NB-IoT vs LTE-M: De qué se trata el furor IoT celular
En este análisis, analizamos dos de las tecnologías más innovadoras en IoTcelular: NB-IoT vs. LTE-M. ¡Echa un vistazo al futuro!
En resumen, NB-IoT es ideal para casos de uso con baja velocidad de datos que no requieren altas frecuencias de actualización (como la medición inteligente), mientras que LTE-M es ideal para movilidad y voz, ya que admite la tecnología VoLTE para casos de uso como la seguridad inteligente. El alcance y la duración de la batería son comparables en ambos casos.
A medida que las tecnologías IoT celular como NB-IoT y LTE-M ganan popularidad, la Internet de las cosas finalmente se está moviendo hacia un mundo donde lo móvil es lo primero.
También conocidas como LTE Cat-NB1/NB2 y LTE Cat-M1/M2, NB- IoT y LTE-M son tecnologías desarrolladas por la organización global de estándares 3GPP . A continuación, se presenta una tabla que resume todas IoT disponibles hasta la fecha:
¿Le parece un poco confuso el esquema de nombres?
Esto es porque es confuso.
El hecho de que 3GPP esté añadiendo las marcas "5G" y "NR" (Nueva Radio) a su oferta de IoT la versión 15 de sus especificaciones tampoco ayuda mucho. Por ejemplo, aquí hay un póster que publicaron:
Si bien es interesante observar esta lista de características, no nos ayudó a tomar una decisión informada sobre qué protocolo IoT celular es mejor para un caso de uso específico, por lo que decidimos pintar un panorama más claro.
Continúe leyendo para obtener información detallada sobre cómo funciona el esquema de nombres de 3GPP y por qué esto es importante para nuestra comparación en profundidad entre dos de los nombres más importantes en el juego IoT celular: NB-IoT vs LTE-M.
Cómo funciona el esquema de nombres de 3GPP
En los mercados de consumo, los proveedores de red sólo hablan maravillas del 5G en 2020, pero IoT celular requiere más que "solo" un aumento de velocidad o un cambio de marca para tener sentido.
Ya que estamos hablando de redes celulares, es importante comprender los conceptos básicos del esquema de nombres de 3GPP y cómo iteran sus tecnologías.
Como lo destaca claramente Ericsson en su "sopa de letras" IoT
3GPP utiliza el concepto de “Versiones” para referirse a un conjunto estable de especificaciones que pueden usarse para la implementación de características en un momento determinado.
Si observamos el cartel de arriba, podemos ver que actualmente estamos en las primeras etapas del lanzamiento 16 , con el lanzamiento 17 programado para entrega en junio de 2021.
Conocidos informalmente como NB- IoT y LTE-M, los dos protocolos se lanzaron en 2017 como parte de la versión 13 , comenzando como LTE Cat-NB1 y LTE Cat-M1 (donde "Cat" significa categoría, "NB" significa banda estrecha y "M" significa máquina).
Analicemos ambos protocolos uno al lado del otro.
NB-IoT vs LTE-M: Una comparación en profundidad
Antes de pasar a la comparación, aquí hay una definición rápida de ambos protocolos, junto con sus categorías de primera y segunda generación.
NB-IoT
En referencia a un comunicado de prensa de febrero de 2016, el NB- IoT se define como «una nueva radio añadida a la plataforma LTE, optimizada para el segmento de bajo ancho de banda del mercado». En su del Internet de las Cosas Celular , amplían este concepto destacando algunas características y ventajas IoT
NB-IoT puede operar con un ancho de banda de sistema de tan solo 200 kHz y admite un ancho de banda de canal mínimo de 3,75 kHz. Esto proporciona una flexibilidad de espectro y una capacidad de sistema inigualables, además de cualidades como un funcionamiento energéticamente eficiente y una complejidad de dispositivo ultrabaja.
NB-IoT fue diseñado teniendo en mente sensores estacionarios de bajo consumo.
Con una frecuencia de actualización ligeramente superior en comparación con protocolos IoT LoRaWAN , NB- IoT es perfecto para casos de uso donde la conectividad de datos remota y estacionaria es un requisito (piense en medición inteligente para tanques de combustible, estacionamientos inteligentes, etc.).
La latencia es alta, alrededor de 1,5/10 segundos.
Dado que hay mucha confusión sobre los nombres, es importante tener en cuenta que las categorías Cat-NB1/NB2 son bastante difíciles de alcanzar (navegar por los documentos de lanzamiento es arduo por decir lo menos), pero son cruciales para la comprensión de NB- IoT .
A continuación se muestra una tabla que destaca las diferencias entre ambos:
| LTE Cat-NB1 | LTE Cat-NB2 | |
|---|---|---|
| TBS de enlace descendente máximo | 680 bits | 2536 bits |
| Velocidad máxima de datos de enlace descendente | ~26 kbps | ~80/127 kbps |
| TBS de enlace ascendente máximo | 1000 bits | 2536 bits |
| Velocidad máxima de datos de enlace ascendente | ~62 kbps | ~105/159 kbps |
| Posicionamiento | Identificación de celda | OTDOA, E-CID |
Fuente: Haltian
Hemos simplificado la tabla para no añadir detalles innecesarios. En resumen, LTE Cat-NB2 es una mejora incremental respecto a LTE Cat-NB1, que permite un mayor tamaño de bloque de transporte (TBS) y velocidades máximas de datos más altas.
Otra gran mejora de LTE Cat-NB2, especialmente para uso remoto, es la introducción de OTDOA (Diferencia de tiempo observada de llegada) y E-CID (Identificación de celda mejorada), lo que permite una mayor precisión de ubicación.
Pero el cambio más importante y bienvenido se refiere a la movilidad. Cat-NB2 introduce la reconexión en modo de dispositivo conectado, a diferencia de la reconexión solo en modo inactivo de Cat-NB1, que no permitía ningún tipo de funcionalidad móvil.
También vale la pena mencionar que NB-IoT ya está implementado en muchos países alrededor del mundo, con especial concentración en el área europea:
En Estados Unidos, Verizon llevó la cobertura de la red NB- IoT a "más del 92% de la población estadounidense" en mayo de 2019, lo que permitió a las empresas elegir entre una variedad de planes de datos para aplicaciones IoT .
LTE-M
LTE-M es la abreviatura de LTE-MTC, donde "MTC" significa Comunicación de Tipo de Máquina . Desde la versión 13 , LTE Cat-M1 se incluyó en la especificación "eMTC" ( Comunicación de Tipo de Máquina Mejorada ), a la que posteriormente se unió su versión más reciente: LTE Cat-M2.
Citando directamente a 3GPP:
Los componentes principales de LTE-M son una serie de categorías de dispositivos de bajo costo (p. ej., Cat-M1 y Cat-M2) y dos modos de mejora de la cobertura (p. ej., modos CE A y B). LTE-M se diseñó para reducir la complejidad de los dispositivos y hacer que LTE sea competitivo con EGPRS en el mercado de MTC. Ofrece comunicación segura, cobertura ubicua y alta capacidad del sistema.
LTE-M ofrece menor latencia y mayor rendimiento en comparación con EC-GSM- IoT , NB- IoT y la mayoría de las demás tecnologías en el IoT . Por lo tanto, también consume más energía y no se utiliza en tantas redes como NB- IoT .
Al igual que las categorías de NB-IoT , también es importante comprender la diferencia entre las categorías de LTE-M: Cat-M1 y Cat-M2 (dejaremos de lado por ahora las tecnologías que no son eMTC como LTE Cat-0/1).
A continuación se muestra un resumen rápido de las diferencias entre ambos:
| LTE Cat-M1 | LTE Cat-M2 | |
|---|---|---|
| Anchos de banda de transmisión y recepción | 1,4 MHz | 5 MHz |
| Ancho de banda del canal | 6 PRB | 24 PRB |
| TBS de enlace descendente máximo | 2984 bits | 4008 bits |
| Velocidad máxima de datos de enlace descendente | 1 Mbit/s | ~4 Mbit/s |
| TBS de enlace ascendente máximo | 2984 bits | 6968 bits |
| Velocidad máxima de datos de enlace ascendente | 1 Mbit/s | ~7 Mbit/s |
Fuente: ScienceDirect
Al igual que LTE Cat-NB2, LTE Cat-M2 es una mejora incremental destinada a proporcionar más ancho de banda manteniendo la complejidad relativamente baja.
Con anchos de banda de transferencia/recepción de 5 MHz y cuatro veces la cantidad de bloques de recursos físicos (PRB), LTE Cat-M2 admite velocidades de datos más altas para una conectividad más rápida.
Por razones de accesibilidad y facilidad de implementación, LTE-M no ha experimentado la misma tasa de crecimiento que NB-IoT en muchos países desarrollados (y está más concentrado en el área de América del Norte):
Las diferencias entre NB-IoT y LTE-M
Con base en las definiciones anteriores y el breve video mostrado arriba, las diferencias entre NB-IoT y LTE-M se pueden resumir de la siguiente manera:
| NB-IoT | LTE-M | |
|---|---|---|
| Velocidad máxima de datos | <100 kbps | >384 kbps, hasta 1 Mbps |
| Estado latente | 1,5-10 segundos | 50-100 ms |
| Consumo de energía | Mejor con velocidades de datos muy bajas | Mejor con velocidades de datos medias a altas |
| Movilidad | No para Cat-NB1, limitado para Cat-NB2 | Sí |
| Voz (VoLTE) | No | Sí |
| Antenas | 1 | 1 |
NB-IoT está optimizado para:
- Conexiones de baja velocidad de datos
- Uso estacionario (con Cat-NB2 que permite movilidad limitada)
- Costo extremadamente bajo por dispositivo
Por otro lado, LTE-M es ideal para:
- Altas velocidades de datos de ancho de banda
- Movilidad (seguimiento de activos, vehículos, etc.)
- Conectividad de voz a través de tecnología VoLTE
Esto presenta un panorama en el que NB-IoT es más adecuado para casos de uso relacionados con infraestructura e industria de bajo costo, mientras que LTE-M es ideal para clientes empresariales interesados en transporte y logística, incluido el seguimiento de la cadena de suministro.
A continuación se muestran algunos de los mejores casos de uso para cada protocolo:
| Solicitud | NB-IoT | LTE-M |
|---|---|---|
| Ciudades inteligentes | Aplicaciones estacionarias con bajos requisitos de ancho de banda, como estacionamiento inteligente, monitoreo de ruido y contaminación, gestión de residuos y monitoreo inteligente del tráfico. | Aplicaciones con altos requisitos de enlace descendente y/o soporte de voz, como alumbrado público, gestión de tráfico, botones de pánico y estaciones SOS con soporte de voz opcional. |
| Agricultura inteligente | Aplicaciones estacionarias con requisitos de bajo ancho de banda, como estaciones meteorológicas, niveles de humedad/temperatura del suelo y otras aplicaciones ambientales. | Aplicaciones con altos requisitos de enlace descendente y/o movilidad, como riego inteligente, control de HVAC en alojamientos de animales y seguimiento de animales vivos. |
| Logística y transporte | Activos semiestacionarios como equipos de refrigeración comercial (helados, bebidas, etc.) y equipos logísticos en sitio (racks, carros, elevadores y otra maquinaria de almacén). | Aplicaciones de seguimiento personal (automóviles, bicicletas, mascotas, niños), monitoreo de flotas (especialmente camiones) y activos no estacionarios como equipos logísticos (carga, cajas, pallets, etc.). |
| Industrial y manufacturero | Maquinaria estacionaria con bajas tasas de datos para variables de proceso que afectan indirectamente la producción o la calidad, seguimiento de activos industriales y monitoreo de energía. | Maquinaria con mayores requerimientos de ancho de banda para variables de proceso que afectan directamente la producción o calidad, gatewayIoT vinculados a PLCs para monitoreo de etiquetas y monitoreo de trabajadores. |
Cómo reacciona el mercado a NB-IoT y LTE-M
Desde la versión 13, los operadores de red han introducido una serie de innovaciones para su infraestructura, admitiendo tanto NB-IoT como LTE-M en algunos casos.
A continuación se presentan algunas estadísticas proporcionadas por Estado del mercado y ecosistema global (publicado en abril de 2019 y probablemente se actualice pronto):
- 141 operadores están invirtiendo activamente en redes NB-IoT , 90 de las cuales están completamente implementadas y listas para ser utilizadas comercialmente.
- En cambio, 60 operadores utilizan redes LTE-M, y 34 de ellos están totalmente desplegadas y listas para usarse con fines comerciales.
Entre abril de 2018 y abril de 2019, 29 países lanzaron redes exclusivamente NB-IoT , mientras que 2 países lanzaron redes exclusivamente LTE-M. Esto demuestra claramente que NB-IoT es la tecnología líder entre todas las categorías de IoT celular del 3GPP.
A continuación se muestra una visualización de países con redes NB-IoT y LTE-M implementadas:
Pero la historia no termina ahí. El informe de la GSA también nos proporciona cifras reveladoras sobre el formato del dispositivo y la disponibilidad del chipset:
- A nivel mundial, actualmente hay 142 dispositivos reconocidos que admiten todas las variantes de NB-IoT, y 76 de ellos solo admiten Cat-NB1 (la primera versión de NB-IoT).
- De manera similar, 134 dispositivos son compatibles con LTE-M, y 68 de ellos solo son compatibles con Cat-M1.
Con 24 conjuntos de chips disponibles comercialmente tanto para NB-IoT como para LTE-M, el panorama IoT se está volviendo más diversificado y asequible, incluso para los entusiastas.
En términos de formato, el uso de hardware más popular para estos chipsets son los módulos, con los rastreadores de activos y otros tipos de hardware "quedándose" muy atrás:
Algunos ejemplos de dispositivos compatibles con estos chipsets son:
- Boron LTE de Particle : una placa de desarrollo habilitada para LTE CAT-M1/NB1 que puede actuar como un punto final celular independiente.
- El NL-AT2 de NimbeLink: un dispositivo de seguimiento de activos que aprovecha la conectividad celular para ofrecer capacidades de monitoreo de alta gama.
- Wio LTE de Seeed: una placa diseñada específicamente teniendo IoT (tanto Cat-NB1 como Cat-M1).
Con estos datos en mente y considerando las diferencias de rendimiento entre NB-IoT y LTE-M, decidir qué protocolo utilizar depende enteramente de los proveedores.
Un futuro brillante tanto para NB-IoT como para LTE-M
Dejando de lado la confusión en cuanto a nombres y marcas 5G, el futuro es prometedor tanto para NB- IoT como para LTE-M. Las predicciones de Statista indican que NB- IoT alcanzará más de 750 millones de conexiones para 2023, en directa contradicción con la tecnología no celular LoRa .
GSMA , al igual que GSA, también informa que se lanzaron un total de 127 redes comerciales con LTE-M o NB- IoT (con la segunda tomando la delantera debido a la facilidad de implementación), una tendencia que no muestra signos de detenerse.
En un mundo cada vez más conectado, ¿qué opinas del furor del IoT celular? ¡Cuéntanoslo en los comentarios y no olvides compartir el artículo!
