NB: IoT vs LTE-M: esto es de lo que se trata el rumor sobre IoT celular
En resumen, NB- IoT es ideal para casos de uso de baja velocidad de datos que no requieren altas frecuencias de actualización (piense en medición inteligente), mientras que LTE-M es excelente para movilidad y voz, ya que admite la tecnología VoLTE para casos de uso como seguridad inteligente. El alcance y la duración de la batería son comparables para ambos.
Con tecnologías IoT celular como NB- IoT y LTE-M ganando popularidad, el Internet de las cosas finalmente está avanzando hacia un mundo en el que 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 de estándares globales 3GPP . Aquí hay una tabla que resume todas IoT disponibles hasta este momento:
¿El esquema de nombres te parece un poco confuso?
Eso es porque es confuso.
El hecho de que 3GPP esté agregando las marcas "5G" y "NR" (New Radio) a su IoT a partir de la versión 15 de sus especificaciones tampoco ayuda mucho. Por ejemplo, aquí hay un cartel que publicaron:
Si bien es interesante de ver, 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 presentar una imagen más clara.
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 del 3GPP
En los mercados de consumo, 5G es lo único que entusiasma a los proveedores de redes en 2020, pero IoT celular requiere más que "sólo" un aumento de velocidad o un cambio de marca para que tenga sentido.
Dado que estamos hablando de redes celulares, es importante comprender los conceptos básicos del esquema de nombres del 3GPP y cómo iteran en sus tecnologías.
Como lo destaca claramente Ericsson en su IoT :
3GPP utiliza el concepto de "Lanzamientos" para referirse a un conjunto estable de especificaciones que se pueden utilizar para la implementación de funciones en un momento determinado.
Si miramos el cartel de arriba, podemos ver que actualmente estamos en las primeras etapas de la Versión 16 , y que la Versión 17 está programada para entregarse 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).
Veamos 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
Volviendo a uno de los comunicados de prensa de febrero de 2016, NB- IoT se define como "una nueva radio agregada a la plataforma LTE, optimizada para el extremo [de ancho de banda] bajo del mercado". En su Cellular Internet of Things , amplían este concepto destacando algunas características y beneficios clave de NB- IoT :
NB- IoT puede funcionar en un ancho de banda del sistema tan bajo como 200 kHz y admite un mínimo. ancho de banda del canal de 3,75 kHz. Esto proporciona una flexibilidad espectral y una capacidad del sistema inigualables, en combinación con cualidades como un funcionamiento energéticamente eficiente y una complejidad de dispositivo ultrabaja.
NB- IoT se creó teniendo en mente sensores estacionarios de bajo consumo.
Con una frecuencia de actualización ligeramente mayor 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 la medición inteligente para tanques de combustible, estacionamientos inteligentes, etc.).
La latencia es alta, ~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 esquivas (navegar por los documentos de lanzamiento es arduo, por decir lo menos) pero cruciales para la comprensión de NB- IoT .
Aquí hay una tabla que resalta las diferencias entre los dos:
| 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 | ID de celular | OTDOA, E-CID |
Fuente: haltiano
Hemos mantenido la tabla bastante simplificada para no agregar detalles innecesarios. En términos simples, LTE Cat-NB2 es una mejora incremental con respecto a LTE Cat-NB1, lo que permite un tamaño de bloque de transporte (TBS) más grande y velocidades de datos máximas más altas.
Otra gran mejora con LTE Cat-NB2, especialmente para uso remoto, es la introducción de OTDOA (Diferencia horaria de llegada observada) y E-CID (ID de celda mejorada), lo que permite una mayor precisión de ubicación.
Pero el cambio más grande y bienvenido es el relacionado con la movilidad. Cat-NB2 introduce la reconexión en el modo de dispositivo conectado, a diferencia de la reconexión en modo inactivo de Cat-NB1 que no permitiría ningún tipo de funcionalidad móvil.
También vale la pena mencionar que NB- IoT ya está implementado en muchos países de todo el mundo, con especial concentración en el área europea:
En los 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 de IoT .
LTE-M
LTE-M es una abreviatura de LTE-MTC, donde "MTC" significa Machine Type Communication . Desde la versión 13 , LTE Cat-M1 se colocó bajo la especificación "eMTC" (o comunicación de tipo de máquina mejorada ), a la que luego se unió su versión más reciente: LTE Cat-M2.
Citando 3GPP directamente:
Los componentes principales de LTE-M son una serie de categorías de dispositivos de bajo costo (por ejemplo, Cat-M1 y Cat-M2) y dos modos de mejora de cobertura (es decir, modos CE A y B). LTE-M fue diseñado para reducir la complejidad del dispositivo y hacer que LTE sea competitivo con EGPRS en el mercado MTC. Admite comunicación segura, cobertura ubicua y alta capacidad del sistema.
LTE-M ofrece una latencia más baja y un mayor rendimiento en comparación con EC-GSM- IoT , NB IoT y la mayoría de las otras tecnologías en el IoT . Por lo tanto, también consume más energía y no se emplea en tantas redes como NB- IoT .
Al igual que las categorías NB- IoT , también es importante comprender la diferencia entre las categorías de LTE-M: Cat-M1 y Cat-M2 (dejaremos de lado las tecnologías que no son eMTC como LTE Cat-0/1 por ahora).
Aquí hay un resumen rápido de las diferencias entre los dos:
| LTE Cat-M1 | LTE Cat-M2 | |
|---|---|---|
| Transmitir y recibir anchos de banda | 1,4MHz | 5 megaciclos |
| 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 | ~4Mbps |
| TBS de enlace ascendente máximo | 2984 bits | 6968 bits |
| Velocidad máxima de datos de enlace ascendente | 1 Mbit/s | ~7 Mbps |
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 los bloques de recursos físicos (PRB), LTE Cat-M2 admite velocidades de datos más altas para una conectividad más rápida.
Por razones relacionadas con la accesibilidad y la facilidad de implementación, LTE-M no ha experimentado casi 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
Según las definiciones anteriores y el breve vídeo que se muestra 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 s | 50-100 ms |
| Consumo de energía | Mejor con velocidades de datos muy bajas | Mejor en 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 por dispositivo extremadamente bajo
Por otro lado, LTE-M es fantástico para:
- Altas velocidades de datos de ancho de banda
- Movilidad (seguimiento de activos, vehículos, etc.)
- Conectividad de voz a través de tecnología VoLTE
Esto muestra un panorama en el que NB- IoT es más adecuado para casos de uso industriales y relacionados con infraestructura 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.
Estos son 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 de tráfico inteligente. | Aplicaciones con grandes requisitos de enlace descendente y/o soporte de voz, como alumbrado público, gestión del tráfico, botones de pánico y estaciones SOS con soporte de voz opcional. |
| Agricultura inteligente | Aplicaciones estacionarias con requisitos de ancho de banda bajos, como estaciones meteorológicas, niveles de humedad/temperatura y humedad del suelo, y otras aplicaciones ambientales. | Aplicaciones con grandes 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 in situ (racks, carros, ascensores y otra maquinaria de almacén). | Aplicaciones de seguimiento de personas (coches, bicicletas, mascotas, niños), seguimiento de flotas (especialmente camiones) y activos no estacionarios como equipos logísticos (carga, cajas, palés, etc.). |
| Industria y Manufactura | Maquinaria estacionaria con bajas velocidades 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 requisitos de ancho de banda para variables de proceso que afectan directamente la producción o la calidad, gateway IoT vinculadas a PLC para monitoreo de etiquetas y monitoreo de trabajadores. |
Cómo está reaccionando 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, soportando tanto NB- IoT como LTE-M en algunos casos.
A continuación se muestran algunas estadísticas proporcionadas por sobre el estado del mercado y el ecosistema global (publicado en abril de 2019 y probablemente se actualizará pronto):
- 141 operadores están invirtiendo activamente en redes NB- IoT , 90 de las cuales están completamente desplegadas y listas para ser utilizadas comercialmente.
- En cambio, 60 operadores utilizan redes LTE-M, de los cuales 34 están completamente desplegados y listos para usar con fines comerciales.
Desde abril de 2018 hasta abril de 2019, 29 países lanzaron redes NB- IoT únicamente, mientras que 2 países lanzaron redes LTE-M únicamente. Esto muestra claramente que NB- IoT es la tecnología líder entre todas las categorías de IoT celular del 3GPP.
A continuación se muestra una visualización de los países con redes NB- IoT y LTE-M desplegadas:
Pero la historia no termina ahí. El informe de GSA también nos proporciona cifras reveladoras sobre el factor de forma 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 admiten LTE-M, y 68 de ellos solo admiten Cat-M1.
Con 24 conjuntos de chips disponibles comercialmente en NB- IoT y LTE-M, el panorama IoT se está volviendo más diversificado y asequible, incluso para los entusiastas.
En términos de factor de forma, el caso de uso de hardware más popular para estos conjuntos de chips son los módulos, con los rastreadores de activos y otros tipos de hardware "rezagados" muy por detrás:
Algunos ejemplos de dispositivos que admiten estos conjuntos de chips 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 totalmente de los proveedores.
Un futuro brillante tanto para NB IoT como para LTE-M
Dejando a un lado los nombres confusos y la marca 5G, el futuro es brillante tanto para NB- IoT como para LTE-M. Las predicciones de Statista muestran que NB- IoT alcanzará más de 750 millones de conexiones para 2023, yendo directamente en contra de la tecnología LoRa .
GSMA , al igual que GSA, también informa que se lanzaron un total de 127 redes comerciales ya sea con LTE-M o NB- IoT (con la segunda a la cabeza debido a su facilidad de despliegue), una tendencia que no muestra signos de detenerse.
En un mundo cada vez más conectado, ¿cuál es su opinión sobre la moda del IoT celular? ¡Háganos saber en los comentarios a continuación y no olvide compartir el artículo!