Nous avons tous entendu parler de la 4G et de la 5G dans la technologie des réseaux cellulaires. Mais vous avez peut-être vu le terme "4G LTE" et vous vous êtes demandé ce que signifie LTE. La réponse courte est que LTE signifie "Long Term Evolution" et qu'il est le plus souvent utilisé en relation avec la 4G, la norme mondiale de communication sans fil de quatrième génération qui a été définie pour la première fois en 2008.
Alors que la 5G se déploie dans le monde entier, de nombreuses questions se posent sur la technologie et la terminologie des réseaux. Par exemple, la 4G est-elle en train de disparaître ? La 4G LTE va-t-elle disparaître ? Et si oui, quand ?
Dans ce blog, nous allons passer brièvement en revue le contexte de la technologie LTE. Nous examinerons son rôle dans les communications cellulaires, sa relation avec la 5G - la prochaine génération de technologie de réseau cellulaire - et la durée de coexistence de la 4G LTE et de la 5G.
Qu'est-ce que le LTE (Long Term Evolution)
Le concept de LTE suscite un certain nombre de questions. Qu'est-ce que le LTE ? Que sont les données LTE ? Et, le LTE est-il identique à la 4G ? En bref, bien que le LTE ne soit pas techniquement le même comme la 4G, son évolution s'est faite sur les réseaux 4G. Les données LTE sont transférées plus rapidement et avec une latence plus faible, comme nous allons l'explorer dans cette section et la suivante.
Pour la plupart des consommateurs, la première fois qu'ils ont entendu parler de "LTE", c'est probablement lorsqu'ils ont remarqué ces lettres dans le coin de l'écran de leur smartphone et qu'ils se sont demandés ce que signifiait "LTE" sur mon téléphone. Pour les téléphones mobiles, cela signifie simplement que le téléphone est connecté au réseau 4G LTE de l'opérateur.
Chez Digi, nous nous concentrons sur le commercial et industriel cas d'utilisation de la 4G LTE et de la 5G, car nos clients sont répartis dans les paysages de l'entreprise, de l'industrie, du transport, du gouvernement et de la médecine. Le reste de cet article est donc consacré à l'examen de la signification et des perspectives du LTE dans ce contexte.
Lorsque l'évolution à long terme (LTE) a été introduit pour la première fois en 2008, il définit un nouveau réseau d'accès cellulaire avec une efficacité spectrale élevée, des débits de données de pointe élevés, un temps de trajet aller-retour court ainsi qu'une flexibilité en termes de fréquence et de bande passante. Il s'agit d'un niveau de performance qui évolue au fur et à mesure que les capacités du matériel, des logiciels et des technologies de réseau cellulaires - telles que la vitesse, la latence, l'utilisation de la batterie et la rentabilité - sont optimisées et améliorées au fil du temps. Comme un observateur du secteur a fait remarquer à propos de la LTE : "Il ne s'agit pas tant d'une technologie que du chemin suivi pour atteindre les vitesses 4G."
Il est important de savoir qu'au fur et à mesure que les générations successives de technologie cellulaire sont introduites, la ou les générations précédentes resteront en service, coexistant souvent pendant une décennie ou plus avec la technologie plus récente.
Pour ceux qui achètent et déploient la technologie LTE aujourd'hui, cela signifie qu'ils peuvent utiliser une large gamme d'appareils dans un réseau LTE en étant sûrs que leur déploiement restera viable pendant de nombreuses années. C'est d'autant plus important que les anciens réseaux 2G et 3G disparaissent pour permettre une utilisation plus efficace du spectre. Si l'on compare la LTE à la 3G, ceux qui ont déployé des appareils basés sur des réseaux pré-4G doivent migrer vers la 4G ou la 5G sans tarder. Si vous disposez déjà de la 4G, vous êtes à l'abri de l'avenir pendant toute la durée de vie utile de vos produits.
La technologie LTE a apporté de nombreux avantages dans le monde entier :
- La connectivité LTE est presque universellement disponible dans le monde entier pour les applications grand public et commerciales/industrielles.
- Le LTE assure la continuité du réseau à long terme, à mesure que les anciens réseaux, tels que les réseaux 2G et 3G, disparaissent.
- Dans les régions où la 5G ne sera pas disponible avant un certain temps, les technologies 4G LTE, 4G LTE Advanced et 4G LTE Advanced Pro permettront de répondre aux besoins de migration depuis la 2G/3G pendant les années à venir.
- Le LTE offre des vitesses plus élevées ainsi que des avantages significatifs pour les applications à faible consommation d'énergie et les dispositifs plus simples et peu coûteux - fournissant une base technologique unique pour une grande variété de cas d'utilisation.
Comment fonctionne le LTE ?
Le LTE améliore les fonctionnalités et les performances des anciens réseaux. Cette brève Description du LTE par Keven Sookecheff fournit un excellent aperçu de la technologie LTE pour aider à comprendre son fonctionnement :
Le LTE est une refonte de la norme 3G pour répondre à la demande de transmission de données à faible latence. Cette refonte comprend :
- Un réseau central basé sur l'adresse IP
- Une architecture de réseau simplifiée
- Une nouvelle interface radio
- Une nouvelle méthode de modulation
- Radios à entrées et sorties multiples (MIMO) pour tous les appareils
Voici quelques faits importants à connaître sur le fonctionnement de la LTE à un niveau élevé :
- Le LTE offre une latence plus faible et un débit accru sur l'ensemble du réseau, ce qui améliore considérablement les performances du réseau 3G.
- Le LTE fonctionne sur un spectre distinct de celui des réseaux 3G et nécessite un nouveau matériel.
- Le LTE offre des vitesses de téléchargement de données rapides de plusieurs centaines de mégabits par seconde (Mbps), contre plusieurs dizaines de Mbps pour la 3G, ce qui signifie que le LTE est 5 à 10 fois plus rapide que la 3G.
- Le LTE peut prendre en charge les données, la voix (VoLTE), la messagerie instantanée et la vidéo sur les smartphones et les tablettes via une interface unique. Avec la 3G, cela se faisait sur différents systèmes et, sur certains réseaux, la voix et les données s'excluaient mutuellement.
Lorsque la 4G a évolué à partir de son prédécesseur 3G, l'architecture du réseau a subi de petites modifications progressives. Le diagramme suivant, tiré de notre Architecture du réseau 5G Le blog montre comment la technologie LTE fonctionne du point de vue de l'architecture :
Source : 3GPP
Dans la 4G LTE, l'équipement utilisateur (UE), comme les smartphones ou les appareils cellulaires, se connecte via le réseau d'accès radio LTE (E-UTRAN) à l'Evolved Packet Core (EPC), puis aux réseaux externes, comme l'Internet. Le nœud de réseau évolué (eNodeB) sépare le trafic de données de l'utilisateur (plan utilisateur) du trafic de données de gestion du réseau (plan de contrôle) et alimente l'EPC séparément.
L'évolution de la technologie LTE
Environ tous les dix ans, le secteur des radiocommunications de la Union internationale des télécommunications (UIT-R) et ses partenaires définissent une nouvelle génération d'exigences en matière de vitesse, de connectivité et de spectre pour les systèmes mondiaux de communication mobile. Les anciennes générations de technologies sont périodiquement retirées ou mises au rancart afin que davantage de données puissent être transportées sur le même spectre et que davantage de dispositifs puissent partager le spectre disponible.
Les normes de l'UIT-R reflètent les progrès de la technologie et les délais d'adoption sont établis pour répondre aux nouveaux besoins des applications et de l'industrie. Une autre organisation, appelée le projet de partenariat de troisième génération (3GPP) prend les exigences de l'UIT-R et rédige des spécifications techniques qui sont regroupées dans une série de documents de l'UIT. libère.
La chronologie des publications du 3GPP montre les principales étapes de l'évolution de la technologie LTE. Source : Qualcomm
Voici une brève chronologie des principales étapes du développement du LTE et de la technologie LTE correspondante :
- La3G a été introduite en 1998 et pourrait être considérée comme la base technologique de la LTE, puisque la LTE fait spécifiquement référence à des capacités de performance supérieures à la 3G. La 3G a été la première technologie offrant des débits de données de l'ordre du Mbps.
- Lesnormes de vitesse et de connexion de la 4G ont été fixées par l'UIT-R en mars 2008. La norme 4G pour les mobiles, y compris les smartphones et les tablettes, spécifiait que tout produit ou service se réclamant de la 4G devait offrir des vitesses de connexion avec un pic d'au moins 100 Mbps, et d'au moins 1 Gigabit par seconde (Gbps) pour les utilisations stationnaires. Toutefois, lorsque les normes ont été établies, ces vitesses n'étaient pas encore possibles. En conséquence, l'UIT-R a autorisé les produits et les technologies à porter le label "4G LTE" s'ils apportaient une amélioration substantielle par rapport à la technologie 3G.
- LeLTE Advanced (LTE-A) est une version améliorée du LTE qui offre des vitesses plus rapides et une meilleure stabilité que le LTE normal, mais qui n'est toujours pas aussi rapide que la "vraie" 4G. Elle a été normalisée en 2011. Le LTE-A atteint des vitesses plus élevées en agrégeant des canaux, de sorte que les utilisateurs peuvent télécharger des données de plusieurs sources en même temps.
- Les spécificationsLTE Advanced Pro (LTE-AP) ont été publiées en 2016 et 2017. Le LTE Advanced Pro comprend trois innovations techniques majeures : 1) l'agrégation de porteuses, qui utilise le spectre de différentes bandes de porteuses LTE, 2) la modulation d'ordre supérieur, qui utilise plus efficacement le spectre disponible en transportant davantage de bits de données, et 3) les antennes à entrées multiples et sorties multiples (MIMO), qui transmettent et reçoivent des données en parallèle à des vitesses plus élevées. La technologie MIMO améliore la couverture et le débit du réseau, en particulier dans les zones urbaines. La technologie LTE de classe Gigabit, une forme de LTE Advanced Pro, est théoriquement capable d'atteindre des vitesses de téléchargement supérieures à 1 Gbps, mais la plupart des utilisateurs ne bénéficieront pas de vitesses aussi élevées. Le LTE de classe Gigabit est un choix intéressant pour les applications dans le commerce de détail, les transports et d'autres secteurs qui ont besoin de solutions à haut débit et à bande passante élevée.
- La5G est la norme la plus récente, publiée en 2019 et 2020. La 5G est en train de se déployer dans le monde entier. Lorsqu'ils seront entièrement mis en œuvre, les réseaux 5G offriront des vitesses allant jusqu'à 10 Gbps, ainsi qu'une latence plus faible, des besoins en énergie réduits et une capacité de données pratiquement illimitée.
Qu'est-ce que le LTE privé ?
Il est important ici de mentionner également les "Private LTE" ou "Private Mobile Networks", qui offrent une option de déploiement pour la technologie LTE. Alors que le LTE est principalement utilisé dans les réseaux publics, Réseaux LTE privés sont de petits réseaux sans fil qui fonctionnent avec les mêmes protocoles et la même technologie que le réseau LTE public, en utilisant un spectre sous licence, sans licence ou partagé pour fournir une couverture aux téléphones portables et autres appareils. Les opérateurs de réseaux mobiles (ORM) peuvent obtenir une licence pour un spectre et déployer ensuite un réseau LTE privé isolé sur ce spectre.
Les réseaux LTE privés constituent une solution abordable pour les sites géographiquement définis tels que les champs pétrolifères ou les sites miniers éloignés, ou dans des zones confinées telles que les grandes usines ou les ports maritimes. On trouve également des réseaux LTE privés dans les aéroports, les stades de sport et les campus universitaires ou d'entreprise. Ces différents cas d'utilisation bénéficient du temps de disponibilité quasi-constant que permet le LTE privé.
Le service radio haut débit pour les citoyens (CBRS) est une version du LTE privé aux États-Unis qui utilise un spectre partagé dans la bande des 3,5 GHz (B48). CBRS, qui répond à des cas d'utilisation similaires à ceux du Wi-Fi, devient de plus en plus populaire auprès des entreprises et des clients industriels qui souhaitent avoir plus de contrôle sur leur réseau sans fil. Elle offre une option de réseau rentable pour les sites de travail éloignés et les zones rurales où la réception cellulaire publique est faible ou inexistante.
Quelle est la différence entre 3G et LTE ?
Les réseaux 3G ont commencé à être déployés commercialement en 2002, augmentant progressivement puis remplaçant le protocole de réseau 2G antérieur. La fonctionnalité LTE s'appuie sur une partie de la technologie 3G sous-jacente et fonctionne comme une amélioration de la 3G.
Voici quelques-unes des principales différences entre la 3G et la LTE :
- Vitesse: la 3G est plus lente, avec des débits de données mesurés en kilobits par seconde (Kbps) plutôt qu'en mégabits par seconde.
- Latence: la latence de la 3G (le temps qui s'écoule entre le moment où les données sont envoyées et celui où elles sont reçues) est beaucoup plus importante.
- Utilisation de l'énergie: Les appareils LTE transfèrent un plus grand volume de données et peuvent donc utiliser les batteries plus rapidement que les appareils 3G, ce qui a des répercussions sur les coûts et la gestion de l'énergie que les développeurs et les gestionnaires de réseaux doivent prendre en considération.
- Disponibilité et fiabilité: jusqu'à récemment, les réseaux 3G étaient plus largement disponibles. Aujourd'hui, les réseaux 4G sont presque universellement disponibles et les différences de fiabilité ont largement disparu.
Pour en savoir plus, consultez ces articles connexes :
Quelle est la différence entre la 4G et la LTE ?
Les termes "4G" et "LTE" sont souvent utilisés de manière interchangeable et l'expression "4G LTE" apparaît fréquemment dans la littérature spécialisée. Alors que le marketing des opérateurs suggère parfois que la 4G LTE est une version améliorée de la 4G, la 4G LTE fait en fait référence à des appareils et à des réseaux qui évoluent... de la norme 3G, plus lente à la vitesse et le débit de la 4G. La 4G LTE couvre toute la gamme des vitesses de téléchargement, de la 3G à 10th de Mbps à la 4G de 100th de Mbps.
Le terme "4G" fait référence à la génération de technologie, tandis que le terme "LTE" désigne la méthodologie d'évolution de cette génération au fil des multiples versions du 3GPP qui définissent explicitement les étapes techniques permettant d'obtenir de meilleures performances et davantage de fonctionnalités. Ce processus incrémentiel permet de maintenir la compatibilité des appareils et de faire évoluer la technologie en douceur d'une génération à l'autre.
Pourquoi les réseaux LTE sont importants pour IoT
Les réseaux LTE sont largement utilisés par les solutions de l'internet des objets (IoT) pour connecter les machines et les équipements et leur permettre d'envoyer et de recevoir des données. Si le site IoT existait avant l'introduction de la connectivité de niveau LTE, la vitesse et le débit plus élevés du LTE ont permis aux systèmes IoT de contrôler des systèmes plus grands et plus complexes avec une plus grande précision.
IoT sont utilisées dans pratiquement tous les secteurs. Voici quelques-uns des exemples les plus largement déployés de solutions LTE IoT:
- Transports en commun: Les autobus, les trains de banlieue et d'autres formes de transport en commun dépendent des données et de la connectivité LTE pour fournir des informations aux répartiteurs et aux administrateurs du système sur les performances des véhicules, les niveaux de fréquentation et pour le Wi-Fi des passagers.
- Villes intelligentes: De nombreuses applications IoT utilisant le LTE offrent des fonctionnalités rentables aux municipalités, notamment des contrôleurs d'éclairage intelligents pour les rues et les espaces publics, des stations de recharge de véhicules électriques et des réseaux LTE à haut débit pour connecter les feux de circulation en vue d'une gestion adaptative du trafic en temps réel
- Applications industrielles: IoT joue un rôle majeur dans les opérations industrielles et de production, notamment dans la surveillance et le contrôle des processus, l'automatisation de la fabrication et la maintenance prédictive.
- L'agriculture de précision: Les systèmes d'irrigation et autres infrastructures agricoles facilités par la technologie LTE peuvent permettre aux agriculteurs de réaliser d'importantes économies de main-d'œuvre et de coûts.
- Gestion de l'eau et des eaux usées: IoT applications avec connectivité LTE fournissent une surveillance sans fil 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 des puits, des stations de relèvement, des égouts et d'autres composants des systèmes d'eau et d'eaux usées.
- Commerce de détail et signalisation numérique: IoT est utilisé dans de nombreux cas d'utilisation, de la signalisation informative à la publicité extérieure en passant par les systèmes de points de vente, les distributeurs automatiques de billets, les systèmes de caisses en libre-service, etc.
Pour en savoir plus sur IoT et LTE, consultez ces articles connexes :
Pourquoi le LTE est-il essentiel pour la 5G ?
Le maintien de la connectivité LTE est essentiel au bon déroulement du déploiement des réseaux 5G. Les réseaux LTE et 5G coexisteront pendant au moins une décennie jusqu'à ce que l'infrastructure 5G complète soit construite et le LTE sera essentiel pour fournir une connectivité de repli dans les zones où la couverture 5G est limitée. Au début, le LTE sera également nettement moins cher que la 5G pour la plupart des applications.
Du point de vue de l'infrastructure, presque tous les réseaux 5G seront initialement déployés en mode "5G non-standalone" (5G NSA). Les premiers appareils 5G intègrent une radio qui prend en charge à la fois la 4G LTE et la 5G. L'appareil se connectera d'abord au réseau 4G LTE et utilisera un réseau 5G pour obtenir une bande passante supplémentaire, s'il en existe un. À terme, les rôles seront inversés au fur et à mesure de la maturation des réseaux 5G, et les appareils ne se connecteront au réseau 5G qu'en mode "5G stand-alone" (5G SA), et pourront alors tirer pleinement parti de la technologie 5G.
Voici quelques FAQ sur les principaux moyens par lesquels la technologie LTE soutiendra la 5G :
- Quand la 5G éliminera-t-elle la 4G LTE ? La 5G nécessite un nouveau matériel, tant pour les opérateurs de réseau que pour leurs clients. Les opérateurs de réseau doivent installer un nouveau matériel dans toutes leurs tours de transmission, ce qui sera un processus long et laborieux. Toutefois, la bonne nouvelle est que les opérateurs de réseau ont commencé à déployer une nouvelle infrastructure 5G il y a plusieurs années, lorsque la 5G était encore dans sa définition finale. Grâce à une simple mise à jour logicielle, l'infrastructure est désormais capable de prendre en charge simultanément la 5G et la 4G LTE.
- Qu'est-ce que le service LTE ? Le service LTE fournit un service LTE aux appareils finaux 4G LTE, tels que les routeurs, les passerelles, les téléphones et les tablettes.
- La LTE et la 5G sont-elles sur des bandes distinctes ? Pas nécessairement. La 5G peut partager le même spectre que la 4G LTE en utilisant une approche appelée partage dynamique du spectre (DSS). Le DSS nous permet d'utiliser la 5G plus tôt et prolonge la durée de vie des réseaux 4G LTE et donc la durée de vie des appareils 4G LTE. Cependant, la 5G utilise également un spectre "frais", comme le 5G mmWave, qui est exclusif à la 5G.
En outre, la technologie LTE fournit une infrastructure de réseau physique essentielle pour la 5G. Un seul expert sectoriel a noté que " les premiers réseaux 5G [...] nécessitent un plan de contrôle 4G LTE [un élément du réseau responsable du routage du trafic] pour gérer les sessions de données 5G. "
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Le LTE est une étape clé dans le développement de la connectivité sans fil, tant pour les consommateurs que pour les applications commerciales et industrielles. Alors que les industries et les développeurs de IoT découvrent les possibilités extraordinaires offertes par la 5G, il est rassurant de savoir que la technologie LTE constitue une passerelle éprouvée - et souvent moins coûteuse - vers cet avenir.
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