Ces “Low Power Wide Area Networks” (LPWAN, réseaux étendus à faible consommation) fournissent une connectivité bon marché et performante pour des usages IoT. Grâce aux fonctionnalités de “Power Saving Mode” (PSM, mode d’économie d’énergie) et “Discontinuous Reception” (DRX, réception intermittente), les appareils connectés par LTE-M peuvent fonctionner pendant plus de 10 ans sans recharge.
Le LTE-M est la déclinaison Machine-to-Machine (M2M) de la technologie LTE. Via ce type de réseaux, les appareils connectés peuvent envoyer et recevoir de grosses quantités de données en économisant leur batterie, au contraire d’un réseau 2G, 3G ou 4G classique.
Les atouts des réseaux LTE-M, Cat-M1 et Cat-M2
- Les principaux attraits du LTE-M pour l’IoT sont les suivants :
- Faible consommation énergétique
- Large couverture
- Débit élevé
- Fonctionnement en mobilité
- Évolutivité
- Faibles coûts matériels
Faible consommation énergétique
Les réseaux cellulaires traditionnels ont été conçus pour permettre aux téléphones de se connecter spontanément, afin de pouvoir entrer en communication à tout moment. Pour ce faire, les réseaux recueillent en permanence la position de chaque appareil, afin de maintenir une connexion avec l’antenne ou la station de base la plus proche. Ce processus appelé “Tracking Area Update” (TAU) est très gourmand en énergie.
Les objets connectés ne fonctionnent pas de la même manière. Comme ils n’ont pas besoin de communiquer en permanence, ils se connectent au réseau à intervalle fixe ou suite à un événement déclencheur (lié par exemple à un capteur ou un système d’alarme) pour envoyer ou recevoir de petits paquets de données. De plus, leur batterie doit durer beaucoup plus longtemps que celle des téléphones mobiles.
Sur un réseau LTE-M, le mode d’économie d’énergie (PSM) permet aux appareils connectés de se mettre en veille quand ils sont inactifs. Cette veille n’est pas interrompue par des mises à jour de position exigées par le réseau, elle peut donc être prolongée. Par ailleurs, le LTE-M autorise la réception intermittente étendue (eDRX). Cela permet de diminuer la fréquence à laquelle un appareil vérifie si des informations lui sont adressées. La consommation énergétique est réduite d’autant.
L’objectif de ces fonctionnalités est d’atteindre une autonomie de 10 ans pour un appareil équipé d’une batterie de 5Wh (watt-heure). En France, les accords commerciaux passés par emnify permettent d’accéder à ces fonctionnalités (PSM et eDRX) sur leur réseau.
Large couverture
Contrairement à d’autres LPWAN, les réseaux LTE-M Cat-M1 et Cat-M2 peuvent s’appuyer sur les infrastructures 4G LTE existantes. C’est un atout considérable pour la rapidité de déploiement de cette technologie, car les réseaux 4G représentent plus de la moitié des connexions mobiles mondiales, et leur infrastructure couvrira 95% du monde en 2026.
Pour autant, tous les opérateurs proposant la 4G n’ont pas encore mis en place de réseau LTE-M. En février 2022, on dénombrait 60 réseaux LTE-M déployés à travers le monde.
Enfin, avec une perte de couplage maximum (Maximum Coupling Loss, MCL) de 156dB (décibels), soit 14dB de plus que le LTE traditionnel, les réseaux LTE-M offrent une meilleure couverture, notamment en intérieur. Le signal est capable de supporter les interférences avec les structures qui l’entourent.
Débit élevé
Le LTE-M n’est pas spécialement plus rapide que le LTE. En revanche, avec un débit de 1Mbps (mégabit par seconde), il est beaucoup plus rapide que les technologies plus anciennes 2G et 3G, et aussi que d’autres LPWAN, notamment le NB-IoT. Ce débit est largement suffisant pour la plupart des usages IoT : il couvre les applications peu gourmandes en données, et permet même le streaming vidéo.
Le débit élevé des réseaux LTE-M offre aussi la possibilité de mettre à jour les appareils connectés à distance (over-the-air, OTA), ainsi que de réduire la consommation d’énergie à chaque transfert de données. En effet, ces derniers étant plus rapides (donc plus courts), les appareils retournent plus vite en mode d’économie d’énergie.
Fonctionnement en mobilité
Le LTE-M présente une latence de seulement 10 à 15 millisecondes, et il supporte le changement de cellule sans déconnexion pour un appareil. Ainsi, c’est une excellente option pour les usages IoT en mobilité, comme le tracking de biens, la gestion de flotte et les “wearables”.
Évolutivité
Grâce à son débit au-dessus de la moyenne, le LTE-M permet l’installation à distance sur les appareils connectés de mises à jour essentielles (nouvelles fonctionnalités et mises à jour de sécurité) sans sur-solliciter la batterie. On s’assure ainsi que chaque appareil reste productif et sécurisé tout au long de sa vie.
Faibles coûts matériels
À l’origine, les réseaux 4G ont été conçus pour les smartphones. Les réseaux LTE-M ont eux été pensés avant tout pour l’IoT. C’est pourquoi les composants des appareils connectés LTE-M sont moins complexes et moins chers que ceux des appareils 4G traditionnels. Bien qu’ils utilisent tous la même infrastructure 4G LTE.
LTE-M vs NB-IoT
En comparaison de la technologie Narrowband-IoT (NB-IoT), le LTE-M offre un débit plus de 10 fois plus élevé, une latence 10 à 100 fois plus faible, et une bien meilleure couverture, grâce à l’infrastructure 4G LTE existante. Les deux technologies sont performantes en intérieur, et le NB-IoT à une perte de couplage maximum légèrement plus élevée, et tolère ainsi un peu plus d’interférences.
Le LTE-M s’appuie sur une bande de fréquences plus large que le NB-IoT. Cependant, il s’agit d’un choix délibéré pour le NB-IoT, dont les bandes de fréquences plus étroites permettent une utilisation plus efficace du spectre de radio-fréquences. (En France, c’est par exemple la bande de fréquences 20 qui est utilisée par Orange.)
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Technologie
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Débit montant maximum
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Débit descendant maximum
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Latence
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Perte de couplage maximum (dB)
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Bande passante
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LTE-M
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1 Mbit/s
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1 Mbit/s
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10-15 ms
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156
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1,4 à 5 MHz
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NB-IoT
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kbit/s
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159 kbit/s
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1.6-10 s
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164
|
180 KHz
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Au-delà des spécifications, la technologie LTE-M possède plusieurs avantages-clés par rapport au NB-IoT.
L’itinérance est plus répandue pour le LTE-M
Peu d’opérateurs ont signé des accords d’itinérance entre leurs réseaux NB-IoT. En comparaison, le LTE-M bénéficie d’une meilleure couverture et nécessite plus rarement de changer de carte SIM.
Le LTE-M couvre plus d’usages et permet d’en anticiper de nouveaux
De par sa faible latence et son haut débit, le LTE-M convient à plus d’usages que le NB-IoT, et il donne la possibilité de mettre à jour régulièrement les appareils afin de déployer de nouvelles fonctionnalités et de maintenir la sécurité.
Dans certains cas, le NB-IoT est plus énergivore
Si vous souhaitez transmettre un gros volume de données via un réseau NB-IoT, cela demandera un temps de connexion plus long, et donc une consommation énergétique plus importante. De même, dans le cas d’une utilisation en mobilité, le NB-IoT consomme plus.
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