در حال حاضر، بیش از ۲۰ دسته مختلف LTE وجود دارد. از مشخصات اولیه LTE که در سال ۲۰۰۸ منتشر شد تا دستههای جدیدی که به عنوان LTE Advanced شناخته میشوند و سرعت دادهای بیش از ۳۰۰ مگابیت بر ثانیه را پشتیبانی میکنند. همچنین، LTE Advanced Pro با سرعتهایی بیش از ۱ گیگابیت بر ثانیه و LTE for Machines که برای دستگاههای اینترنت اشیا (IoT) با مصرف باتری طراحی شدهاند. وقتی صحبت از اینترنت اشیا سلولی (Cellular IoT) میشود، اغلب به LTE Cat-M1 (LTE-M)، LTE Cat NB1 (NB-IoT) و LTE Cat 1 اشاره میشود. این فناوریها از انتقال داده با برد بلند، مصرف انرژی کم و هزینه پایین پشتیبانی میکنند که برای ارتباطات نوع ماشینی ایدهآل هستند. اینترنت اشیا سلولی برای ساخت اپلیکیشنهایی استفاده میشود که اغلب شامل دهها هزار دستگاه هستند و کاربردهایی مانند مدیریت انبار، روشنایی هوشمند خیابان، ردیابی داراییها و میکروموبیلیتی را شامل میشوند.
بیایید نگاهی به معیارهای عملکرد واقعی LTE Cat-M1 و LTE Cat 1 بیندازیم تا بتوانید تصمیم بهتری در مورد انتخاب فناوری مناسب برای اپلیکیشن خود بگیرید. بیایید سرعت اینترنت اشیا سلولی را آزمایش کنیم.
«اینترنت اشیا سلولی برای ساخت اپلیکیشنهایی استفاده میشود که اغلب شامل دهها هزار دستگاه هستند و کاربردهایی مانند مدیریت انبار، روشنایی هوشمند خیابان، ردیابی داراییها و میکروموبیلیتی را شامل میشوند.» – Monogoto
فهرست مطالب
دو دسته LTE
۱. LTE Cat-M1
LTE Cat-M1 یک استاندارد LTE است که در سال ۲۰۱۶ منتشر شد. این فناوری بهعنوان یک فناوری بیسیم کممصرف و کمهزینه طراحی شده و برای دستگاههای اینترنت اشیا با مصرف باتری ایدهآل است. نقطه ضعف استفاده از این دسته کممصرف LTE، محدودیت در سرعت و تأخیر (Latency) است. اکثر ماژولها از سرعت 375 کیلوبیت بر ثانیه آپلینک (UL) و 300 کیلوبیت بر ثانیه داونلینک (DL) پشتیبانی میکنند و برخی دیگر توانستهاند ماژولهای خود را به سرعت 1 مگابیت بر ثانیه آپلینک و 500 کیلوبیت بر ثانیه داونلینک با پهنای باند ۱.۴ مگاهرتز برسانند. قابلیتهای کممصرف این دسته، LTE Cat-M1 را برای دستگاههای اینترنت اشیا که نیاز به کارکرد چندین ساله با باتری دارند، ایدهآل میکند.
۲. LTE Cat 1
LTE Cat 1 یکی از قدیمیترین دستههای LTE است که در سال ۲۰۰۸ منتشر شد و از سرعت 10 مگابیت بر ثانیه آپلینک (UL) و 5 مگابیت بر ثانیه داونلینک (DL) با پهنای باند ۵ مگاهرتز پشتیبانی میکند. این فناوری از نظر سرعت و تأخیر توانایی بهتری دارد، هرچند نسبت به LTE Cat-M1 مصرف انرژی بیشتری دارد. در مقایسه با LTE Cat 4، ماژولهای LTE Cat 1 بهطور قابلتوجهی ارزانتر هستند و مصرف انرژی کمتری دارند، بنابراین برای اپلیکیشنهای اینترنت اشیا مناسبتر هستند. این استاندارد LTE به مدت ۱۴ سال در دسترس بوده و یکی از گستردهترین دستههای LTE در سطح جهانی است که برای دستگاههای اینترنت اشیا که نیاز به اتصال جهانی دارند، ایدهآل است.
در نسخه 3GPP Release 14 که در سال ۲۰۱۷ منتشر شد، یک نسخه از LTE Cat 1 به نام LTE Cat 1 Bis معرفی شد. بهجای استفاده از دو آنتن یکپارچه، تنها از یک آنتن استفاده میشود. این امر هزینه مواد اولیه (BOM) ماژول را بدون کاهش سرعت داده کاهش میدهد. با این حال، دستگاه را از ارسال و دریافت همزمان داده بازمیدارد.
آزمایش سرعت اینترنت اشیا سلولی
برای تعیین سرعت واقعی دستههای مختلف سلولی، ماژولهای SIMCom A7676E (LTE Cat 1) و SIM7000E (LTE Cat-M1) از طریق USB به یک Raspberry Pi متصل شدند. تمام رابطهای اتصال بهجز اتصال سلولی غیرفعال شدند و چندین آزمایش سرعت با استفاده از speedtest.net انجام شد.
LTE Cat-M1 (SIM7000E)
نتایج:
| آزمایش | داونلینک (Mbps) | آپلینک (Mbps) | تأخیر (ms) |
| ۱ | ۰.۱۹ | ۰.۳۷ | ۹۸ |
| ۲ | ۰.۲۵ | ۰.۳۳ | ۱۰۰ |
| ۳ | ۰.۲۶ | ۰.۳۲ | ۱۴۷ |
| ۴ | ۰.۲۶ | ۰.۳۳ | ۱۰۳ |
| ۵ | ۰.۲۵ | ۰.۳۴ | ۱۳۷ |
| میانگین | ۰.۲۴ | ۰.۳۴ | ۱۱۷ |
LTE Cat 1 (A7672E)
نتایج:
| آزمایش | داونلینک (Mbps) | آپلینک (Mbps) | تأخیر (ms) |
| ۱ | ۸.۹۲ | ۴.۵۷ | ۷۳ |
| ۲ | ۸.۷۱ | ۴.۵۹ | ۶۷ |
| ۳ | ۹.۰۲ | ۴.۷۳ | ۶۸ |
| ۴ | ۸.۰۲ | ۴.۶۷ | ۶۶ |
| ۵ | ۸.۹۰ | ۴.۶۴ | ۷۲ |
| میانگین | ۸.۷۱ | ۴.۶۴ | ۶۹ |
سرعتهای تئوری در مقابل عملی
با بررسی نتایج آزمایش سرعت اینترنت اشیا سلولی، مشخص میشود که سرعتها به خوبی با مشخصات ذکرشده در دیتاشیتها مطابقت دارند. سرعتهای آپلینک تقریباً مشابه مشخصات هستند و سرعتهای داونلینک کمی پایینتر هستند. تأخیر (Latency) این دو فناوری متفاوت است. زمان رفتوبرگشت یک بسته داده در LTE Cat 1 تقریباً ۵۰ میلیثانیه سریعتر از LTE Cat-M1 است. نتایج نشاندهنده کیفیت خوب شبکه هستند. در شرایط کیفیت شبکه ضعیف، نتایج به دلیل مکانیزمی به نام مدولاسیون تطبیقی (Adaptive Modulation) بسیار متفاوت خواهند بود.
مدولاسیون تطبیقی (Adaptive Modulation)
کیفیت ضعیف شبکه میتواند نتیجه عوامل مختلفی باشد. وقتی فاصله بین فرستنده و گیرنده افزایش مییابد، سیگنال رادیویی ضعیفتر میشود و پردازش سیگنال برای گیرنده دشوارتر میشود. حتی زمانی که دستگاهها نزدیک به دکل مخابراتی هستند، ممکن است به دلیل موانع مانند ساختمانها یا اشیاء، یا تداخل (که به آن نویز نیز گفته میشود) کیفیت شبکه ضعیفی داشته باشند. وقتی سیگنالهای رادیویی زیادی ارسال میشوند، امواج رادیویی با یکدیگر تداخل میکنند و فیلتر کردن پیام درست برای گیرنده دشوارتر میشود.
هنگام ارسال داده بهصورت بیسیم، بیتها به امواج رادیویی ترجمه میشوند. هر موج رادیویی (که به آن سمبل گفته میشود) میتواند مقدار مشخصی اطلاعات را کدگذاری کند. در شرایط کیفیت شبکه خوب، بیتهای بیشتری در هر سمبل کدگذاری میشوند در مقایسه با سناریوهای کیفیت شبکه ضعیف. این به این دلیل است که کیفیت شبکه ضعیف، رمزگشایی سیگنالهای رادیویی را برای گیرنده دشوار میکند. در عمل، این بدان معناست که دستگاههای سلولی بهطور خودکار سرعت داده خود را تنظیم میکنند. LTE Cat-M1 میتواند ۲ یا ۴ بیت داده در هر سمبل ارسال کند. LTE Cat 1 میتواند ۲، ۴ یا ۶ بیت در هر سمبل کدگذاری کند. با ۲ بیت میتوانید تا ۴ (00, 01, 10, 11)، با ۴ بیت تا ۱۶ و با ۶ بیت تا ۶۴ بشمارید. این مکانیزم هوشمند به دستگاههای سلولی اجازه میدهد تا بهطور خودکار عملکرد خود را نسبت به کیفیت شبکه بهبود دهند.
منبع: iotforall