NB-IoT vs. LoRa vs. Sigfox

Embora o número de dispositivos conectados continue a aumentar (e espera-se que chegue a 125 bilhões até 2030), as tecnologias sem fio em desenvolvimento que os suportam também continuam recebendo bastante atenção globalmente. NB-IOT (Narrowband IOT), LoRa e Sigfox, todas as tecnologias de rede remota de baixa potência (LPWAN), muitas vezes são colocadas umas contra as outras no que é retratado como uma corrida ao topo. Mas essa não é necessariamente uma imagem precisa do ecossistema de conectividade. Cada uma dessas tecnologias (ou pelo menos LoRa e NB-IoT) provavelmente desempenhará um papel importante no espaço de IoT, dependendo do caso de uso, portanto, é fundamental compreender os recursos e diferenças de cada uma.

IoT de banda estreita

NB-IoT é a iniciativa de "folha em branco" do Projeto de Parceria de Terceira Geração (3GPP), a organização por trás da padronização de sistemas celulares, para atender às necessidades de dispositivos de taxa de dados muito baixa que precisam se conectar a redes móveis, muitas vezes alimentados por baterias. Como um padrão celular, o objetivo do NB-IoT é padronizar os dispositivos IoT para serem interoperáveis e mais confiáveis.

Como o NB-IoT é uma tecnologia sem fio de nível celular que usa modulação OFDM, os chips são mais complexos, mas os orçamentos de link são melhores. Isso significa que os usuários obtêm o alto nível de desempenho associado às conexões de celular, mas ao custo de mais complexidade e maior consumo de energia.

O NB-IoT deve ser usado para enviar e receber pequenas quantidades de dados - algumas dezenas ou centenas de bytes por dia gerados por dispositivos de IoT com baixa produção de dados. É baseado em mensagem, semelhante ao Sigfox e LoRa, mas com uma taxa de modulação muito mais rápida que pode lidar com muito mais dados do que essas tecnologias. Mas NB-IoT não um protocolo de comunicação baseado em IP como LTE-M (outra tecnologia celular LPWA associada a aplicativos IoT). Você não pode realmente se conectar a uma rede IP e esperar usá-la como faria com um smartphone. Ele foi feito para aplicativos IoT simples e é mais eficiente em termos de energia do que o LTE-M (que é mais adequado para maior largura de banda ou aplicativos móveis e de roaming), mas projetado para fins de comunicação menos frequentes.

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Existem fascinantes elementos geo-corporativos-políticos em jogo no desenvolvimento do NB-IoT; para saber mais sobre isso, leia o excelente artigo de Nick Hunn, NB-IoT is Dead. Viva o NB-IoT. Nick aponta que a especificação 3GPP para NB-IoT tem duas variantes concorrentes, Huawei / Vodafone vs. Ericsson / Nokia / Intel. Além disso, a Ericsson declarou que a infraestrutura 4G mais antiga baseada na Alcatel não será compatível com versões anteriores do NB-IoT. Isso significa que milhares de estações base teriam que ser trocadas nos Estados Unidos para que as operadoras suportem o NB-IoT. Em vista disso, a maioria das operadoras com base nos Estados Unidos vai aderir ao LTE-M.

Portanto, o NB-IoT será para dispositivos simples que precisam se conectar a uma rede de operadora por meio do espectro licenciado. No momento, ele está sendo testado e pilotado apenas na Europa e não está amplamente disponível, exceto por meio de um pequeno número de operadoras na Europa que estão fazendo alguns testes. Se você seguir a empresa Sigfox, reconhecerá isso como uma tentativa da comunidade 3GPP de abordar o espaço de mercado criado por redes como a Sigfox.

Leia aqui para obter mais informações sobre a camada física NB-IoT.

Fonte:https://arxiv.org/pdf/1606.04171.pdf .

NB-IoT é definitivamente uma tecnologia watch-and-see. Para resumir a situação atual:

As vantagens do NB-IoT são:

Se NB-IOT existia e foi implantado:

A cobertura seria muito boa. Os dispositivos NB-IoT contam com cobertura 4G, portanto, funcionam bem em ambientes internos e em áreas urbanas densas.
Tem tempos de resposta mais rápidos do que LoRa e pode garantir uma melhor qualidade de serviço.

As desvantagens do NB-IoT são:

É difícil implementar firmware over-the-air (FOTA) ou transferências de arquivos. Algumas das especificações de design do NB-IoT tornam o envio de grandes quantidades de dados para um dispositivo difícil.
Transferências de rede e torre serão um problema, então o NB-IoT é mais adequado para ativos estáticos, como medidores e sensores em um local fixo, em vez de ativos de roaming.

LoRa

LoRa é uma tecnologia de modulação não celular para LoRaWAN. (Assim como BPSK ou QPSK é a modulação de NB-IoT.) Esses dois termos - LoRa e LoRaWAN - não intercambiável:LoRaWAN é o protocolo padrão para comunicações WAN e LoRa é usado como uma tecnologia de rede de área ampla.

LoRa é usado principalmente de duas maneiras:

Um é o LoRaWAN, que foi implantado principalmente na Europa. Tem uma capacidade de mensagem muito pequena, tão baixa quanto 12 bytes.
Outro é o Symphony Link, um produto do Link Labs. Symphony Link é um sistema sem fio desenvolvido com a tecnologia LoRa, projetado para superar as limitações de um sistema LoRaWAN. Muitas vezes é incluído como um componente de soluções de rede LoRa mais complexas, principalmente nos EUA e Canadá, e é projetado para aplicações industriais.

LoRa representa uma boa rede de rádio para soluções de IoT e tem melhores orçamentos de link do que outras tecnologias de rádio comparáveis. Mas fora de alguns mercados na Europa, se você deseja se conectar a redes LoRaWAN - ou usar LoRa - você precisa implantar seu próprio gateway de rede.

Isso pode parecer uma desvantagem, mas na verdade torna o LoRa uma boa alternativa ao WiFi para dispositivos de baixa energia que precisam ser conectados em um prédio, como uma fábrica ou um hospital. (É difícil encontrar um departamento de TI que aprovaria colocar um dispositivo de terceiros em sua própria rede devido a questões de segurança. Configurar seu próprio gateway cria uma rede completamente separada e segura.) Das três tecnologias discutidas neste artigo, é o único capaz de ser usado como tecnologia “faça você mesmo”; qualquer empresa pode construir e usar seu próprio dispositivo conectado onde quer que possa instalar o gateway.

Leia mais:O que é LoRa?

As diferenças mais importantes entre NB-IoT e LoRaWAN são:

LoRaWAN usa espectro não licenciado. Na Europa, isso significa um ciclo de serviço de 1%, o que limita o volume e a frequência do tráfego, bem como a capacidade da estação base de controlar a rede e enviar tráfego.
LoRa é um sistema de modulação proprietário vendido pela Semtech Corporation. Eles são de fato o único fabricante de chipset ou detentor de licença para LoRa. NB-IoT é baseado em tipos de modulação padrão, mas como é típico do 3GPP, haverá outros detentores de licença IP pedindo dinheiro eventualmente.
LoRaWAN também pode ser usado por clientes de operadoras não móveis para implementar soluções. The Things Network é uma iniciativa de rede de crowdsourcing usando LoRaWAN. Deve-se observar que as redes LoRaWAN interferem quando mais de uma é operada em uma área.

Os benefícios do LoRa são:

É perfeito para aplicativos de construção única.
Você pode configurar e gerenciar sua própria rede.
LoRa é uma boa opção se você precisar de bidirecionalidade, por exemplo, funcionalidade de comando e controle, devido ao link simétrico.
Os dispositivos LoRa funcionam bem quando estão em movimento, o que os torna úteis para rastreamento de ativos externos, como remessas.
Dispositivos LoRa têm bateria de longa duração do que dispositivos NB-IoT.

As desvantagens do LoRa são:

Possui taxas de dados mais baixas do que NB-IoT.
Tem um tempo de latência maior do que NB-IoT.
Requer um gateway para funcionar (o que também, em muitos casos, é uma vantagem).

Sigfox

Nenhum artigo LPWAN estaria completo sem mencionar a Sigfox, que é a empresa que despertou o mundo para o potencial dos dispositivos IOT para usar conexões de largura de banda muito baixa. Sigfox é a mais básica das três tecnologias, com as principais diferenças sendo:

Sigfox tem os módulos de rádio de menor custo (<$ 5, em comparação com ~ $ 10 para LoRa e $ 12 para NB-IOT).
Sigfox é apenas uplink. Embora o downlink limitado seja possível, ele tem um orçamento de link diferente e é muito restrito.
Sigfox é uma rede ponta a ponta e um player de tecnologia.

Para Sigfox, entretanto, parece ser o começo do fim. Não implantou redes significativas nos EUA até o momento e está lutando como empresa. Seu modelo de negócios é um tanto ambicioso, já que a empresa já gastou centenas de milhões de dólares para implantar uma rede que as pessoas estão pagando centavos para acessar. Sigfox acha que manter o custo do aplicativo baixo é a maneira de atrair as pessoas ao seu mercado, mas essa linha de pensamento dificultou a obtenção de receita suficiente. No final, parece que Sigfox está falhando (ou pelo menos lutando) em seus esforços para implantar uma rede celular alternativa para dispositivos IoT.

As vantagens do Sigfox são:

Consome pouca energia.
Funciona bem para dispositivos simples que transmitem com pouca frequência, porque envia quantidades muito pequenas de dados muito lentamente.
Suporta uma ampla área de cobertura nas áreas onde está localizado.

As desvantagens do Sigfox são:

Não é implantado em todos os lugares, portanto, não funcionará para um grande número de casos de uso atualmente.
A comunicação é melhor dirigida do ponto final para a estação base. Ele tem funcionalidade bidirecional, mas sua capacidade da estação base de volta ao terminal é restrita e você terá menos orçamento de link diminuindo do que aumentando.
A mobilidade é difícil com dispositivos Sigfox.

Qual tecnologia LPWAN é a certa para seu caso de uso?

Cada uma dessas tecnologias oferece um conjunto interessante de recursos, embora deva ser enfatizado que hoje nenhum está disponível em escala na maior parte do mundo. Em 2017, LTE Cat-M1 foi a primeira tecnologia LPWAN nacional a ser implantada nos EUA.

Tecnologias como LoRa provavelmente serão mais bem utilizadas para aplicativos “discretos”, como edifícios ou campi inteligentes, onde a conectividade de rede móvel não é necessária. Se o seu caso de uso se beneficiaria da tecnologia LoRa, dê uma olhada no Symphony Link. O Symphony Link foi projetado para superar as limitações associadas ao LoRa, mas é baseado na tecnologia LoRa. Ele foi projetado especificamente para clientes corporativos e industriais que precisam de uma solução escalonável e confiável, mas também flexível - os usuários do Symphony Link têm a opção de adicionar funcionalidade diretamente no gateway por meio de uma API. Leia mais sobre o Symphony Link ou fale conosco sobre como ele pode resolver seu desafio de conectividade IoT.