Différences entre 4G, 5G, LTE, CAT-M, LTE-M, Cat-1, NB-IoT et LoRaWAN pour un projet de suivi ?

La communication, la détection, l’alimentation, le contrôle, la mémoire et l’informatique sont les principales technologies utilisées dans un projet de suivi.

Les principales technologies de suivi comprennent le GNSS, le Bluetooth et le Wi-Fi RSSI, l'angle d'arrivée Bluetooth UWB, les ultrasons, le SLAM, la RFID, le TOF réseau, les rayons infrarouges, etc. Le SLAM nécessite une bande passante et un débit de données élevés pour la diffusion d'images et de vidéos ; d'autres utilisent plusieurs dizaines d'octets par message de positionnement. Compte tenu de la précision de positionnement, de la consommation d'énergie, des dimensions du produit, du coût et de la disponibilité du réseau ou de la distance de communication, il existe de nombreuses options pour la technologie de communication, et cet article présente les technologies de réseau mobile les plus récentes et leurs caractéristiques. En comparant des technologies similaires, il analyse les avantages et les inconvénients de chaque technologie pour un projet de suivi et aide les lecteurs à choisir celle à utiliser dans un projet de suivi personnel ou d'actifs.

1. 4G et 5G

La 4G et la 5G sont deux générations différentes de technologies de réseau mobile. Elles présentent des différences essentielles en termes de vitesse, de bande passante, de latence et de capacités. Voici un résumé des principales différences :

• Vitesse
  La 5G est beaucoup plus rapide que la 4G, offrant jusqu'à 2,5 Gbit/s de vitesse de téléchargement et 1,25 Gbit/s de vitesse de téléversement. La 4G, en revanche, ne peut atteindre que 1 Gbit/s de vitesse de téléchargement et 500 Mbps de vitesse de téléversement. La 5G peut donc prendre en charge des applications plus gourmandes en données, telles que le streaming vidéo haute résolution, la réalité virtuelle et le cloud gaming.
• Bande passante
  La 5G dispose d’une bande passante plus importante que la 4G, ce qui signifie qu’elle peut prendre en charge davantage d’appareils et d’utilisateurs simultanément sans compromettre la qualité du service. La 5G utilise des fréquences plus élevées que la 4G, telles que les ondes millimétriques, qui sont moins encombrées et peuvent transporter davantage de données. La 5G utilise également des antennes plus petites et plus directionnelles, desservant plus de 1 000 appareils de plus par mètre que la 4G. Cela signifie que la 5G peut répondre à la demande croissante d’accès à Internet des smartphones, tablettes, ordinateurs portables, téléviseurs intelligents, objets connectés et appareils IoT.
• Latence
  La 5G a une latence inférieure à la 4G, ce qui signifie qu'elle présente moins de retard ou de temps de latence dans les communications entre les appareils et les serveurs. La latence de la 5G est d'environ 1 ms, tandis que celle de la 4G est d'environ 50 ms. La 5G peut permettre des applications plus interactives et en temps réel, telles que le contrôle à distance de véhicules, de robots et de procédures médicales, ainsi que les jeux en ligne et les vidéoconférences.

Voici quelques-unes des principales différences entre la 4G et la 5G. Cependant, ces différences dépendent également de la disponibilité et de la couverture des réseaux, ainsi que de la compatibilité et des performances des appareils. Pour profiter pleinement des avantages de la 5G, vous aurez besoin d'un appareil compatible 5G et d'un fournisseur de réseau 5G dans votre région.

Dans un projet IoT, la 5G et la 4G sont toutes deux utilisées pour le transport de données dans la passerelle, c'est-à-dire la passerelle LoRaWAN, la passerelle AoA (Angle of Arrival), etc. La 4G est souvent utilisée car :

• Le module 4G est moins cher.
• La vitesse, la bande passante et la latence n'ont pas d'influence significative sur les performances du système.

De nombreux trackers de véhicules utilisent la 4G car la 4G offre une meilleure couverture mondiale que la 5G, tandis que la 2G et la 3G disparaissent progressivement.

Certaines technologies de positionnement GNSS de haute précision, telles que RTK (Real-Time Kinematic) et PPK (Post Processed Kinematic), utilisent la 4G car elles nécessitent une communication de données plus rapide et plus importante pendant le positionnement.

2. LTE et 4G

LTE et 4G sont deux termes liés à la technologie des réseaux mobiles. LTE signifie Long-term Evolution (évolution à long terme) et est une norme pour la communication haut débit sans fil. 4G signifie quatrième génération et est un terme général pour la quatrième génération de technologie de données mobiles, telle que définie par l'Union internationale des télécommunications (UIT).

La technologie LTE est l'une des technologies qui peuvent offrir des vitesses 4G, mais tous les réseaux LTE ne peuvent pas répondre aux critères de la 4G, comme une vitesse de téléchargement maximale d'au moins 100 Mbps. Pour différencier ces cas, certains opérateurs utilisent le terme 4G LTE pour indiquer un réseau LTE plus rapide et plus avancé qui répond aux exigences de la 4G. Cependant, certains opérateurs peuvent également utiliser le terme 4G LTE pour commercialiser leurs réseaux LTE qui sont en réalité plus lents que la norme 4G.

Le WiMAX est une autre technologie capable de fournir des vitesses 4G, ce qui signifie Worldwide Interoperability for Microwave Access. Le WiMAX est similaire au LTE dans le sens où il utilise des ondes radio pour transmettre des données, mais possède une architecture réseau et une gamme de fréquences différentes. Le WiMAX était plus populaire aux débuts de la 4G, mais le LTE l'a largement remplacé sur la plupart des marchés.

Pour résumer, LTE et 4G ne sont pas exactement la même chose, mais ils sont souvent utilisés de manière interchangeable par les opérateurs et les consommateurs. LTE est une technologie spécifique qui peut offrir des vitesses 4G, mais tous les réseaux LTE ne sont pas compatibles 4G. WiMAX est une autre technologie qui peut offrir des vitesses 4G, mais elle est moins courante que LTE.

3. CAT-M et LTE-M

CAT-M et LTE-M (Long-Term Evolution for Machines) sont deux noms différents pour la même chose : une catégorie d'appareils de la famille LTE des technologies cellulaires conçues pour les applications IoT. Les appareils CAT-M et LTE-M présentent certains avantages par rapport aux appareils LTE traditionnels, tels qu'une consommation d'énergie plus faible, une durée de vie de la batterie plus longue, une meilleure couverture et un coût inférieur. Cependant, ils présentent également des limites, telles que des débits de données plus faibles, une bande passante plus étroite et des fonctionnalités réduites.

Les principales différences sont :

• Bande passante
  Les appareils CAT-M et LTE-M utilisent une bande passante de 1,4 MHz, ce qui est bien inférieur à la bande passante typique de 20 MHz utilisée par d'autres appareils LTE. Cela signifie qu'ils peuvent accueillir plus d'appareils dans le même spectre et ont une capacité et une vitesse de données inférieures.
• Débits de données
  Les appareils CAT-M et LTE-M ont des débits de données de pointe allant jusqu'à 1 Mbps en liaison descendante et en liaison montante, ce qui est suffisant pour la plupart des applications IoT, mais pas pour les services à large bande passante comme le streaming vidéo ou les jeux. D'autres appareils LTE peuvent atteindre jusqu'à 10 Mbps en liaison descendante et 5 Mbps en liaison montante (CAT-1) ou même plus (CAT-4 et plus).
• Consommation d'énergie
  Les appareils CAT-M et LTE-M consomment moins d'énergie que les autres appareils LTE, ce qui signifie qu'ils peuvent fonctionner sur batterie pendant des périodes plus longues. Ils prennent également en charge des fonctions d'économie d'énergie telles que le mode d'économie d'énergie (PSM) et la réception discontinue étendue (eDRX), qui leur permettent de se mettre en veille ou de réduire leur activité lorsqu'ils ne sont pas utilisés.
• Couverture
  Les appareils CAT-M et LTE-M offrent une meilleure couverture que les autres appareils LTE, en particulier dans les zones intérieures et rurales. Ils peuvent utiliser la répétition et l'adaptation de liaison pour améliorer la qualité et la fiabilité de leur signal. Ils prennent également en charge le mode d'amélioration de la couverture (CEM), qui leur permet de transmettre à des niveaux de puissance plus élevés et de recevoir à des niveaux de signal plus faibles.
• Complexité
  Les appareils CAT-M et LTE-M sont moins complexes que les autres appareils LTE, ce qui signifie qu'ils ont des exigences matérielles et logicielles plus simples. Ils ont également moins de fonctionnalités, telles que la prise en charge vocale, l'agrégation de porteuses ou plusieurs antennes.