ouvert la porte au LTE-M, un type de solution de réseau étendu à faible consommation (LPWAN) qui s’est avéré particulièrement efficace pour les applications professionnelles, y compris les projets IoT.
Voici un examen plus approfondi de cette génération de réseaux cellulaires et des avantages qu’ils peuvent apporter à votre entreprise.
L'histoire de la 4G
Dès le début des années 2000, les opérateurs de téléphonie mobile ont commencé à utiliser le terme ‘4G’ pour décrire un certain nombre de technologies et de services. Le secteur avait besoin de clarifier ce que cela signifiait.
En 2008, l’Union internationale des télécommunications (UIT) a défini ses normes en matière de connectivité 4G, auxquelles tous les services devaient se conformer s’ils voulaient se qualifier de 4G. Pour les services mobiles, cela signifiait que les vitesses de connexion devaient atteindre un pic d’au moins 100 mégabits par seconde et, pour les utilisations stationnaires, d’au moins 1 gigabit par seconde. En 2008, ces vitesses n’étaient pas encore réalisables dans la pratique ; elles étaient plutôt conçues comme un objectif à atteindre pour les développeurs.
À l’époque, une technologie appelée WiMax était en lice pour devenir la solution de connectivité 4G dominante. Parfois surnommé « Wi-Fi sur stéroïdes », le WiMax fonctionnait selon les mêmes principes que le Wi-Fi à très longue portée, avec le potentiel de remplacer à la fois les lignes terrestres traditionnelles et l’internet mobile.
Toutefois, pour diverses raisons pratiques et financières, la plupart des opérateurs ont décidé de ne pas investir dans de nouveaux réseaux WiMax. Ils ont plutôt opté pour l’adoption du LTE, qui implique essentiellement une mise à niveau de la technologie de réseau existante, plutôt qu’une infrastructure entièrement nouvelle.
La première itération du LTE n’a pas été créée en pensant à l’utilisation de IoT. La consommation d’énergie était supérieure d’environ 50 % à celle des technologies 3G. Elle utilise également beaucoup plus de bandes de fréquences que les technologies 3G et 2G, ce qui peut signifier qu’il faut plusieurs modems pour la déployer à l’échelle mondiale.
Toutefois, au cours des dernières années, le LTE a donné naissance à des technologies évoluées conçues pour les projets IoT industriels, commerciaux et grand public :
- LTE Cat M or LTE-M (Long-Term Evolution for Machines)
- LTE Cat NB or NB-IoT (Narrowband IoT)
- LTE Cat 1
Le LTE-M et le NB-IoT nécessitent une mise à niveau de l’infrastructure du réseau, ce qui n’est pas le cas du LTE Cat 1. Le LTE Cat 1 peut fonctionner sur les réseaux 4G LTE d’origine.
La 4G, et en particulier les variantes axées sur IoT connues sous le nom de LTE-M, offrent les avantages suivants :
Performances
LTE Cat 6 a amélioré la latence et le débit binaire (ou vitesse) à 300 Mbps contre 150 Mbps pour LTE Cat 4. Si cette performance présente un avantage significatif pour les utilisateurs de smartphones ou de tablettes et pour les applications basées sur des passerelles ou des routeurs LTE, elle n’est pas vraiment utile pour la plupart des applications IoT. L’impact de la LTE Cat 6 sur la consommation d’énergie, et donc sur la durée de vie des batteries, est préjudiciable à IoT.
Le LTE a également évolué dans le bas du spectre des performances, ce qui le rend plus adapté que jamais à l’IoT, même lorsque les exigences en matière d’autonomie de la batterie sont élevées.
LTE Cat 1 offre des vitesses de 10 Mbps en liaison descendante et de 5 Mbps en liaison montante.
LTE-M offre des vitesses typiques de 375kbps en liaison montante et descendante, avec la possibilité d’atteindre un pic de 1Mbps. La latence est généralement de l’ordre de 100 ms.
NB-IoT est délibérément conçu pour être moins performant et peut offrir des vitesses inférieures à 100 kbps en liaison montante (inférieures à 30 kbps en liaison descendante). La latence serait typiquement de l’ordre de 1s.
Lors du choix de la technologie la plus adaptée, il faudra trouver un équilibre entre les exigences en matière de performance, de couverture (intérieure et extérieure), de mobilité et d’autonomie de la batterie.
Économie d’énergie
Le mode d’économie d’énergie est extrêmement utile lorsque les appareils n’ont pas besoin d’être joignables entre deux envois de messages. Vous pouvez configurer vos appareils pour qu’ils entrent en hibernation, mais ils restent capables de maintenir le réseau à jour avec des mises à jour d’état. Le LTE et le NB-IoT prennent en charge ce type de fonctionnalités.
Le LTE a également évolué dans le bas du spectre des performances, ce qui le rend plus adapté que jamais à IoT, même lorsque les exigences en matière de durée de vie de la batterie sont élevées.
Couverture
LTE-M et NB-IoT offrent une meilleure portée et une meilleure pénétration non seulement dans les bâtiments, mais aussi dans les endroits souterrains et semi-enterrés.
Comment la 4G est-elle utilisée dans IoT ?
Le protocole 4G standard (LTE) offre une option de connectivité utile lorsque vous avez besoin d’un débit de données élevé. Les systèmes de sécurité qui intègrent la transmission et l’analyse vidéo ou qui ont des exigences en matière de vision artificielle, de réalité augmentée (AR) ou d’intelligence artificielle (AI) en sont de parfaits exemples.
Toutefois, pour les cas d’utilisation IoT moins gourmands en données, il existe des options plus appropriées.
La possibilité de prolonger la durée de vie de la batterie en passant en mode hibernation est idéale pour les machines situées dans des endroits difficiles d’accès où les coûts d’intervention sont élevés.
NB-IoT est bien adapté aux déploiements à grande échelle d’appareils stationnaires ayant des besoins de données moindres, par exemple les compteurs d’énergie, certaines applications de surveillance de l’état et les capteurs environnementaux.
La vitesse plus élevée, la latence plus faible et les caractéristiques de mobilité font du LTE-M une bonne option pour une large gamme d’applications, y compris les équipements d’urgence (par exemple les ascenseurs et les équipements d’assistance à distance, les solutions pour travailleurs isolés, le suivi des actifs, etc.)
La technologie LTE Cat 1 fonctionne bien lorsque les appareils IoT disposent d’une source d’énergie ou sont soumis à des régimes de recharge de batterie qui n’ajoutent pas de frais généraux ou ne nuisent pas à l’expérience de l’utilisateur ; par exemple, la micro-mobilité, les appareils portables grand public, les passerelles M2M et bien d’autres encore.
Offrant une gamme de solutions avec des options de performance, de couverture, de faible maintenance et de rapport qualité-prix, les technologies 4G LTE offrent des choix pour loT.
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