Contenu

• Comment fonctionne le LTE-A?
• Agrégation de transporteurs
• MIMO
• QAM
• Matériel cellulaire
• Matériel modem
• Déploiement global
• en relation

De nos jours, la 4G LTE est sans aucun doute le standard de facto pour les opérateurs du monde entier en matière de débit haut débit mobile, la 3G et d’autres technologies plus anciennes étant la plupart du temps reléguées dans des zones plus éloignées ou des trous noirs de couverture. Mais quelle est la prochaine? La réponse évidente est la 5G, qui vit déjà dans une poignée de pays. Entre-temps, nous avons vu un autre type de technologie cellulaire se banaliser: la technologie LTE-A.

(LTE-A) est disponible en Europe, en Amérique du Nord et en Asie depuis quelques années maintenant. En quoi consiste exactement LTE-A? Dans cet article, nous examinons de plus près le fonctionnement de la technologie et son impact sur les consommateurs.

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Comment fonctionne le LTE-A?

Comme son nom l'indique, LTE-Advanced est simplement une version évoluée de la connectivité LTE actuelle, utilisant diverses techniques supplémentaires pour garantir le nom «avancé». Les nouvelles fonctionnalités introduites dans LTE-Advanced sont l’agrégation de porteuses (CA), une meilleure utilisation des techniques multi-antennes existantes (MIMO) et la prise en charge des nœuds relais. Tous ces éléments sont conçus pour augmenter la stabilité, la bande passante et la vitesse des réseaux et des connexions LTE.

Nous avons également assisté à l’arrivée de LTE-Advanced Pro - également connu sous le nom de LTE Gigabit sur certains marchés - (version 13 et plus de la norme 3GPP). En quoi cela diffère-t-il de la norme LTE-A? Cette infographie de Sierra Wireless illustre bien son association.

LTE-A Pro / Gigabit LTE utilise la technologie 256QAM existante, une agrégation de porteuse plus avancée et les autres techniques permettant d’accroître les vitesses par rapport à la LTE-A vanille. Il devrait également occuper une place prépondérante dans les déploiements 5G, en couvrant essentiellement les zones de couverture où la 5G n’est pas disponible.

Agrégation de transporteurs

La clé derrière LTE-Advanced est probablement l’agrégation de porteuses. Cette technologie est essentiellement conçue pour multiplier la bande passante des connexions LTE en vous permettant de télécharger des données à partir de plusieurs bandes réseau simultanément. Les porteuses composantes du LTE, ou bandes, sont divisées en parties transportant des données pouvant avoir une largeur de bande de 1,4, 3, 5, 10, 15 ou 20 MHz. Jusqu'à cinq transporteurs peuvent être regroupés. L'agrégation de porteuses combine les signaux de ces différentes porteuses, ce qui permet d'augmenter la bande passante jusqu'à 100 MHz pour une seule connexion. Cela s'applique aux types de réseau FDD et TDD, ainsi qu'aux connexions de téléchargement et de téléchargement.

L'agrégation de porteuses peut fonctionner avec des porteuses composantes contiguës situées dans la même bande de fréquences de fonctionnement ou avec des porteuses non continues de différentes bandes sur différentes fréquences de fonctionnement. L'image ci-dessous aide à expliquer ceci:

En termes de débits de données, cette technique peut fournir des débits de données de pointe extrêmement élevés, atteignant théoriquement 1 Gbps en utilisant la largeur de bande maximale disponible de cinq porteuses. Bien que les solutions commerciales ne prennent en charge que trois opérateurs avec des débits de données de pointe atteignant 600 Mbps pour LTE-Advanced. Toutefois, dans les faits, la couverture des opérateurs, du matériel et du réseau sera inférieure à ce maximum théorique, atteignant par exemple des vitesses de téléchargement d’environ 150 Mbps avec deux porteuses de 20 MHz activées.

Nous avons également vu l’émergence de LTE-Advanced Pro / Gigabit LTE, vantant l’agrégation de porteuses avec jusqu’à 32 porteuses de composants. Cette prochaine étape propose théoriquement des vitesses allant jusqu’à 3 Gbps, bien que les débits de données de pointe sur les réseaux du monde réel pendant les tests atteignent apparemment le maximum à 1 Gbps. Si vous utilisez ces réseaux aujourd'hui, attendez-vous à ce que ce chiffre plonge encore plus bas que le gigabit en raison des embouteillages, de l'environnement et d'autres facteurs.

Un autre avantage majeur de l’agrégation de porteuses est qu’il permet une compatibilité totale entre les réseaux LTE existants et les appareils compatibles LTE-Advanced. Les connexions LTE-Advanced seront fournies via les bandes LTE existantes. Les utilisateurs LTE standard continueront donc à utiliser le LTE normalement, alors que les connexions Advanced utiliseront plusieurs porteuses LTE.

MIMO

La technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output) est une autre technologie nécessaire au bon fonctionnement de LTE-Advanced.MIMO augmente le débit global de transfert en combinant les flux de données de deux antennes ou plus et permet à l'agrégation de porteuses de fonctionner.

Plutôt que d'envoyer un seul élément d'information d'un expéditeur à un seul destinataire, vous pouvez envoyer le même élément d'information de plusieurs expéditeurs à plusieurs destinataires. C’est un processus parallèle qui augmente considérablement la quantité de données que vous pouvez envoyer et recevoir chaque seconde (bits par hertz), à condition que vous disposiez d’un modem récepteur qui puisse trier toutes les informations dans le bon ordre.

Bien que MIMO soit déjà utilisé dans les réseaux LTE, LTE-Advanced exige que les puces augmentent le nombre d'entrées et de sorties utilisées simultanément. Vanilla LTE-Advanced prend en charge jusqu'à huit émetteurs et récepteurs pendant le téléchargement et quatre par quatre lors du téléchargement. L'augmentation de la configuration MIMO améliorera également la vitesse et la qualité de connexion des connexions existantes telles que CDMA, GSM et WCDMA.

Nous constatons également le déploiement de MIMO massifs pour LTE-Advanced Pro / Gigabit LTE, comprenant jusqu'à 16 émetteurs et récepteurs. Cette technologie devrait également constituer le fondement de la 5G.

QAM

Une autre partie importante du puzzle LTE-Advanced est la modulation d’amplitude en quadrature (MAQ). Cette technique introduit essentiellement plus de bits d’information dans le signal envoyé d’une tour à votre téléphone. Une QAM supérieure fournit plus d'informations dans un signal et donc des vitesses plus rapides.

Qualcomm a comparé QAM à des camions transportant une charge plus importante grâce à un conditionnement plus efficace, réduisant ainsi le nombre de camions nécessaires sur une autoroute.

Nous avons déjà vu que 64QAM était utilisé dans LTE-A, mais les réseaux LTE-Advanced de Verizon, T-Mobile et d’autres utilisent également 256QAM. Cette version particulière de QAM augmente considérablement la bande passante et, tout comme l’énorme MIMO, est une autre technologie fondamentale utilisée en 5G. En fait, Qualcomm indique que 256QAM augmente de 33% les vitesses de téléchargement par rapport à 64QAM.

Cette technologie est également utilisée en Wi-Fi, avec le Wi-Fi 5 (802.11ac) utilisant 64QAM, tandis que le nouveau standard Wi-Fi 6 tire parti de la 1024QAM. Quoi qu'il en soit, 64QAM et 256QAM sont tous deux utilisés dans la norme LTE-A, tandis que LTE-A Pro s'en tient généralement à 256QAM.

Matériel cellulaire

La dernière technologie introduite avec LTE-Advanced est un élément de matériel porteur appelé nœud relais. Bien que les nœuds de relais ne fassent pas partie intégrante de l’amélioration de la vitesse de vos données, ils amélioreront la disponibilité des connexions LTE et vous offriront davantage de connexions parmi lesquelles choisir lors de l’envoi des données de réception.

En termes simples, un nœud de relais est une station de base de faible puissance utilisée pour améliorer la couverture du réseau aux extrémités et au-delà du rayon de connexion de la station principale. Ces nœuds de relais se connectent sans fil à la station principale et devraient vous aider à renforcer votre signal lorsque vous vous posez près du bord de votre réseau LTE. Bien entendu, l'accès à une connectivité améliorée dépendra entièrement de la décision des opérateurs d'investir dans la construction de ces nœuds.

Les vitesses de pointe théoriques et utilisateur voient un bond en avant avec 4G LTE Advanced.

Matériel modem

Pour fonctionner correctement, l'agrégation d'opérateurs, la QAM et MIMO nécessitent des implémentations de télécommunications et de matériel. Vous constaterez que de nombreux systèmes sur puce et modems externes prennent en charge ces débits de données plus rapides. Les détails matériels LTE-Advanced ont été introduits avec les spécifications de la version 10 en 2011. Tous les périphériques LTE de catégorie 4 ou supérieurs prennent en charge l'agrégation de porteuses, la gestion QAM et les configurations MIMO plus grandes, à des degrés divers. Dans le même temps, les périphériques LTE de catégorie 16 ou ultérieurs prennent en charge les périphériques Gigabit LTE ou LTE-Advanced Pro.

Le chipset Snapdragon 845 de Qualcomm, qui utilise un modem interne X20 LTE (catégorie 18/13), en est un exemple. Ce modem offre une agrégation de porteuses à cinq bandes pour la liaison descendante, 4 × 4 MIMO et 256QAM. En d’autres termes, il contient tous les ingrédients nécessaires à la connectivité LTE-Advanced et LTE-Advanced Pro.

L’Exynos 9820 de Samsung utilisé dans la série Galaxy S10 offre son propre modem LTE-Advanced Pro / Gigabit LTE. Cette offre des vitesses de catégorie 20 avec une agrégation de porteuse jusqu’à huit bandes, 4 × 4 MIMO et 256QAM. En fait, Samsung revendique des vitesses de liaison descendante allant jusqu'à 2 Gbps.

Huawei est un autre acteur majeur de la technologie LTE Advanced et LTE Pro / Gigabit, à commencer par le chipset Kirin 970 des séries Huawei Mate 10 et P20. Le Kirin 970 prend en charge la catégorie 18, tandis que le Kirin 980 fournit un modem de catégorie 21.

Le matériel à l'intérieur de votre smartphone n'est clairement qu'une partie de la bataille. Votre opérateur doit prendre en charge ces technologies afin que vous obteniez la latence la plus faible et les vitesses de téléchargement les plus rapides.

Déploiement global

Cela a pris du temps, mais LTE-A a fait le tour du monde depuis sa création. La plupart des grands réseaux d'Afrique, d'Asie, d'Europe et des Amériques ont adopté la norme. Heck, LTE-Advanced Pro touche également plusieurs marchés, sous la forme de Gigabit LTE.

Cela semble être une vieille nouvelle à ce stade, alors que les réseaux 5G parcourent lentement le monde, mais les éléments constitutifs de LTE-A et de LTE-Advanced Pro n’ont jamais été aussi importants. En effet, les technologies qui sous-tendent LTE-A et LTE-A Pro seront utilisées à la périphérie des réseaux 5G comme une option de secours pour les utilisateurs.

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