La 4G LTE est-elle bonne ? Évaluation technique et considérations relatives au déploiement

Alors que le paysage technologique évolue vers la 5G, il est facile de sous-estimer la pertinence durable de la 4G LTE. Cependant, le LTE reste le cheval de bataille de la connectivité industrielle et embarquée. Dans ce guide, je vous propose une évaluation rigoureuse des forces et des faiblesses du LTE, ainsi que des considérations pratiques de déploiement, afin que vous puissiez faire un choix éclairé pour votre projet.

Table des matières

• Introduction
• Aperçu de la technologie 4G LTE
• Caractéristiques de performance
• Couverture, disponibilité et résilience
• Adressage et connectivité du réseau
• Caractéristiques de sécurité et conformité des données
• Qualité de service et hiérarchisation
• Gestion et approvisionnement SIM à grande échelle
• Déploiements privés LTE et CBRS
• Consommation d'énergie et intégration des dispositifs
• Évaluation et pertinence des cas d'utilisation
• Considérations sur les coûts

Introduction

Lorsque vous concevez une plateforme IoT industrielle ou un système de surveillance embarqué, la connectivité n'est jamais négligée. Bien que la 5G soit sous les feux de la rampe, la 4G LTE offre une stabilité et une portée éprouvées. Ce guide vous aide à évaluer si les performances et l'écosystème du LTE s'alignent sur vos exigences de déploiement.

• Pourquoi évaluer le LTE ?-Il est encore largement soutenu, abordable et mature.
• Champ d'application-Cas d'utilisation industriels, embarqués et IoT.
• Public-Ingénieurs en matériel, architectes de solutions et développeurs de systèmes embarqués.

À la fin, vous saurez si la LTE vous convient ou s'il est temps d'investir dans d'autres solutions.

Aperçu de la technologie 4G LTE

Le LTE, normalisé par le 3GPP, a fait évoluer le réseau cellulaire vers un paradigme tout IP, ouvrant la voie à l'IdO moderne.

• L'évolution-De la version 8 LTE à la version LTE-Advanced Pro, avec des améliorations en matière d'agrégation de porteuses et de MIMO.
• Caractéristiques principales-Vitesses de téléchargement maximales de 150 Mbps (LTE) à plus de 1 Gbps (LTE-A Pro).
• Amélioration de la latence-Environ 30-50 ms aller-retour.

Ces capacités restent plus que suffisantes pour de nombreuses applications industrielles.

Caractéristiques de performance

Les performances de la technologie LTE dans le monde réel dépendent fortement de l'environnement et de la charge du réseau.

• Débit-Typiquement 20-80 Mbps en liaison descendante dans les zones urbaines.
• Temps de latence-Moyenne de 30 à 60 ms, avec des pics occasionnels en cas de congestion.
• Gigue-5-20 ms dans la plupart des cas.

"La cohérence des temps de latence est souvent plus importante que la largeur de bande pour les boucles SCADA et de contrôle.

Si votre charge de travail exige du déterminisme, effectuez des tests approfondis dans l'environnement réseau cible.

Couverture, disponibilité et résilience

La couverture LTE est presque universelle sur les marchés matures, mais varie ailleurs.

• Urbain-Sites cellulaires denses et signaux intérieurs puissants.
• Ruralité-Distances plus longues entre les pylônes ; le signal peut se dégrader rapidement.
• Redondance-Envisager des cartes SIM multi-réseaux ou un repli sur le Wi-Fi/satellite.

Avant de déployer le LTE à grande échelle, je vous recommande de procéder à des études de site pour valider la couverture et la puissance du signal.

Adressage et connectivité du réseau

Les réseaux LTE s'appuient généralement sur le NAT de l'opérateur et l'IPv4, ce qui pose des problèmes pour les connexions entrantes.

• Porteurs NAT-Bloque le trafic entrant non sollicité.
• IPv6-Un soutien croissant mais une adoption irrégulière.
• Traversée NAT-Il faut souvent recourir à des VPN ou à des tunnels inversés.

Prévoyez du temps et des ressources pour les solutions de contournement de la mise en réseau lors de la planification du déploiement.

Caractéristiques de sécurité et conformité des données

Le LTE a considérablement amélioré la sécurité par rapport au 2G/3G, mais il n'est pas à l'abri des vecteurs d'attaque.

• Authentification-Les informations d'identification basées sur l'ISM.
• Cryptage-Le cryptage AES protège les liaisons radio.
• VulnérabilitésLes attrape-IMSI et les exploits protocolaires persistent.

Veillez à mettre en œuvre le cryptage VPN pour les données sensibles et à maintenir les microprogrammes à jour.

Qualité de service et hiérarchisation

Le LTE prend en charge la qualité de service via les QCI, mais les réseaux publics ne peuvent pas garantir le déterminisme.

Je vous suggère de travailler avec les opérateurs pour obtenir des APN dédiés ou des tranches privées si vous avez besoin d'une performance critique.

Gestion et approvisionnement SIM à grande échelle

La gestion de milliers de cartes SIM exige l'automatisation.

• eSIMs-Simplifier la logistique grâce à l'approvisionnement à distance.
• Cycle de vie-Plan d'activation, de suspension et de mise hors service.
• Contrats avec les transporteurs-Négocier des conditions qui correspondent à votre modèle d'échelle.

L'utilisation de plates-formes de gestion centralisée peut réduire considérablement les frais généraux d'exploitation.

Déploiements privés LTE et CBRS

Le LTE privé offre des performances prévisibles sans dépendre des réseaux publics.

• Architecture-EPC et eNodeB sur site.
• CBRSAux États-Unis, le partage du spectre ouvre de nouvelles perspectives.
• Cas d'utilisation-Usines, entrepôts et réseaux de campus.

"Le LTE privé offre un mélange convaincant de contrôle, de sécurité et de performance par rapport au LTE public.

Consommation d'énergie et intégration des dispositifs

Les modules LTE peuvent être gourmands en énergie, en particulier pendant la transmission.

• Au repos-Faible consommation d'énergie (~5-10 mA).
• Transmettre-Les pointes peuvent aller jusqu'à 2 A.
• Optimisation-Le cycle de fonctionnement et la mise au point du micrologiciel réduisent la consommation.

Tenir compte de l'impact des batteries lors de la conception d'installations à distance.

Évaluation et pertinence des cas d'utilisation

Le LTE reste très adapté à de nombreux scénarios.

• SCADA-Bon pour la télémétrie périodique ; moins idéal pour les boucles de contrôle en temps réel.
• Suivi des actifs-Excellente couverture et performances de la batterie avec des cycles d'utilisation optimisés.
• Informatique mobile en périphérie-Débit adéquat pour la plupart des charges de travail.

Avant de choisir un module, il convient d'établir une correspondance entre les exigences du cas d'utilisation et les capacités du LTE.

Considérations sur les coûts

Les coûts de matériel et d'exploitation de la LTE peuvent être inférieurs à ceux de la 5G.

• Coût des modules-$10-$40 par appareil, en fonction des capacités.
• Plans de données-Varie considérablement selon la région et le volume.
• Coût total de possession-Comprend l'approvisionnement, la gestion et la maintenance.

Tenez toujours compte des coûts du cycle de vie, et pas seulement des dépenses initiales en matériel.

Conclusion

La maturité, la couverture et les avantages financiers du LTE en font une option fiable pour les systèmes embarqués et industriels. Même si la 5G gagnera en importance, le LTE reste l'épine dorsale de nombreux déploiements critiques. Je vous recommande de valider les performances du réseau local, de planifier la traversée de la NAT et de concevoir pour l'efficacité énergétique. Lorsque ces facteurs sont réunis, le LTE reste un excellent choix.

Conseil : Pour plus de ressources sur les solutions de connectivité embarquées, consultez les sites suivants Carte MiniITX.