معلومات

LTE-M: من آلة إلى آلة ، اتصالات M2M

LTE-M: من آلة إلى آلة ، اتصالات M2M


توفر LTE منصة مثالية لاتصالات M @ M من آلة إلى أخرى. باستخدام النطاق الترددي المنخفض ومعدلات البيانات المنخفضة ، مع فئات LTE الجديدة ، فإن LTE قادرة على دعم هذا النوع من الاتصال باستخدام LTE-M

يتيح متغير LTE-M لشبكات LTE استخدام التغطية الهائلة لشبكات LTE لاتصالات M2M دون الحاجة إلى تثبيت شبكة جديدة.

تم تصميم LTE-M لتلبية احتياجات اتصالات IoT M2M من خلال إدخال فئات جديدة لمعدل البيانات المنخفض ، ومع التصميم الدقيق للعقد البعيدة ، يتيح ذلك تحقيق عمر بطارية هائل يمتد إلى سنوات عديدة.

ترتبط بإدخال LTE-M فئات جديدة تم تقديمها في الإصدار 13 (Rel 13) من معايير 3GPP. تشمل هذه الفئات LTE Cat 1.4MHz و LTE Cat 200kHz.

القضايا الرئيسية LTE-M

هناك العديد من المتطلبات لتطبيقات LTE M2M إذا كان النظام الخلوي سيكون قابلاً للتطبيق في هذه السيناريوهات:

  • عمر بطارية طويل: يجب ترك العديد من أجهزة M2M دون مراقبة لفترات طويلة من الوقت في المناطق التي قد لا يكون فيها مصدر طاقة. تعد صيانة البطاريات عملاً مكلفًا ، وبالتالي يجب أن تكون أي أجهزة قادرة على قضاء وقت بين تغييرات البطارية لمدة تصل إلى عشر سنوات. هذا يعني أن نظام LTE-M يجب أن يكون قادرًا على استنزاف القليل جدًا من طاقة البطارية.
  • مجموعة واسعة من الأجهزة: يجب أن يكون أي جهاز LTE إلى نظام قادرًا على دعم مجموعة متنوعة من أنواع الأجهزة المختلفة. قد تتراوح هذه العدادات من العدادات الذكية إلى آلات البيع وإدارة أسطول السيارات إلى الأجهزة الأمنية والطبية. هذه الأجهزة المختلفة لها العديد من المتطلبات المختلفة ، لذلك يجب أن يكون أي نظام LTE-M مرنًا.
  • تكلفة منخفضة للأجهزة: يجب أن تكون معظم أجهزة M2M صغيرة ومناسبة للمعدات شديدة الحساسية من حيث التكلفة. مع توفر العديد من أنظمة M2M منخفضة التكلفة بالفعل ، تحتاج LTE-M إلى توفير مزايا النظام الخلوي ، ولكن بتكلفة منخفضة.
  • أحجام كبيرة - معدلات بيانات منخفضة: نظرًا لأنه من المتوقع أن تكون أحجام الأجهزة البعيدة هائلة ، يجب هيكلة LTE-M بحيث تكون الشبكات قادرة على استيعاب أعداد كبيرة من الأجهزة المتصلة التي قد تتطلب فقط كميات صغيرة من البيانات ليتم نقلها ، غالبًا في فترات الذروة القصيرة ولكن مع معدلات بيانات منخفضة.
  • تغطية محسنة: ستحتاج تطبيقات LTE-M إلى العمل في مجموعة متنوعة من المواقع - وليس فقط في الأماكن التي يكون فيها الاستقبال جيدًا. سيحتاجون إلى العمل داخل المباني ، غالبًا في مواقع لا يوجد فيها وصول محدود وحيث قد يكون الاستقبال ضعيفًا. وفقًا لذلك ، يجب أن تكون LTE-M قادرة على العمل في جميع الظروف.

تحديث Rel 12 لـ LTE-M

تم تقديم عدد من التحديثات في 3GPP Rel 12 لاستيعاب متطلبات LTE-M.

تعني هذه التحديثات أن تكلفة مودم M2M منخفض التكلفة يمكن أن تتراوح من 40 إلى 50٪ من أجهزة LTE العادية ، مما يجعلها قابلة للمقارنة مع أجهزة EGPRS.

لاستيعاب هذه المتطلبات ، تم تنفيذ فئة جديدة من فئة UE جديدة LTE الفئة 0. تحدد هذه الفئات القدرات العريضة للجهاز حتى تتمكن المحطة الأساسية من الاتصال بشكل صحيح. اقرأ المزيد عن فئات LTE UE.

تتمتع أجهزة المودم LTE-M و M2M منخفضة التكلفة بإمكانيات محدودة وهي:

  • الهوائيات: هناك إمكانية لهوائي استقبال واحد فقط مقارنة بهوائيين استقبال لفئات الأجهزة الأخرى.
  • حجم كتلة النقل: هناك قيود على حجم كتلة النقل يُسمح لأجهزة LTE-M منخفضة التكلفة هذه بإرسال أو استقبال ما يصل إلى 1000 بت من بيانات الإرسال الأحادي لكل إطار فرعي. هذا يقلل من معدل البيانات الأقصى إلى 1 ميجابت في الثانية في كل من الوصلة الصاعدة والهابطة.
  • الازدواج: يتم دعم الأجهزة نصف المزدوجة FDD كميزة اختيارية - وهذا يوفر توفيرًا في التكاليف لأنه يمكّن محولات التردد اللاسلكي وأجهزة الإرسال المزدوجة اللازمة لإزالة أجهزة المودم ذات الأداء الكامل. هذا يعني أيضًا أنه لا توجد حاجة إلى حلقة مغلقة من المرحلة الثانية لتحويل التردد ، على الرغم من أن وجود PLL واحد فقط يعني أن أوقات التبديل بين الاستقبال والإرسال أطول.

ميزات LTE-M المخطط لها لـ Rel 13

هناك العديد من الميزات التي يتم اقتراحها وإعدادها للإصدار التالي من معايير 3GPP من حيث قدرات LTE M2M. تتضمن بعض الإمكانات التالية:

  • تقليل عرض النطاق الترددي إلى 1.4 ميجا هرتز للوصلة الصاعدة والهابطة
  • تقليل طاقة الإرسال إلى 20 ديسيبل
  • تقليل الدعم لأوضاع نقل الوصلة الهابطة
  • استرخاء المتطلبات التي تتطلب مستويات عالية من المعالجة ، على سبيل المثال مخطط تعديل الوصلة الهابطة ، تقليل الجدول الزمني HARQ للوصلة الهابطة

يطلق على فئة تجهيزات المستعمل لهذا النوع اسم "Cat 1.4MHz".

هناك تحسين إضافي لـ LTE-M ضمن Rel 13 مع خيار عرض نطاق مخفض يبلغ 200 كيلو هرتز في الوصلة الصاعدة والهابطة - غالبًا ما يطلق عليها النطاق الضيق أو NB lte_m. من خلال تقليل عرض النطاق وكذلك معدل البيانات ، يمكن تحقيق المزيد من التبسيط للمودم. يطلق على فئة UE لهذا "Cat 200kHz".

فئات LTE-M

من الممكن تلخيص مختلف فئات تجهيزات المستعمل والخيارات لمودمات وأنظمة LTE-M.


مقارنة القدرات وتعقيدات المودم لـ LTE-M
الإمكانيةالإصدار 8
كات 4
Rel 12
القط 0
Rel 13
"Cat 1.4 ميجا هرتز"
Rel 13
"Cat 200 كيلو هرتز"
معدل الذروة للوصلة الهابطة (ميغابت في الثانية)150110.2
معدل ذروة الإرسال (ميجابت في الثانية)50110.144
عدد الهوائيات2111
وضع الازدواجممتلئنصفنصفنصف
عرض نطاق استقبال UE (MHz)20201.40.2
طاقة إرسال UE (ديسيبل)23232023
تعقيد المودم النسبي100%40%20%<15%

يعد تعقيد المودم أحد القياسات الرئيسية لأي عقدة آلة. مع انخفاض هذا ، ينخفض ​​أيضًا استهلاك البطارية. يمكن ملاحظة أن LTE Cat 1.4MHz و LTE Cat 200kHz لهما أجهزة مودم أقل تعقيدًا مقارنةً بمودم Cat 4.

وفقًا لذلك ، سيتم استخدام LTE Cat 1.4MHz و LTE Cat 200kHz على نطاق واسع لتطبيقات LTE-M و M2M.

تمكّن LTE-M LTE من تقديم خدمة مصممة خصيصًا لتلبية احتياجات العديد من تطبيقات IoT و M2M التي يجري تطويرها الآن. مع توقع وصول عقد إنترنت الأشياء إلى 20 إلى 30 مليار جهاز في غضون سنوات قليلة ، كان من الضروري أن تخاطب LTE هذا القطاع من السوق وتوفر حلاً مناسبًا. تم تحقيق ذلك باستخدام LTE-M.

موضوعات الاتصال اللاسلكي والسلكي:
أساسيات الاتصالات المتنقلة
العودة إلى الاتصال اللاسلكي والسلكي


شاهد الفيديو: Lets talk IoT eSIM for M2M: what does it mean for testing? (قد 2021).