Três tecnologias 3GPP IoT para se familiarizar com

3GPP - a força por trás da padronização de sistemas celulares - recentemente introduziu três novos padrões:LTE-M, NB-IoT e EC-GSM-IoT.

A resposta da indústria de celular às tecnologias do tipo LoRa, LoRaWAN e Sigfox, esses novos padrões foram criados para permitir dispositivos que operam em redes de operadoras menos caras e mais eficiência energética . Todos os três padrões são ligeiramente diferentes uns dos outros, mas cada um está lutando para se tornar dominante.

Abaixo, descreveremos essas diferenças e explicaremos o que você precisa saber sobre a tecnologia e os usos.

LTE-M (LTE-MTC, LTE categoria M1)

LTE-M - uma versão abreviada de LTE-MTC (ou "comunicações de tipo de máquina") - faz parte do lançamento 12 e 13 do 3GPP, finalizado em 2016. Também é conhecido como LTE-MTC ou LTE Cat M1.

Em termos mais simples, LTE-M é uma versão simplificada de LTE. Ele usa o mesmo espectro e estações básicas, funciona em todos os lugares em que o LTE funciona e permite verdadeiras sessões de dados TCP / IP. O principal diferença entre LTE e LTE-M é a eficiência de energia - LTE-M permite que dispositivos alimentados por bateria enviem e recebam dados online por meio de uma conexão Verizon ou AT&T. A bateria do iPhone dura um dia, mas a bateria do medidor de água conectado por modem celular pode durar 10 anos - o que é uma mudança profunda na Internet das Coisas por celular.

LTE-M tem uma taxa de dados ligeiramente mais alta do que NB-IoT e EC-GSM-IoT (que discutiremos mais tarde neste artigo), mas é capaz de transmitir blocos de dados bastante grandes. As aplicações potenciais incluem rastreamento de ativos, gerenciamento de energia e medição de serviços públicos; essa tecnologia também pode ser usada na infraestrutura da cidade e em dispositivos vestíveis.

Eficiência energética

A eficiência energética do LTE-M se deve em grande parte à sua capacidade de permanecer virtualmente "conectado" à rede sem manter uma conexão física. Existem dois modos que permitem isso:modo de economia de energia (PSM) e ciclo de repetição descontínua estendida (eDRX). O PSM permite que os dispositivos LTE-M fiquem ociosos sem a necessidade de se reconectar à rede ao acordar. O eDRX permite que os terminais "digam" à torre de celular ou rede com que frequência ela será ativada para downlink, o que pode durar de 10 segundos a mais de 40 minutos. Para um mergulho mais profundo nesses recursos, dê uma olhada neste recente webinar.

Vantagem no mercado

A vantagem do LTE-M para comunicações M2M é que ele funciona dentro da construção normal das redes LTE. Em outras palavras, uma operadora de celular como a Verizon ou a AT&T só precisa fazer upload de um novo software em suas estações base para habilitar o LTE-M e não precisa gastar nenhum dinheiro em novas antenas. Também é muito mais simples do que um receptor de categoria 4 (como o encontrado em telefones celulares) porque ele só precisa entender e digitalizar 1,4 MHz do canal em vez de 20 MHz.

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NB-IoT (LTE Cat-NB1, LTE Cat-M2)

O Narrowband IoT (NB-IoT) foi adicionado no Rel 13. do 3GPP. Ao contrário do LTE-M, o NB-IoT não está relacionado ao LTE, mas é baseado em uma modulação DSSS semelhante à antiga versão Neul do Weightless-W. Muitas grandes empresas de telecomunicações - incluindo Huawei, Ericsson, Qualcomm e Vodafone - estão ativamente envolvidas na criação desse padrão, mas atualmente ele não está implantado em nenhum lugar dos EUA.

A fabricação dos chipsets em LTE-M e NB-IoT é quase a mesma, então não há muito que seja fundamentalmente mais barato em usar NB-IoT de uma perspectiva de hardware de terminal. O principal problema a ser considerado com o NB-IoT é a capacidade de implantação. As empresas de telecomunicações acreditam que o NB-IoT os ajudará a competir no segmento inferior do mercado de IoT contra tecnologias como Sigfox e LoRa - mas, ao contrário do LTE-M, não há caminho para uma simples atualização de software para oferecer suporte a esse padrão. Os defensores do padrão terão que gastar bilhões de dólares para apoiar a tecnologia - e resta saber se o farão. É a opção mais atraente em locais onde as redes LTE existentes ainda não existem, pois o hardware de estação base para NB-IoT provavelmente será mais barato do que as estações base LTE.

A rede Dish, por exemplo, anunciou publicamente planos para construir redes NB-IoT. Dito isso, a Dish provavelmente nunca construirá uma rede do tamanho da Verizon, então ainda não se sabe como essa tecnologia será usada e adotada na comunidade IoT.

O NB-IoT tem recursos de economia de energia semelhantes ao LTE-M (PSM e eDRX), mas não tem mobilidade no momento (o que significa que é principalmente adequado para aplicativos estáticos).

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EC-GSM-IoT

EC-GSM-IoT é semelhante ao LTE-M no sentido de que foi projetado para operar em redes existentes (neste caso, redes eGPRS 2G em vez de redes LTE 4G). Ele também foi projetado para operar com o hardware de estação base existente, para minimizar os custos de atualização do eGPRS apenas para suportá-lo. Os detalhes por trás do EC-GSM-IoT permanecem um pouco nebulosos, já que ainda não faz parte de um lançamento oficial do 3GPP - mas é provável que tenha eDRX, bem como alguns aprimoramentos de nível de protocolo (que podem melhorar a cobertura em 10-20 dB). Ainda não está claro se há demanda de mercado para essa tecnologia, e não esperamos ver implantações comerciais de EC-GSM até 2019, se houver.

Comparação de tecnologias celulares IoT

A questão na mente de todos é a seguinte:qual padrão de IoT celular vencerá?

A resposta, neste ponto, depende de quem você pergunta.

O NB-IoT poderia ser potencialmente mais barato (embora não muito), mas a maioria das operadoras não será capaz de usar os mesmos rádios LTE que usam para suas redes de dados hoje. Dito isso, o LTE-M oferece suporte a comunicações baseadas em TCP / IP, enquanto o NB-IoT é baseado em mensagens com uma carga útil e resposta - o que torna as atualizações de firmware muito mais difíceis para o NB-IoT.

Operadoras que usam estações básicas Huawei - ou aquelas que ainda não têm implementações LTE em grande escala - serão incentivadas a oferecer suporte a NB-IoT. (É importante notar que a Huawei está construindo módulos LTE-M, então eles estão protegendo suas apostas.) Operadoras que já têm redes LTE extensas provavelmente enfrentarão o LTE-M primeiro. Em muitos casos, as operadoras darão suporte a ambos e verão qual padrão se mantém com os clientes.

É importante mencionar que LTE-M é o mais maduro em termos de implantação, redes e hardware. Os chipsets NB-IoT ainda estão em seus estágios iniciais, com apenas alguns testes e pilotos de telcos na Europa e na Ásia. Se você ainda faltar dois a três anos para sua implantação, certifique-se de observar este espaço! Se você precisa ir ao mercado agora, o LTE-M pode ser uma boa opção para você. Certifique-se de pesquisar todas as suas opções antes da seleção - e entre em contato se precisar de ajuda!