NB-IoT i LTE-M to dwie odmiany łączności komórkowej dla urządzeń, które przesyłają mało danych i mają długo pociągnąć na baterii. Pierwsza pasuje do nieruchomych czujników i liczników nadających rzadko. Druga do sprzętu w ruchu i takiego, który potrzebuje połączenia głosowego. Wybierasz łączność dla urządzeń pomiarowych? Zacznij właśnie od tego rozróżnienia. Niżej obie technologie po kolei, ich ograniczenia i lista pytań, które porządkują decyzję.
Czym są sieci LPWA i skąd wzięły się NB-IoT i LTE-M?
LPWA (Low Power Wide Area) to łączność o małym poborze energii i dużym obszarze działania, pomyślana dla urządzeń wysyłających niewielkie porcje danych. Taki sprzęt nie potrzebuje szybkiego internetu. Potrzebuje pewnego kanału, którym raz na jakiś czas przekaże odczyt. Internet rzeczy w sieci komórkowej opiera się na paśmie licencjonowanym i istniejących stacjach bazowych, więc użytkownik nie buduje własnej infrastruktury radiowej. Korzysta z tej, którą utrzymuje operator. I tyle.
Technologia wąskopasmowa trafiła do specyfikacji Release 13, czyli LTE Advanced Pro, co potwierdza komunikat 3GPP o zakończeniu standaryzacji NB-IoT. Z tego samego dokumentu wynika, że w tym wydaniu operatorzy dostali cały zestaw rozwiązań dla Internetu rzeczy: NB-IoT, eMTC oraz EC-GSM-IoT. Aha, eMTC to nazwa standardowa tego, co rynek nazywa LTE-M (ta sama rzecz, dwie etykiety). Obie opisywane tu technologie mają więc wspólne źródło. Ale odpowiadają na różne potrzeby.
NB-IoT: łączność dla stacjonarnych czujników i liczników
NB-IoT to wąskopasmowa technologia radiowa dla urządzeń, które stoją w miejscu i rzadko nadają małe paczki danych. Wąskopasmowa, czyli korzystająca z wąskiego kanału radiowego. Co to daje? Modem jest prostszy i tańszy, a sygnał lepiej dociera w trudne miejsca, takie jak piwnice czy studzienki.
Zastosowania wynikają z tych cech wprost. Inteligentne liczniki wody, gazu i ciepła, czujniki zapełnienia pojemników, czujniki parkingowe, monitoring środowiskowy. Schemat za każdym razem ten sam: urządzenie budzi się, wysyła odczyt i wraca do uśpienia.
Ograniczenia? Równie wyraźne. W ruchu technologia radzi sobie słabo, a głosu nie obsługuje wcale. No i transmisja bywa opóźniona, co da się zaakceptować tylko przy danych niepilnych, na przykład przy dobowym stanie wodomierza.
LTE-M: gdy urządzenie się przemieszcza albo potrzebuje głosu
LTE-M to uproszczona wersja LTE dla urządzeń IoT, która zachowuje przełączanie między stacjami bazowymi i obsługę połączeń głosowych. Przełączanie, po angielsku handover, oznacza przekazanie trwającej łączności z jednej stacji do kolejnej bez jej zrywania. Weźmy lokalizator w jadącym pojeździe: co chwilę zmienia komórkę sieci, a mimo to nadal raportuje pozycję.
Dlatego po LTE-M sięga się przy śledzeniu przesyłek i floty, w urządzeniach noszonych, przyciskach alarmowych i windach z połączeniem głosowym. Sprawdza się też w terminalach, które wymagają szybszej reakcji sieci. Coś za coś. Modem jest bardziej złożony, a zapotrzebowanie na energię podczas transmisji większe niż w NB-IoT.
Szerszy kanał ma jeszcze jedną zaletę, o której łatwo zapomnieć: ułatwia zdalne aktualizacje oprogramowania. Plik z nową wersją jest znacznie większy niż pojedynczy odczyt. Przepychanie go wąskim kanałem trwa długo i obciąża baterię.
NB-IoT i LTE-M – najważniejsze różnice w praktyce
W sumie cała różnica sprowadza się do czterech rzeczy: mobilności, głosu, ilości danych i czasu reakcji. Czym różni się NB-IoT od LTE-M w kryteriach, które najczęściej rozstrzygają o wyborze?
- Mobilność urządzenia – NB-IoT zakłada pracę w jednym miejscu, LTE-M utrzymuje łączność w ruchu.
- Obsługa głosu – dostępna tylko w LTE-M.
- Wielkość i częstotliwość transmisji – NB-IoT służy do rzadkich, małych paczek, LTE-M radzi sobie z większymi i częstszymi.
- Tolerancja na opóźnienia – NB-IoT wymaga danych niepilnych, LTE-M odpowiada szybciej.
- Trudne warunki radiowe – wąski kanał NB-IoT lepiej znosi instalacje w głębi budynków i pod ziemią.
- Złożoność modemu – prostszy w NB-IoT, bardziej rozbudowany w LTE-M.
Są też cechy wspólne. Obie technologie działają w paśmie licencjonowanym i korzystają z zabezpieczeń sieci komórkowej, czyli karty SIM oraz uwierzytelniania urządzenia.
Jak wybrać łączność dla urządzeń pomiarowych?
Wybór zaczyna się od opisania zachowania urządzenia, a nie od technologii. Zanim zaczniesz porównywać modemy, odpowiedz sobie na kilka pytań kontrolnych:
- Czy urządzenie się przemieszcza?
- Jak często nadaje i ile danych wysyła za jednym razem?
- Czy potrzebny jest głos lub szybka odpowiedź sieci?
- Gdzie będzie zamontowane: na otwartej przestrzeni, w piwnicy, w studzience?
- Jak ma być zasilane: z baterii czy z sieci?
- Czy planujesz zdalne aktualizacje oprogramowania?
Potem sprawdź, czy dana technologia w ogóle jest dostępna w miejscu instalacji. Przed zamówieniem sprzętu, nie po. A później zrób test na miejscu z docelową anteną, bo obudowa i sposób montażu potrafią zmienić wynik. Flota jest mieszana albo warunki niepewne? Wtedy rozsądnym wyjściem są modemy dwusystemowe, obsługujące obie odmiany.
Regułę wyboru między NB-IoT i LTE-M da się streścić krótko. Stoi w miejscu i nadaje rzadko – NB-IoT. Rusza się albo potrzebuje głosu – LTE-M. Wszystko, co leży pomiędzy, rozstrzyga pomiar w miejscu instalacji.
Najczęstsze pytania
Czy NB-IoT i LTE-M wymagają karty SIM?
Tak. To technologie sieci komórkowej, więc urządzenie uwierzytelnia się podobnie jak telefon. Tyle że karta nie musi mieć formy wyjmowanego plastiku. W sprzęcie pomiarowym często stosuje się układy wlutowane w płytkę, odporniejsze na wilgoć i drgania.
Czy licznik z NB-IoT może działać w piwnicy?
Technologia była projektowana z myślą o trudnych lokalizacjach, więc piwnica z założenia przeszkodą nie jest. Ale o wyniku decydują konkretne warunki: konstrukcja budynku, położenie anteny i odległość od stacji bazowej. Pewność daje dopiero pomiar na miejscu.
Czy LTE-M to to samo co eMTC?
Tak, obie nazwy opisują to samo rozwiązanie. eMTC pojawia się w specyfikacjach 3GPP, a LTE-M to określenie rynkowe, używane w opisach modemów i usług.