La technologie 4G est la quatrième génération de réseaux cellulaires qui offre des débits de données plus rapides, une latence plus faible et une utilisation plus efficace des fréquences adio. Il existe deux grandes branches de la 4G : LTE (Long Term Evolution) et WiMax.
Les réseaux 4G sont basés sur la norme de l'UIT appelée Télécommunications mobiles internationales avancées (IMT-Advanced). Cette norme prévoit des vitesses de téléchargement maximales de 100 Mbps dans les véhicules en mouvement rapide et de 1 Gbps lorsque les utilisateurs sont à l'arrêt ou en train de marcher, avec des vitesses de téléchargement maximales de 50 Mbps. Ces vitesses sont nettement supérieures à celles offertes par les réseaux 3G.
Les réseaux 4G ont été spécialement conçus pour gérer un plus grand nombre d'appareils cellulaires et pour répondre aux besoins d'activités internet gourmandes en données, comme la diffusion de vidéos en haute définition. Pour y parvenir, la 4G a intégré des technologies de télécommunications qui n'avaient pas été utilisées dans les générations précédentes.
La technologie 4G utilise une combinaison de fonctions et de protocoles avancés pour faciliter une communication efficace entre les appareils IoT et l'infrastructure du réseau. Voici un bref aperçu des principaux composants et mécanismes impliqués :
Réseau d'accès radio (RAN) : Le réseau d'accès radio sert d'intermédiaire entre les appareils IoT et le réseau central. Il comprend des stations de base, des antennes et d'autres équipements chargés de transmettre et de recevoir des signaux sans fil.
LTE (Long Term Evolution) : Le LTE est la principale norme utilisée dans les réseaux 4G, offrant des débits de données améliorés, une meilleure efficacité spectrale et une latence réduite. Les appareils IoT dotés de capacités LTE peuvent se connecter de manière transparente à l'infrastructure LTE, ce qui garantit une transmission fiable et rapide des données.
Vitesses de transfert de données maximales. Les réseaux 4G, conformément aux normes de l'Union internationale des télécommunications (UIT), peuvent fournir des vitesses de téléchargement de pointe allant jusqu'à 100 Mbps dans les véhicules en mouvement rapide et 1 Gbps lorsque les utilisateurs sont à l'arrêt ou en train de marcher. Cela permet une transmission efficace des données en temps réel dans les scénarios IoT.
Réduction de la latence. La 4G réduit considérablement le temps de latence par rapport aux générations précédentes. Avec des latences aussi faibles que quelques millisecondes, les appareils IoT peuvent rapidement échanger des données avec des plateformes en nuage, ce qui permet des temps de réponse quasi-instantanés pour les applications critiques.
Capacité du réseau. Les réseaux 4G offrent une meilleure capacité de réseau, ce qui permet d'augmenter le nombre d'appareils connectés par unité de surface. Cette évolutivité est cruciale pour les déploiements IoT, où un grand nombre d'appareils doivent se connecter simultanément.
LTE-M (Long Term Evolution for Machines). Le LTE-M est une variante de la 4G conçue spécifiquement pour les applications IoT. Il donne la priorité à l'efficacité énergétique, à l'allongement de la durée de vie de la batterie et à l'amélioration de la couverture, ce qui le rend adapté aux appareils IoT à faible consommation d'énergie qui nécessitent un fonctionnement à long terme sans recharge fréquente.
LTE-Cat 1 (Catégorie 1). Le LTE-Cat 1 est une autre classification au sein de la 4G qui établit un équilibre entre la vitesse des données et la consommation d'énergie. Il offre des débits de données plus élevés que le LTE-M tout en conservant l'efficacité énergétique. Le LTE-Cat 1 convient aux applications IoT qui exigent un débit de données modéré à élevé. Les réseaux LTE Cat-1 offrent des capacités de transmission de données élevées, notamment un débit de streaming de données pouvant atteindre 10 Mbps.
NB-IoT, ou LTE Cat-NB, fonctionne avec des vitesses de téléchargement typiques de 0,07 Mbps et des vitesses de chargement de 0,03 Mbps. Il présente un taux de latence relativement plus élevé de plus de 1,6 seconde, ce qui le rend plus adapté aux applications impliquant des transmissions de données intermittentes et de petite taille où la latence n'est pas un facteur critique. NB-IoT excelle dans la densité de connexion, offrant un support à longue portée et une forte pénétration du signal, ce qui le rend adapté à l'utilisation en intérieur et aux projets IoT couvrant des distances importantes. Les cas d'utilisation populaires pour NB-IoT comprennent les compteurs d'utilité publique intelligents, la technologie domestique intelligente et les systèmes de surveillance industriels et agricoles.
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