Conectando a IoT - A oportunidade de banda estreita

Dr. Stamatis Georgoulis
O lançamento do iPhone em 2007 pegou as operadoras de celular de surpresa - elas simplesmente não estavam preparadas para o grande aumento no uso de dados móveis gerado pelos dispositivos, disse o Dr. Stamatis Georgoulis, diretor de produto da Cobham Wireless .

Eles levaram anos para desenvolver a infraestrutura de rede que pudesse suportar com eficiência os serviços de dados de smartphones. Dez anos depois, as operadoras de celular estão novamente tentando evitar o mesmo destino enquanto se preparam para a próxima grande interrupção no setor:a Internet das Coisas (IoT).

Gartner estima que até 2020 haverá 20,4 bilhões de dispositivos conectados - o que é o equivalente a aproximadamente três dispositivos para cada pessoa na Terra hoje. Todos esses dispositivos exigirão conectividade móvel, com muitos deles conectados por meio de uma rede sem fio de operadora móvel. Esta é uma perspectiva assustadora para as operadoras, que já enfrentam uma escassez de capacidade em suas redes, especialmente em áreas urbanas.

No entanto, as operadoras estão igualmente cientes de que há uma grande oportunidade de obter novas receitas com a conexão de dispositivos e sistemas IoT a suas redes. Também há uma função para eles no fornecimento de novos serviços e aplicativos para dar suporte ao ecossistema em crescimento. Este mês, Vodafone anunciou o lançamento de seu primeiro hardware de Internet das Coisas, que inclui um dongle para carro e uma câmera de segurança 4G. Como a Vodafone demonstrou, as operadoras estão em uma posição única para fornecer não apenas a conectividade, mas também a tecnologia e a interface do usuário final.

Para aproveitar a oportunidade da IoT, novos padrões de conectividade são necessários, antes de mais nada, para garantir que os dados móveis sejam usados ​​de forma eficiente, evitando uma crise de capacidade que poderia causar a paralisação de suas redes. Esses novos sistemas não só precisam ser desenvolvidos, mas também passar por testes e validação para garantir a confiabilidade comercial. Operadoras em todo o mundo agora estão avaliando as opções para a melhor forma de evoluir sua infraestrutura de rede a fim de conectar com eficiência a abundância de novos dispositivos que entram no ecossistema.

As opções para conectar a IoT

Rede de longa distância de baixa potência (LPWAN) é a chave para conectar a IoT. Ele foi projetado com dispositivos do usuário final em mente, suportando baixo consumo de bateria, o que poderia, hipoteticamente, permitir que pequenos dispositivos permanecessem alimentados por dez anos com uma única carga. O padrão de rádio também pode conectar conjuntos de chips de baixo custo, tornando os dispositivos e sistemas mais acessíveis. A primeira escolha que as operadoras têm quando se trata da tecnologia LPWAN é se concentrar seus esforços na conectividade por meio do espectro licenciado ou não licenciado.

LoRa (desenvolvido por Semtech , e apoiado por uma aliança da indústria), e SigFox (apoiado por uma empresa francesa de mesmo nome), ambos usam espectro não licenciado. Essas tecnologias requerem uma nova infraestrutura de rede para operar, distinta da tecnologia celular atual.

Isso significa que se uma operadora integrar a tecnologia em suas estações base, ela terá muito menos controle sobre o tráfego de rádio do que com a tecnologia de rádio celular tradicional, porque eles não operam na mesma parte do espectro de rádio. LoRa e SigFox, no entanto, são ideais para aplicações de rede isoladas devido ao custo dos módulos de rádio. Como tal, a tecnologia poderia ter aplicações em empresas ou campi inteligentes, oferecendo uma alternativa acessível e econômica à atualização de uma rede móvel tradicional.

No entanto, o novo protocolo mais aguardado para habilitar serviços e dispositivos IoT é o NarrowBand-IoT (NB-IoT), que pode oferecer conectividade na mais ampla gama de casos de uso. Padronizado pelo 3GPP, o NB-IoT opera no espectro licenciado e é diretamente compatível com as redes LTE existentes das operadoras. Ele requer apenas atualizações de software em locais de estação base existentes para habilitá-lo. Posteriormente, ele pode ser facilmente dimensionado, de acordo com o crescimento das redes celulares das operadoras em quase todos os ambientes.

A largura de banda do canal do NB-IoT é de apenas 200 KHz (180 KHz, mais bandas de guarda). Isso o torna adequado para reforma de canal; pode ser implantado "dentro da banda" ao lado do espectro protegido por um operador para LTE. Isso possibilita que as redes NB-IoT / LTE das operadoras acomodem um grande número de dispositivos IoT sem comprometer o desempenho de dispositivos móveis regulares conectados à rede.

Dados esses benefícios, um grande número de operadoras agora está colocando a tecnologia no centro de suas estratégias de IoT. Deutsche Telekom lançou uma rede comercial NB-IoT na Alemanha, Irlanda e Espanha; A Vodafone lançou redes na Austrália e na Grécia, com lançamentos adicionais planejados em todo o mundo; e TIM lançou uma rede em larga escala em toda a Itália, para citar apenas alguns. O suporte das operadoras está ajudando a motivar os fabricantes e outras partes a investir em dispositivos e aplicativos que podem ser suportados pelo NB-IoT. Samsung , por exemplo, lançou recentemente um dispositivo de rastreamento IoT que usa a tecnologia NB-IoT.

O NB-IoT pode vencer o SigFox e o LoRa em muitos casos, mas há um quarto padrão que veio para ficar:CAT-M (ou LTE-M). Tal como acontece com o padrão anterior, CAT-M usa espectro licenciado e pode ser suportado pela infraestrutura existente. Ele funcionará em conjunto com o NB-IoT, ao invés de uma situação ou / ou.

Este padrão permite maiores taxas de dados e, portanto, oferecerá suporte a dispositivos e aplicativos diferentes do NB-IoT, o que significa que as operadoras testarão e implementarão os dois padrões em paralelo. O CAT-M é capaz de transmitir grandes blocos de dados e, com uma taxa máxima de dados de cerca de 100 KBps, será usado para aplicativos que podem incluir aplicativos de cidades inteligentes e sistemas de energia domésticos inteligentes.

Validando as redes IoT do futuro

A prioridade para as operadoras hoje é garantir que suas redes sejam capazes de suportar novas tecnologias sem fio, como NB-IoT e CAT-M, bem como os milhões de novos dispositivos que cada vez mais se conectarão às suas redes. Agora existe tecnologia disponível que pode emular milhões de dispositivos na rede de uma operadora em um ambiente de laboratório, garantindo que a infraestrutura esteja pronta para uso comercial.

Da rede central às estações base, as operadoras devem ter uma visão universal de como suas redes lidarão com as demandas da IoT. Isso ajudará a acelerar o desenvolvimento e a implantação de novos padrões de conectividade de IoT no ecossistema de telecomunicações, proporcionando posteriormente uma melhor experiência do cliente e abrindo novas oportunidades de geração de receita.

O autor deste blog é o Dr. Stamatis Georgoulis, diretor de produto da Cobham Wireless