هل تقنية 4G LTE جيدة؟ التقييم التقني واعتبارات النشر

مع تحوّل المشهد التكنولوجي نحو الجيل الخامس، من السهل التقليل من أهمية الجيل الرابع LTE. ومع ذلك، لا تزال تقنية LTE هي العمود الفقري للاتصال الصناعي والمدمج. في هذا الدليل، سأرشدك في هذا الدليل إلى تقييم دقيق لنقاط قوة LTE ونقاط ضعفها واعتبارات النشر العملية حتى تتمكن من اتخاذ قرار مستنير لمشروعك.

جدول المحتويات

• مقدمة
• نظرة عامة على تقنية 4G LTE
• خصائص الأداء
• التغطية والتوافر والمرونة
• عنونة الشبكة والاتصال بالشبكة
• ميزات الأمان والامتثال للبيانات
• جودة الخدمة وتحديد الأولويات
• إدارة بطاقة SIM وتوفيرها على نطاق واسع
• عمليات نشر شبكات LTE الخاصة و CBRS الخاصة
• استهلاك الطاقة وتكامل الأجهزة
• تقييم حالة الاستخدام والملاءمة
• اعتبارات التكلفة

مقدمة

عندما تقوم بتصميم منصة إنترنت الأشياء الصناعية أو نظام مراقبة مدمج، فإن الاتصال لا يكون أبداً فكرة ثانوية. في حين أن شبكة الجيل الخامس 5G تحظى بالأضواء، فإن شبكة الجيل الرابع LTE توفر استقراراً وانتشاراً مثبتاً. يساعدك هذا الدليل على تقييم ما إذا كان أداء تقنية LTE ونظامها البيئي يتوافق مع متطلبات النشر الخاصة بك.

• لماذا تقييم LTE؟-لا تزال مدعومة على نطاق واسع، وبأسعار معقولة، وناضجة.
• النطاق-حالات الاستخدام الصناعية والمضمنة وإنترنت الأشياء.
• الجمهور-مهندسو الأجهزة، ومهندسو الحلول، والمطورون المدمجون.

في النهاية، سيكون لديك الوضوح الكافي لتحديد ما إذا كانت تقنية LTE مناسبة لك أو ما إذا كان الوقت قد حان للاستثمار في البدائل.

نظرة عامة على تقنية 4G LTE

نقلت شبكة LTE، التي تم توحيدها من قبل 3GPP، الشبكات الخلوية إلى نموذج جميع بروتوكولات الإنترنت IP، مما مهد الطريق لإنترنت الأشياء الحديث.

• التطور-من الإصدار 8 من LTE إلى LTE-Advanced Pro، مع تحسينات تجميع الناقل وMIMO.
• المواصفات الرئيسية-سرعات تنزيل قصوى تتراوح من 150 ميجابت في الثانية (LTE) إلى أكثر من 1 جيجابت في الثانية (LTE-A Pro).
• تحسينات وقت الاستجابة-حوالي 30-50 مللي ثانية ذهاباً وإياباً.

تظل هذه القدرات أكثر من كافية للعديد من التطبيقات الصناعية.

خصائص الأداء

يعتمد أداء LTE في العالم الحقيقي بشكل كبير على البيئة وحمل الشبكة.

• الإنتاجية—Typically 20–80 Mbps downlink in urban areas.
• الكمون-متوسط 30-60 مللي ثانية، مع طفرات عرضية أثناء الازدحام.
• الاهتزاز-5-20 مللي ثانية في معظم السيناريوهات.

"غالبًا ما يكون اتساق الكمون أكثر أهمية من عرض النطاق الترددي لحلقات SCADA والتحكم."

إذا كان عبء عملك يتطلب الحتمية، اختبر على نطاق واسع في بيئة الشبكة المستهدفة.

التغطية والتوافر والمرونة

تغطية LTE شاملة تقريبًا في الأسواق الناضجة ولكنها تختلف في أماكن أخرى.

• حضري-مواقع خلوية كثيفة وإشارات داخلية قوية.
• المناطق الريفية-مسافات أطول بين الأبراج؛ يمكن أن تتدهور الإشارة بسرعة.
• التكرار-ضع في اعتبارك شرائح SIM متعددة الشبكات أو الرجوع إلى شبكة Wi-Fi/الأقمار الصناعية.

قبل نشر تقنية LTE على نطاق واسع، أوصيك بإجراء استطلاعات للموقع للتحقق من صحة التغطية وقوة الإشارة.

عنونة الشبكة والاتصال بالشبكة

عادةً ما تعتمد شبكات LTE على NAT الناقل وIPv4، مما يشكل تحديات للاتصالات الواردة.

• الناقل NAT-يحظر حركة المرور الواردة غير المرغوب فيها.
• IPv6-تزايد الدعم المتزايد ولكن التبني غير متسق.
• اجتياز NAT-غالبًا ما يتطلب شبكات VPN أو أنفاق عكسية.

تخصيص الوقت والموارد للحلول البديلة للشبكات أثناء تخطيط النشر.

ميزات الأمان والامتثال للبيانات

تحسّن أمن شبكات الجيل الرابع LTE بشكل ملحوظ مقارنةً بأمن شبكات الجيل الثاني 2G/3G، ولكنه ليس محصناً ضد نواقل الهجوم.

• المصادقة-بيانات الاعتماد المستندة إلى شريحة SIM.
• التشفير-تشفير AES يحمي الروابط اللاسلكية.
• نقاط الضعف—IMSI catchers and protocol exploits persist.

احرص على تنفيذ تشفير VPN للبيانات الحساسة والحفاظ على عمل البرامج الثابتة.

جودة الخدمة وتحديد الأولويات

يدعم LTE جودة الخدمة عبر مؤشرات مراقبة الجودة، ولكن لا يمكن للشبكات العامة ضمان الحتمية.

أقترح عليك العمل مع شركات الاتصالات لتأمين شبكات APN مخصصة أو شرائح خاصة إذا كانت هناك حاجة إلى أداء المهام الحرجة.

إدارة بطاقة SIM وتوفيرها على نطاق واسع

تتطلب إدارة الآلاف من شرائح SIM الأتمتة.

• الشرائح الإلكترونية-تبسيط الخدمات اللوجستية من خلال التزويد عن بُعد.
• دورة الحياة-خطة التفعيل، والتعليق، ووقف التشغيل.
• عقود الناقل-التفاوض على الشروط التي تتناسب مع نموذج القياس الخاص بك.

يمكن أن يؤدي استخدام منصات الإدارة المركزية إلى تقليل النفقات التشغيلية بشكل كبير.

عمليات نشر شبكات LTE الخاصة و CBRS الخاصة

توفر شبكة LTE الخاصة أداءً يمكن التنبؤ به دون الاعتماد على الشبكات العامة.

• الهندسة المعمارية-مركز البيانات الإلكتروني في الموقع وENodeBs الإلكترونية.
• CBRS-في الولايات المتحدة، تفتح مشاركة الطيف الترددي خيارات جديدة.
• حالات الاستخدام-المصانع والمستودعات وشبكات الحرم الجامعي.

"توفر تقنية LTE الخاصة مزيجًا مقنعًا من التحكم والأمان والأداء مقارنةً بتقنية LTE العامة."

استهلاك الطاقة وتكامل الأجهزة

يمكن أن تكون وحدات LTE متعطشة للطاقة، خاصة أثناء الإرسال.

• خامل-سحب منخفض للطاقة (~ 5-10 مللي أمبير).
• الإرسال-ذروة تصل إلى 2 أمبير.
• التحسين-تقلل دورة التشغيل وضبط البرامج الثابتة من الاستهلاك.

ضع في اعتبارك تأثيرات البطارية عند التصميم للتركيبات عن بُعد.

تقييم حالة الاستخدام والملاءمة

تظل تقنية LTE مناسبة للغاية للعديد من السيناريوهات.

• SCADA-جيد للقياس الدوري عن بُعد؛ أقل مثالية لحلقات التحكم في الوقت الحقيقي.
• تتبع الأصول-تغطية ممتازة وأداء ممتاز للبطارية مع دورات تشغيل محسّنة.
• الحوسبة الطرفية المتنقلة-الإنتاجية كافية لمعظم أعباء العمل.

قم بتعيين متطلبات حالة الاستخدام لإمكانيات LTE بعناية قبل اختيار الوحدة النمطية.

اعتبارات التكلفة

يمكن أن تكون تكاليف أجهزة LTE والتكاليف التشغيلية أقل من بدائل 5G.

• تكاليف الوحدة-$10-$40 لكل جهاز، حسب الإمكانيات.
• خطط البيانات-تختلف على نطاق واسع حسب المنطقة والحجم.
• التكلفة الإجمالية للملكية-يشمل التزويد والإدارة والصيانة.

احسب دائمًا تكاليف دورة الحياة، وليس فقط نفقات الأجهزة الأولية.

الخاتمة

إن نضج تقنية LTE وتغطيتها ومزاياها من حيث التكلفة تجعلها خيارًا يمكن الاعتماد عليه للأنظمة المدمجة والصناعية. بينما ستزداد أهمية شبكات الجيل الخامس (5G)، تظل شبكات LTE هي العمود الفقري للعديد من عمليات النشر المهمة. أوصيك بالتحقق من أداء الشبكة المحلية، والتخطيط لاجتياز NAT، والتصميم من أجل كفاءة الطاقة. عندما تتوافق هذه العوامل، لا يزال LTE خياراً ممتازاً.

نصيحة: للمزيد من الموارد حول حلول الاتصال المدمجة، فكّر في استكشاف ميني آي تي إكس بورد.