Ist 4G LTE gut? Technische Bewertung und Überlegungen zum Einsatz

Während sich die Technologielandschaft in Richtung 5G verschiebt, wird die anhaltende Bedeutung von 4G LTE leicht unterschätzt. LTE bleibt jedoch das Arbeitspferd der industriellen und eingebetteten Konnektivität. In diesem Leitfaden führe ich Sie durch eine strenge Bewertung der Stärken, Schwächen und praktischen Einsatzüberlegungen von LTE, damit Sie eine fundierte Entscheidung für Ihr Projekt treffen können.

Inhaltsübersicht

• Einführung
• Überblick über die 4G LTE-Technologie
• Leistungsmerkmale
• Abdeckung, Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit
• Netzwerkadressierung und Konnektivität
• Sicherheitsmerkmale und Datenkonformität
• Dienstqualität und Priorisierung
• SIM-Verwaltung und -Provisionierung im großen Maßstab
• Private LTE- und CBRS-Bereitstellungen
• Stromverbrauch und Geräteintegration
• Bewertung und Eignung von Anwendungsfällen
• Kostenüberlegungen

Einführung

Wenn Sie eine industrielle IoT-Plattform oder ein eingebettetes Überwachungssystem entwickeln, ist Konnektivität nie ein nachträglicher Gedanke. Während 5G im Rampenlicht steht, bietet 4G LTE bewährte Stabilität und Reichweite. Dieser Leitfaden hilft Ihnen bei der Abwägung, ob die Leistung und das Ökosystem von LTE mit Ihren Bereitstellungsanforderungen übereinstimmen.

• Warum LTE bewerten?-Sie wird immer noch weitgehend unterstützt, ist erschwinglich und ausgereift.
• UmfangIndustrielle, eingebettete und IoT-Anwendungsfälle.
• PublikumHardware-Ingenieure, Lösungsarchitekten und Embedded-Entwickler.

Am Ende werden Sie Klarheit darüber haben, ob LTE das Richtige für Sie ist oder ob es an der Zeit ist, in Alternativen zu investieren.

Überblick über die 4G LTE-Technologie

Das von der 3GPP standardisierte LTE hat die Mobilfunknetze auf ein All-IP-Paradigma umgestellt und damit den Weg für das moderne Internet der Dinge geebnet.

• EntwicklungVon LTE Release 8 zu LTE-Advanced Pro, mit Carrier Aggregation und MIMO-Verbesserungen.
• Wichtigste DatenSpitzen-Download-Geschwindigkeiten von 150 Mbps (LTE) bis über 1 Gbps (LTE-A Pro).
• Verbesserungen der Latenzzeit-Rund 30-50 ms Hin- und Rücklauf.

Diese Fähigkeiten sind für viele industrielle Anwendungen mehr als ausreichend.

Leistungsmerkmale

Die LTE-Leistung in der Praxis hängt stark von der Umgebung und der Netzbelastung ab.

• Durchsatz-In der Regel 20-80 Mbit/s Downlink in städtischen Gebieten.
• Latenzzeit-Durchschnittlich 30-60 ms, mit gelegentlichen Ausschlägen bei Überlastung.
• Jitter-5-20 ms in den meisten Szenarien.

"Die Konsistenz der Latenzzeit ist für SCADA- und Kontrollschleifen oft wichtiger als die Bandbreite".

Wenn Ihre Arbeitslast Determinismus erfordert, sollten Sie sie in der Zielnetzumgebung ausgiebig testen.

Abdeckung, Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit

Die LTE-Abdeckung ist in gesättigten Märkten nahezu flächendeckend, in anderen Märkten jedoch unterschiedlich.

• Urban-Dichte Mobilfunkstandorte und starke Innenraumsignale.
• Ländlich-Größere Entfernungen zwischen den Masten; das Signal kann sich schnell verschlechtern.
• RedundanzErwägen Sie Multi-Netz-SIMs oder den Rückgriff auf Wi-Fi/Satelliten.

Bevor Sie LTE in großem Umfang einsetzen, sollten Sie Standortuntersuchungen durchführen, um die Abdeckung und Signalstärke zu überprüfen.

Netzwerkadressierung und Konnektivität

LTE-Netze basieren in der Regel auf Carrier-NAT und IPv4, was für eingehende Verbindungen eine Herausforderung darstellt.

• Träger-NAT-Blockiert unerwünschten eingehenden Verkehr.
• IPv6-Wachsende Unterstützung, aber uneinheitliche Annahme.
• NAT-Traversal-Oft sind VPNs oder Reverse-Tunnel erforderlich.

Planen Sie bei der Einsatzplanung Zeit und Ressourcen für Netzwerkumgehungen ein.

Sicherheitsmerkmale und Datenkonformität

LTE hat die Sicherheit im Vergleich zu 2G/3G deutlich verbessert, ist aber nicht immun gegen Angriffe.

• Authentifizierung-SIM-basierte Berechtigungsnachweise.
• VerschlüsselungDie AES-Verschlüsselung schützt Funkverbindungen.
• Schwachstellen-IMSI-Catcher und Protokoll-Exploits bleiben bestehen.

Stellen Sie sicher, dass Sie eine VPN-Verschlüsselung für sensible Daten implementieren und die Firmware aktuell halten.

Dienstqualität und Priorisierung

LTE unterstützt QoS über QCIs, aber öffentliche Netze können keinen Determinismus garantieren.

Ich schlage vor, dass Sie mit den Netzbetreibern zusammenarbeiten, um sich dedizierte APNs oder private Slices zu sichern, wenn eine geschäftskritische Leistung erforderlich ist.

SIM-Verwaltung und -Provisionierung im großen Maßstab

Die Verwaltung von Tausenden von SIMs erfordert Automatisierung.

• eSIMs-Vereinfachung der Logistik durch Fernbereitstellung.
• Lebenszyklus-Plan für Aktivierung, Aussetzung und Stilllegung.
• Beförderungsverträge-Verhandeln Sie Bedingungen, die Ihrem Skalierungsmodell entsprechen.

Die Verwendung zentraler Verwaltungsplattformen kann den betrieblichen Aufwand erheblich reduzieren.

Private LTE- und CBRS-Bereitstellungen

Private LTE bietet eine vorhersehbare Leistung, ohne auf öffentliche Netze angewiesen zu sein.

• ArchitekturVor-Ort-EPC und eNodeBs.
• CBRS-In den USA eröffnet die gemeinsame Nutzung von Frequenzen neue Möglichkeiten.
• Anwendungsfälle-Fabriken, Lagerhäuser und Campusnetzwerke.

"Privates LTE bietet im Vergleich zu öffentlichem LTE eine überzeugende Mischung aus Kontrolle, Sicherheit und Leistung."

Stromverbrauch und Geräteintegration

LTE-Module können sehr stromhungrig sein, insbesondere während der Übertragung.

• Leerlauf-Geringe Stromaufnahme (~5-10 mA).
• Senden Sie-Spitzen bis zu 2 A.
• OptimierungBetriebszyklen und Firmware-Tuning reduzieren den Verbrauch.

Berücksichtigen Sie die Auswirkungen auf die Batterie, wenn Sie für entfernte Installationen planen.

Bewertung und Eignung von Anwendungsfällen

LTE ist nach wie vor für viele Szenarien bestens geeignet.

• SCADA-Gut für periodische Telemetrie; weniger ideal für Echtzeit-Regelkreise.
• Verfolgung von Vermögenswerten-Hervorragende Reichweite und Batterieleistung mit optimierten Arbeitszyklen.
• Mobiles Edge-Computing-Der Durchsatz ist für die meisten Workloads ausreichend.

Ordnen Sie die Anforderungen des Anwendungsfalls sorgfältig den LTE-Funktionen zu, bevor Sie ein Modul auswählen.

Kostenüberlegungen

Die Kosten für LTE-Hardware und -Betrieb können niedriger sein als bei 5G-Alternativen.

• Kosten des Moduls-$10-$40 pro Gerät, je nach Ausstattung.
• Datenpläne-Variiert stark nach Region und Volumen.
• Gesamtbetriebskosten-Beinhaltet Bereitstellung, Verwaltung und Wartung.

Berücksichtigen Sie immer die Lebenszykluskosten, nicht nur die anfänglichen Hardwarekosten.

Schlussfolgerung

Die Ausgereiftheit, die Abdeckung und die Kostenvorteile von LTE machen es zu einer zuverlässigen Option für eingebettete und industrielle Systeme. Auch wenn 5G an Bedeutung gewinnen wird, bleibt LTE das Rückgrat für viele kritische Implementierungen. Ich empfehle Ihnen, die Leistung des lokalen Netzwerks zu überprüfen, NAT-Traversal einzuplanen und für Energieeffizienz zu sorgen. Wenn diese Faktoren übereinstimmen, ist LTE immer noch eine ausgezeichnete Wahl.

Tipp: Weitere Ressourcen zu eingebetteten Konnektivitätslösungen finden Sie unter MiniITX-Karte.