Appareils portables autonomes avec technologie LTE

22nd May 2019
Posted By : Victoria Chercasova
Appareils portables autonomes avec technologie LTE

L’Apple Watch Series 3 intègre des capacités cellulaires, ce qui permet de passer des appels et d’accéder à Internet sans avoir un smartphone en proximité. Comme nous entrons dans l’ère de la communication cellulaire 5G, certains pensent désormais que cette tendance pourrait s’imposer.

Les avantages du réseau cellulaire sont indéniables, et on s’attend à ce que de moins en moins d’appareils portables dépendent des smartphones. Une question subsiste : cela justifie-t-il le coût et la consommation électrique liés à l’ajout d’une connexion cellulaire ?

 

La connectivité est essentielle au bon fonctionnement des appareils portables, mais ceux-ci utilisent aujourd’hui la connexion Bluetooth ou Wi-Fi à un smartphone pour se connecter au cloud. Les smartphones étant de plus en plus gros et encombrants, il se peut que ce modèle ne soit pas viable. Personne ne veut emporter son smartphone avec soi en allant courir. De même, vous n’avez pas envie de vous encombrer d’un téléphone-tablette volumineux pour vous rendre au café du coin ou à l’épicerie. Par ailleurs, les utilisateurs des montres intelligentes se plaignent souvent du manque d’autonomie de la batterie des smartphones, car les appareils mobiles connectés à Bluetooth ont tendance à épuiser la batterie de leur dispositif hôte.

La connectivité cellulaire résout tous ces problèmes. En intégrant la connectivité cellulaire, les appareils portables peuvent fonctionner comme des dispositifs indépendants entièrement fonctionnels, même lorsqu’ils sont utilisés sans smartphone à proximité. Contrairement à la technologie Bluetooth ou au Wi-Fi, les appareils portables à connexion cellulaire ne dépendent pas d’un système hôte ou d’un routeur pour se connecter à Internet. À l’instar d’un smartphone, ils se connectent automatiquement à la station de base la plus proche. Ils ont simplement recours à une connexion de type « plug-and-play » : ainsi, on n'a plus besoin de s' encombrer avec des points d’accès ou des processus complexes d’appairage Bluetooth.

 

Les défis de la technologie cellulaire

Malgré tous les avantages de la connectivité cellulaire, son implémentation dans les appareils mobiles présente plusieurs défis. La connectivité LTE épuise très rapidement la batterie. Les smartphones se déchargent en grande partie à cause des radios cellulaires, et l’intégration de celles-ci dans un appareil portable n’y changera rien. Cela ne ferait même qu’empirer les choses, car les appareils portables ont souvent de très faibles réserves de batterie.

 

La connectivité LTE n’est pas gratuite, que ce soit pour les utilisateurs ou les équipementiers. Les modems LTE sont plus chers et plus complexes que les radios Bluetooth, et chaque appareil portable connecté requiert un abonnement au réseau cellulaire. À l’inverse, même si leur utilisation est incommode, les connexions Wi-Fi et Bluetooth ne présentent aucun coût mensuel pour l’utilisateur.

Enfin, si tous les appareils portables peuvent bénéficier de la connectivité cellulaire, ils n’ont pas tous besoin d’une connexion LTE de niveau smartphone. En effet, un appareil portable avec un écran de seulement 2 pouces ou sans écran du tout, simplement n’a pas besoin d’un débit 4G.

 

Technologie cellulaire portable

Désormais, de nouvelles catégories de LTE viennent répondre à de nombreux problèmes de connectivité cellulaire avec les appareils portables. Si nous sommes presque tous familiers avec la LTE dans nos smartphones, cette technologie se décline en plusieurs catégories, selon les vitesses, le matériel et même les protocoles. Une montre intelligente n’aura pas forcément besoin du même niveau de LTE que votre smartphone, mais ces nouvelles catégories de LTE pourraient bien être la solution.

 

Les catégories de LTE informent la station de base des performances et des capacités de l’appareil auquel elle est connectée, afin de garantir une communication efficace. Plus la catégorie est élevée, plus la performance est bonne, mais les besoins en matière de consommation électrique et de puissance de traitement sont alors d’autant plus grands. La communication cellulaire utilisée dans les smartphones est généralement de catégorie 8 ou supérieure, ce qui permet d’atteindre un débit descendant de 3,0 Gbit/s et un débit montant de 1,5 Gbit/s. Si elles sont idéales pour regarder des films ou partager des points d’accès, ces catégories supérieures requièrent plus d’antennes, de puissance et de matériel onéreux, et sont absolument inutiles pour la plupart des appareils portables. Reconnaissant que la LTE présente de nombreux avantages pour les appareils portables/IdO mais que ceux-ci n’ont pas besoin de beaucoup de bande passante, la 3GPP a créé de nouvelles catégories bas débit spécifiquement conçues pour les applications IdO.

 

LTE Cat 1

La LTE de catégorie 1 (LTE Cat 1) est la plus haute catégorie de LTE destinée au marché des appareils portables/IdO. Elle conserve certaines capacités des catégories LTE plus performantes mais comprend des optimisations qui améliorent la durée de vie de la batterie et réduisent les coûts.

 

En termes de performance, le débit descendant maximal s’élève à 10 Mbits/s et le débit montant maximal à 5 Mbits/s. Bien que ces valeurs soient bien au-dessus des centaines voire des milliers de mégabits possibles avec la LTE des smartphones, elles correspondent à une bande passante suffisante pour permettre le « voice-over-LTE » (VoLTE) ou la diffusion vidéo. Il s’agit donc d’une bonne option de connectivité pour les appareils portables à large bande passante, tels que les montres intelligentes ou les caméras embarquées. La latence est très faible (10-15 ms), ce qui permet la télématique en temps réel et les relevés de capteur.

 

À l’instar des catégories de LTE supérieures, la LTE Cat 1 permet le transfert de réseau et est donc parfaitement adaptée aux appareils portables. Lorsqu’un dispositif LTE Cat 1 passe d’une station de base à une autre, la connexion est transférée sans être interrompue. Si la LTE Cat 1 affiche une performance élevée et des capacités mobiles, elle réduit également la consommation électrique. Elle est axée sur une performance convenable, et ses modes veille et veille prolongée permettent de consommer nettement moins d’énergie que des catégories de LTE plus élevées.

Figure 1 : modem précertifié Digi XBee LTE Cat 1

La LTE Cat 1 a des caractéristiques de performance similaires à celles des réseaux 3G d’entrée de gamme ou des réseaux 2G haut de gamme. En réalité, les modules LTE Cat 1 intègrent souvent des modes de secours 2G/3G, afin de continuer à fonctionner dans les zones où les connexions LTE ne sont pas stables. Comparée à des catégories de LTE supérieures, la LTE Cat 1 nécessite moins d’antennes et du matériel plus simple, ce qui entraîne une baisse des coûts radio. De plus, les besoins réduits en bande passante signifient que les frais pour le réseau sont nettement plus raisonnables que les abonnements aux réseaux de niveau smartphone. Le modem Digi XBee LTE Cat 1 est présenté comme un moyen direct et pratique d’intégrer la connectivité cellulaire dans les appareils portables/IdO. Cette unité compacte aux fonctionnalités multiples  permet d’éviter de consacrer du temps et des ressources en ingénierie à des activités de développement et de certification.

 

LTE-M

LTE-M est une catégorie de LTE relativement nouvelle introduite dans la 13e version de la norme 3GPP LTE, qui est largement adoptée par les fournisseurs réseau en ce moment. Si LTE Cat 1 constitue une passerelle entre les connexions cellulaires des smartphones et l’IdO, LTE-M est conçue sur mesure pour les applications telles que les appareils portables. Plutôt que d’être axée sur la diffusion de données, LTE-M est optimisée pour la transmission de données d’état intermittent caractérisant la communication par capteurs IdO et via les appareils portables. Cette catégorie introduit de nouveaux modes de veille prolongée et d’économie d’énergie, réduisant bien plus la consommation électrique que Cat 1. LTE-M est spécifiée pour atteindre un débit montant et descendant de 1 Mbit/s en full-duplex, mais les appareils LTE-M à puissance optimisée fonctionneront souvent en half-duplex, fournissant un débit montant et descendant de 375 kbps maximum. Même s’il ne permet pas la diffusion vidéo, ce niveau de débit prend en charge les appels vocaux VoLTE.

 

Avec une bande passante de seulement 1,4 MHz, LTE-M offre une très bonne couverture (MCL > 156 dB). Avec des débits de données variables, cela permet de fournir une plage de réseau étendue. En plus de couvrir de longues distances, LTE-M assure une très bonne pénétration de signal en intérieur et convient donc à une utilisation en milieu urbain.

 

Les coûts matériels de la technologie LTE-M sont même inférieurs à ceux de LTE Cat 1. Associée à des tarifs d’abonnement au réseau plus faibles en raison des besoins réduits en bande passante, elle constitue donc une option de réseau cellulaire extrêmement rentable. Tout comme LTE Cat 1, LTE-M prend en charge le transfert des antennes relais téléphoniques.

 

LTE pour les appareils portables

Seulement il y a un an ou deux, nous étions loin d’imaginer que notre montre intelligente pourrait disposer d’une connexion cellulaire indépendante. L’introduction de l’Apple Watch 3 a montré que c’est désormais possible, nous évitant ainsi de dépendre de nos smartphones toujours plus encombrants. Avec l’introduction de nouvelles catégories de LTE conçues pour réduire la consommation électrique et les coûts matériels, la connectivité cellulaire est de plus en plus attrayante. Cette tendance devrait se poursuivre à l’arrivée tant attendue de la 5G.

 

 


Connectez-vous afin de laisser un commentaire

Laissez un commentaire

Aucun commentaire




Plus des articles de Mouser Electronics

Sign up to view our publications

Sign up

Sign up to view our downloads

Sign up

The Digital Healthcare Show 2019
26th June 2019
United Kingdom EXCEL, London
unbound london 2019
17th July 2019
United Kingdom Old Truman Brewery, London
DSEI 2019
10th September 2019
United Kingdom EXCEL, London
EMO Hannover 2019
16th September 2019
Germany Hannover
European Microwave Week 2019
29th September 2019
France Porte De Versailles Paris