BL UE, non BL UE et NB-IoT, quelles sont les différences?

Les procédures relatives au fonctionnement des terminaux UE différent selon le type de terminal.

A titre d’exemple, la procédure d’accès aléatoire (se référer au paragraphe 5.1.1 de la spécification TS36.321) indique :

« Before the procedure can be initiated, the following information for related Serving Cell is assumed to be available for UEs other than NB-IoT UEs, BL UEs or UEs in enhanced coverage « 

L’objectif de cet article est de préciser à quel terminal fait référence la spécification.

Dans le cadre des transmissions IoT, la spécification 3GPP a proposé plusieurs techniques :

  • d’optimisation d’énergie (eDRX, PSM, Half Duplex, réduction de la puissance d’émission)
  • de simplification des terminaux (Half Duplex/absence de duplexeur, réduction de la puissance d’émission – PA optionnel, largeur de bande réduite – moindre complexité des antennes et des filtres)
  • d’amélioration de la couverture dite aussi CE Coverage Enhanced (réduction de la bande – meilleure sensibilité, répétition – mode A ou mode B)

L’implémentation de ces optimisations a permis de définir différentes catégories de terminaux dédiés à l’IoT :

  • NB-IoT qui émet/reçoit sur une sous porteuse jusqu’à 12 sous porteuses maximums (RB)
  • BL UE (Bandwidth reduced Low Complexity) qui utilise une sous bande réduire de l’interface LTE, typiquement de :
    • 6 RB (LTE-M1) pour les liens montants et descendants
    • 24 PRB (LTE-M2) pour augmenter le débit de transmission. Ces terminaux augmentent uniquement la largeur de bande des canaux PDSCH et PUSCH
  • Non BL UE fonctionnant dans le mode CE (Coverage Enhanced) utilisant jusqu’à 24 PRB dans le lien montant et 24 PRB ou 96 PRB dans le sens descendant.

La largeur de bande pour le lien montant et descendant est configurée par la signalisation RRC.

Un terminal BL UE se synchronise sur les canaux PSS/SSS de l’interface LTE mais, le terminal ne peut camper sur la cellule seulement si l’information MIB indique la présence d’un SIB1 (nommée SIB1-BR) dédié aux terminaux UE BL La cellule est considérée comme barrée en absence de cette information.

Les informations sur la localisation du SIB1 est diffusée par le MIB via l’information schedulingInfoSIB1-BR-r13 codée sur 5 bits. Si la valeur est égale à 0, le SIB1-BR n’est pas transmise. La valeur entre 1 et 31 indique la transmission du SIB-BR et la répétition du canal PDSCH qui transporte le SIB1-BR.

Les autres SIB sont séquencés à partir du SIB1-BR. Le SIB2-BR permet au terminal BL UE d’acquérir les informations sur les préambules d’accès aléatoires.

On différence ainsi les catégories de terminaux :

  • NB-IoT
  • BL UE : LTE-M1/LTE-M2
  • Non BL UE : LTE cat.0

La taille du bloc de transport TBS (Transport Block Set) pour la diffusion d’information est limitée à 1000 bits pour les terminaux BL UE.

La taille du bloc de transport pour le canal de trafic PDSCH/PUSCH est limitée à 1000 bits pour les terminaux LTE-M1 et à 680 bits pour les terminaux NB-IoT.

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Internet des Objets

L’Internet Des Objets

Selon l’étude de marché menée par Statista en 2018 [1], plus de 75 milliards d’objets seront connectés à Internet en 2025, soit deux fois plus qu’en 2021 (35 milliards d’objets connectés).

Un grand nombre d’objets seront connectés via un réseau bas débit et faible coût, comme LoRaWAN, SIGFOX, ou à travers les réseaux cellulaires (LTE-M/NB-IoT).

En 2009, Christophe Fortet et Ludovic Le Moan ont créé la société SIGFOX pour le marché M2M.

Dans le secteur des objets connectés, SIGFOX est le premier à s’être positionné comme Opérateur IoT en déployant son propre réseau sur plusieurs continents (déploiement de l’accès radio-électrique et du cœur de réseau).

A la même année (2009) Nicolas Sornin et Olivier Seller travaillaient sur un module de transmission longue portée pour des télé-relevées (comptage eau-électricité). L’entreprise Cycleo fut rachetée par SEMTECH en 2012. Les puces SX1272 et SX1276 pour les modules LoRa et SX1301 pour la passerelle ont été produites en 2012.

En 2015, LoRaWAN est une alliance entre opérateurs (Orange, Bouygues …), équipementiers (SEMTECH, ST, …),  des sociétés qui déploient des solutions de connectivités (modules radio, cœur de réseau comme Actility, Sagemcom, Birdz, Cisco).

LTE-M et NB-IoT s’appuient sur les réseaux de mobiles 4G/5G permettant ainsi d’apporter rapidement une connectivité mondiale.

Les premiers marchés nécessitant des solutions de connectivités longue portée, faible cout et consommant peu d’énergie (LPWAN : Low Power WAN) ont été la collecte de données pour la gestion d’eau et d’Energie. A ce titre, VEOLIA a racheté l’activité Energie de la start-up Actility, complétant ainsi son activité de télé-relevé (Smart-City et environnement urbain) qu’elle réalise avec la société Birdz (exemple pour la gestion des déchets).

En 2020, l’IoT s’est positionné sur le marché de suivi de marchandise (tracker) afin d’améliorer les process logistique et afin de réduire la durée d’approvisionnement.

Ainsi, dans le cadre du suivi de la préservation des vaccins Covid réalisé par Pfizer et Moderna, nécessitant une congelation à -70°C pour Pfizer et -20°C pour Moderna, les laboratoires ont mis en place une procédure de suivi des vaccins pour suivre l’acheminement (GPS/NFC) avec un suivi de la température. Les solutions LoRaWAN et 5G ont été écartées (difficulté de roaming) pour retenir la solution NB-IoT.

L’Internet des Objets Industriel (IIoT), qui est la base de l’Industrie 4.0 (Smart Factory) fournit également une connectivité pour les usines intelligentes, aux machines, aux systèmes de gestion, et à la logistique/approvisionnement.

Ce blog étant consacré aux réseaux cellulaires, je n’aborderai que les solutions portées par les réseaux cellulaires. Néanmoins, pour ceux(celles) qui sont intéressé(e)s par le fonctionnement de LoRa et LoRaWAN, contactez moi

[1] https://www.statista.com/statistics/471264/iot-number-of-connected-devices-worldwide/

IoT, BigData, IA : Un monde 100% connecté pour les systèmes cyber-physique (CPS)

Dans le précédent article, j’ai évoqué différentes technologies complémentaires, sans illustrer par des exemples concrets les applications attendues. Je vais présenter dans cet article la notion de système cyber-physique (CPS : Cyber Physical System).

Un système cyber-physique est un système bouclé qui intègre la remontée d’informations issues de capteurs physiques via des réseaux de connectivités vers un serveur de décision lequel par une boucle de rétroaction contrôle les processus physique.

(image issue du site suivant : https://smart-industries.fr/fr/challenges-et-opportunites-des-systemes-cyber-physiques)

Le serveur décisionnel permet de superviser les processus physiques, les commander et de faire de la détection de fautes afin de planifier une réparation avant l’apparition de défaut. On parle alors de reconfiguration ou de ré-organisation dynamique.

Un système de production CPPS (Cyber Physical Production System) concernent la coopération entre sous-systèmes autonomes afin de reconfigurer dynamiquement une chaîne de production. A titre d’exemple, une chaîne de fabrication est caractérisée par un ensemble de flux comme :

  • une prévision à la demande (flux poussée : on planifie les ressources dont on aura besoin lors de la conception d’un produit) ;
  • une prévision en temps réel (flux tirés : on commande à la demande pour satisfaire le besoin);
  • une prévision au plus juste de la demande (flux tendus)

L’objectif est donc de mesurer en temps réel le stock existant, de prévoir la commande en prenant en compte les délais d’approvisionnement et en fonction de la demande du produit, de reconfigurer la chaîne de production à la volée en cas de défaut d’un élément afin de maintenir l’activité de la chaîne de production. A cela, le système CPSS vise à prendre en compte d’autres paramètres comme :

  • le coût fluctuant de la matière première
  • le coût de l’énergie ou l’équilibrage de la consommation/production d’électricité

afin de réduire le coût énergétique (énergie verte).

C’est dans cette vision d’optimisation de la logistique, de la consommation énergétique que s’inscrit l’industrie 4.0 (e-usine ou smart-factory : les usines intelligentes).

Un autre exemple est le chargement/déchargement de cargo. Aujourd’hui, les opérateurs déploient des solutions de tracker sur les conteneurs. Ces solutions doivent fonctionner tout autour de la terre, ainsi on peut citer comme technologies qui nous intéressent ici le réseau d’accès LTE-M et NB-IoT. Ce dernier est plus adapté pour de faible quantité d’information. En dehors du blog, on peut aussi citer l’exemple MONARCH de Sigfox qui permet de réaliser le roaming vers les pays qui sont couverts par cet opérateur.

Rajoutons maintenant une connectivité sur les grues et les véhicules guidés (AGV : Automatic Guided Vehicule) et revenons à notre exemple : les ports de futur.

On peut ainsi imaginer une communication entre les grues, les véhicules, les conteneurs, et un serveur centralisé (fog) qui orchestre toute la logistique permet ainsi de réduire la durée d’attente de chargement ou déchargement.

Le déploiement d’antennes 4G et 5G à l’intérieur des entreprises (exemple de DAS : Distributed Antenna System) permettront de commander automatiquement les chariots élévateurs en fonction de toutes les informations recueillies et traitées (Big Data) comme les produits finis, les stocks en cours, …

A moins que … ce soient les machines qui commandent les hommes?

https://www.francetvinfo.fr/economie/emploi/video-cash-investigation-travail-vis-ma-vie-de-manutentionnaire-chez-lidl_2381539.html

Il faudra que je pense à écrire un article sur : Faut il avoir peur des nouvelles technologies?