Cómo afectará NB-IoT al futuro del Internet de los objetos
Está previsto que la 5G llegue en 2020. Este post analiza NB-IoT y sus aspectos técnicos que la hacen tan importante para el Internet de las Cosas.NB-IoT, también conocida como LTE Cat NB1,está a punto de conectar miles de millones de dispositivos de forma más inteligente. Es rentable, admite un menor consumo de energía para utilizar dispositivos de bajo coste y ofrece una amplia cobertura. Esta tecnología LPWA (Low Power Wide Area) está haciendo de las economías de escala una teoría válida para el sector del IoT; conecta prácticamente en cualquier lugar y funciona con redes móviles ya establecidas.
Uno de los principales requisitos para conseguir nuevas aplicaciones MTC es desplegar una red de acceso radioeléctrico capaz de reducir la batería, cubrir una amplia zona, alimentar eficientemente dispositivos de bajo coste y adaptarse a las distintas asignaciones de espectro de los operadores. Entre las aplicaciones MTC podemos encontrar la medición inteligente, la supervisión de propiedades, la agricultura y la gestión de flotas y logística. Los dispositivos MTC masivos suelen trabajar con pequeñas cantidades de datos y suelen estar situados en lugares difíciles para el alcance de las señales. Por ejemplo, bosques, granjas o sótanos.
Operar bajo un espectro con licencia facilita garantizar la cobertura y el rendimiento. Las tecnologías que funcionan con espectros sin licencia corren el riesgo de sufrir interferencias incontroladas que afecten al rendimiento general de muchos dispositivos de la red.
Rendimiento de la batería y autonomía
La densidad de emplazamientos y el presupuesto de enlace son los principales factores que afectan a la cobertura de las redes móviles. 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 para 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 para las aplicaciones MTC, pero no es el caso. NB-IoT cumple los requisitos de latencia de velocidad y duración de la batería. La longevidad depende de la eficiencia con la que los dispositivos pueden pasar a "modos de reposo" que permiten bajar algunas partes de la batería cuando no se necesitan.
NB-IoT utiliza dos estados principales del protocolo RRC, al igual que LTE:
| RRC_idle | Ahorra energía y recursos en el envío de informes de medición |
| RRC_conectado | Los dispositivos reciben y envían datos directamente |
Flexibilidad de diseño de NB-IoT
La tecnología NB-IoT, en concreto, admite diversas velocidades de transmisión de datos. Depende de la calidad del canal, o de la relación señal-ruido y del número de recursos en determinadas zonas (ancho de banda). Además, cada dispositivo tiene un presupuesto de potencia específico, lo que lleva a combinar la potencia de varios dispositivos.
En algunos casos, los dispositivos NB-IoT se verán más afectados por la intensidad de la señal que por el ancho de banda. Esos dispositivos pueden concentrar la energía de transmisión sin perder rendimiento en 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 relevante si se compara con un bloque de recursos, cuyo ancho de banda efectivo es de 180 kHz.
En distintas situaciones, tanto en zonas de buena como de mala cobertura, es posible aumentar la velocidad de transmisión de datos añadiendo más ancho de banda. La velocidad de transmisión de datos puede multiplicarse por 12 asignando a los dispositivos varios tonos o subportadoras. Este enfoque mejora las capacidades. Este es el escenario cuando los dispositivos tienen buena cobertura y la transferencia de datos es rápida. La mayoría de las veces, la buena cobertura se produce cuando los dispositivos NB-IoT se despliegan en redes densas o la mayoría de los dispositivos se encuentran dentro del área de cobertura LTE original.
Llama la atención que NB-IoT se haya diseñado con una gran multiplexación y velocidades de datos adaptables. La capacidad objetivo en 3GPP se ha fijado en 40 dispositivos por hogar, o unos 52.200 por célula (en ciudades como Londres). Se han realizado simulaciones con 200.000 dispositivos por célula, cuatro veces mejor que el objetivo inicial. Sin duda, NB-IoT cumplirá los requisitos de velocidad de datos cuando salga al mercado.
Acerca de los dispositivos
Los módems asequibles son imprescindibles para el despliegue de sensores a gran escala. Hay que optimizar los procesos de detección y notificación de distintas variables, como la temperatura y la humedad. Para las aplicaciones con muchos sensores, la velocidad de datos y la latencia deben ser menores. NB-IoT es una solución que puede cumplir estos requisitos, lo que respalda la afirmación de que aportará mayor eficiencia. Los dispositivos NB-IoT han demostrado que pueden soportar velocidades de datos pico de capa física más bajas trabajando en un rango de 100-200kbps, o incluso significativamente más bajas con dispositivos de un solo tono.
Hay otros aspectos de optimización de dispositivos en los que podemos fijarnos. LTE MBB, por ejemplo, necesita dos antenas, mientras que los dispositivos NB-IoT necesitan una sola antena receptora. Así, la relación y el demodulador de banda base solo necesitan una única cadena receptora.
Una de las ventajas del ancho de banda estrecho (200 kHz de NB-IoT frente a 1,4MHZ a 20MHZ de otras tecnologías) es que la complejidad de la conversión analógica a digital y digital a analógica, la estimación del canal y el menor almacenamiento en búfer.
NB-IoT hace que las industrias sean más inteligentes
| Ciudades | El seguimiento de una ciudad requiere muchos aspectos y, por tanto, rentabilidad. NB-IoT y LTE permiten controlar el alumbrado público, las plazas de aparcamiento libres, las condiciones ambientales, etc. Como ya se ha dicho, los módems NB-IoT tendrán un precio muy competitivo. Los módulos, por ejemplo, se estiman en 5 dólares. |
| Edificios | NB-IoT puede actuar como soporte de la conexión de banda ancha del edificio. La seguridad también se llevará a cabo conectando sensores directamente al sistema de vigilancia mediante redes LPWA. |
| Medición | Probablemente el principal requisito para la medición inteligente sea la cobertura de la red. A veces, los contadores tienden a aparecer en ubicaciones difíciles como lugares rurales remotos o bajo tierra. NB-IoT está bien preparada para monitorizar contadores de gas y agua mediante una transmisión de datos regular y pequeña. Esto conduce a una cobertura significativamente mejor. |
| Consumidores | Cat M1 (a veces denominada la alternativa NB-IoT). Ambas tecnologías son capaces de soportar una cantidad masiva de sensores, desde los de gran actividad de datos a los de baja. Para los consumidores, los wearables son la piedra angular de IoT. Uno de los principales retos para los creadores de IoT es abordar modelos de negocio sostenibles. El mantenimiento de sensores y dispositivos podría resultar más caro con el tiempo que su producción. |
Conclusión
Ahora que entiendes qué es NB-IoT, cómo funciona y qué la diferencia de otras tecnologías LPWAN. Las nuevas iniciativas de IoT funcionarán bajo mejores redes y dispositivos que ayudarán a hacer un negocio muy atractivo. Crea y escala tu 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
