Cómo afectará NB-IoT al futuro del Internet de las cosas
El 5G está previsto para 2020. Esta publicación analiza el NB- IoT y sus aspectos técnicos que lo hacen tan importante para el Internet de las Cosas. El IoT , también conocido como LTE Cat NB1, está a punto de conectar miles de millones de dispositivos de forma más inteligente. Es rentable, permite un menor consumo de energía para usar dispositivos de bajo coste y ofrece una amplia cobertura. Esta tecnología de área amplia de baja potencia (LPWA) está convirtiendo las economías de escala en una teoría válida para la IoT ; se conecta prácticamente en cualquier lugar y funciona con redes móviles ya establecidas.
Uno de los principales requisitos para lograr nuevas aplicaciones de MTC es implementar una red de acceso radioeléctrico que pueda reducir el consumo de batería, cubrir un área extensa, alimentar eficientemente dispositivos de bajo costo y adaptarse a las diferentes asignaciones de espectro de los operadores. Entre las aplicaciones de MTC se encuentran la medición inteligente, la monitorización de propiedades, la agricultura y la gestión de flotas y logística. Los dispositivos MTC masivos suelen trabajar con pequeñas cantidades de datos y suelen ubicarse en lugares con difícil acceso a las señales, como bosques, granjas o sótanos.
Operar bajo un espectro con licencia facilita garantizar la cobertura y el rendimiento. Las tecnologías que operan bajo espectros sin licencia corren el riesgo de sufrir interferencias incontroladas que afecten el rendimiento general de muchos dispositivos de la red.
Rendimiento de la batería y la autonomía
La densidad de sitios y el presupuesto de enlace son los principales factores que afectan la cobertura de la red móvil. En comparación con otras tecnologías como GPRS, WCDMA y LTE, el presupuesto de enlace de NB-IoT tiene un margen de 20 dB y funciona con rangos de datos más bajos.
En detalles técnicos del presupuesto de enlaces podemos destacar:
| NB-IoT | 164 dB |
| GPRS | 144 dB |
| LTE | 142,7 dB |
Esta mejora de 20 dB podría implicar sacrificar otros factores, como los requisitos de las aplicaciones MTC, pero no es así. NB-IoT cumple con los requisitos de latencia de velocidad y duración de la batería. La longevidad depende de la eficiencia con la que los dispositivos puedan activar los "modos de suspensión", que permiten reducir la carga de algunas partes de la batería cuando no se necesitan.
NB-IoT utiliza dos estados principales del protocolo RRC, al igual que LTE:
| RRC_inactivo | Ahorra energía y recursos utilizados para enviar informes de medición |
| RRC_conectado | Los dispositivos reciben y envían datos directamente |
NB- Flexibilidad en el diseño deIoT
La tecnología NB-IoT , en particular, admite diversas velocidades de datos. Esto depende de la calidad del canal, la relación señal-ruido y la cantidad de recursos en ciertas áreas (ancho de banda). Además, cada dispositivo tiene un presupuesto de energía específico, lo que implica combinar la potencia de varios dispositivos.
En algunos casos, los dispositivos NB-IoT se verán afectados por la intensidad de la señal en lugar del ancho de banda. Estos dispositivos pueden concentrar la energía de transmisión sin sacrificar rendimiento debido a un ancho de banda más estrecho. Esta eficiencia libera ancho de banda para otros dispositivos. NB-IoT utiliza tonos o subportadoras en lugar de bloques de recursos. Su ancho de banda es de 15 kHz, una diferencia significativa en comparación con un bloque de recursos, cuyo ancho de banda efectivo es de 180 kHz.
En diferentes situaciones, tanto en zonas con buena como con mala cobertura, es posible aumentar la velocidad de datos añadiendo más ancho de banda. La velocidad de datos podría multiplicarse por 12 al asignar dispositivos con múltiples tonos o subportadoras. Este enfoque mejora la capacidad. Este es el escenario en el que los dispositivos tienen buena cobertura y la transferencia de datos es rápida. Generalmente, la buena cobertura se produce cuando los dispositivos NB-IoT se implementan en redes densas o la mayoría de los dispositivos se ubican dentro del área de cobertura LTE original.
Es destacable que el IoT de banda ancha (NB-IoT se haya diseñado con una excelente multiplexación y velocidades de datos adaptables. La capacidad objetivo en 3GPP se ha establecido en 40 dispositivos por hogar, o aproximadamente 52.200 por celda (en ciudades como Londres). Las simulaciones han funcionado con 200.000 dispositivos por celda, cuatro veces mejor que el objetivo inicial. Sin duda, el IoT de banda ancha (NB-IoT cumplirá con los requisitos de velocidad de datos cuando se lance.
Acerca de los dispositivos
Los módems asequibles son imprescindibles para la implementación de sensores a gran escala. Es necesario optimizar los procesos de detección y reporte de diferentes variables, como la temperatura y la humedad. Para aplicaciones con gran cantidad de sensores, la velocidad de datos y la latencia deben ser menores. NB-IoT es una solución que cumple con estos requisitos, lo que respalda la afirmación de que ofrecerá una mayor eficiencia. Los dispositivos NB-IoT han demostrado que pueden soportar velocidades de datos de capa física más bajas, trabajando en un rango de 100-200 kbps, o incluso significativamente menores con dispositivos de un solo tono.
Hay otros aspectos de optimización del dispositivo que podemos considerar. LTE MBB, por ejemplo, necesita dos antenas, mientras que los dispositivos NB-IoT necesitan una sola antena receptora. Por lo tanto, el demodulador de relación y banda base solo necesita una cadena receptora.
Una de las ventajas del ancho de banda estrecho (200 kHz de NB-IoT frente a 1,4 MHZ a 20 MHZ de otras tecnologías) es la complejidad de la conversión de analógico a digital y de digital a analógico, la estimación de canal y el menor almacenamiento en búfer.
NB-IoT está haciendo que las industrias sean más inteligentes
| Ciudades | El seguimiento de una ciudad requiere muchos aspectos y, por lo tanto, rentabilidad. NB-IoT y LTE permiten controlar el alumbrado público, las plazas de aparcamiento gratuitas, las condiciones ambientales, etc. Como se mencionó, los módems NB-IoT tendrán un precio muy competitivo. Los módulos, por ejemplo, se estiman en 5 $. |
| Edificios | NB-IoT puede servir como soporte para la conexión de banda ancha del edificio. La seguridad también se garantizará conectando sensores directamente al sistema de monitoreo mediante redes LPWA. |
| Medida | Probablemente, el principal requisito para la medición inteligente sea la cobertura de la red. En ocasiones, los medidores suelen estar ubicados en lugares difíciles de localizar, como zonas rurales remotas o subterráneas. ElIoT de banda ancha está bien preparado para monitorear medidores de gas y agua mediante la transmisión regular y de datos de baja densidad. Esto se traduce en una cobertura significativamente mejor. |
| Consumidores | Cat M1 (a veces denominada la alternativa NB-IoT ). Ambas tecnologías admiten una gran cantidad de sensores, desde actividad de datos intensa hasta baja. Para los consumidores, los wearables son la piedra angular del IoT. Uno de los principales retos para los fabricantes IoT es abordar modelos de negocio sostenibles. El mantenimiento de sensores y dispositivos podría resultar más costoso con el tiempo que la producción. |
Envolver
Ahora que comprende qué es NB-IoT , cómo funciona y qué lo diferencia de otras tecnologías LPWAN, las nuevas iniciativas IoT funcionarán con mejores redes y dispositivos, lo que contribuirá a un negocio muy atractivo. Cree y escale su propio proyecto de Internet de las Cosas con Ubidots.
Fuentes y más información:
NB-IoT: una tecnología sostenible para conectar miles de millones de dispositivos
