NB-IoT vs. LTE-M: quali sono le differenze?

Rete geografica a basso consumo (LPWAN) è un'area emergente per la realizzazione di applicazioni massive dell'Internet delle cose (IoT). LTE-M e NB-IoT sono le tecnologie LPWAN basate su cellulari più diffuse sul mercato per la realizzazione di applicazioni IoT. Applicazioni LPWAN. In questo articolo presenteremo brevemente NB-IoT e LTE-M e le loro principali differenze per prendere una decisione di progettazione per la vostra soluzione LPWAN. 

Che cos'è l'NB-IoT? 

Si tratta di una tecnologia LPWAN che consente una larghezza di banda limitata, sviluppata da 3GPP per la comunicazione wireless cellulare e l'abilitazione di applicazioni IoT massive su una rete ad ampio raggio. È uno dei tre principali standard 3GPP introdotti per contribuire alla realizzazione di applicazioni IoT massive. È finalizzato a reti a bassa potenza e a una copertura profonda fino a 20 km di raggio d'azione. È inoltre ottimizzato per una migliore latenza, che può raggiungere i 10 secondi. Sebbene NB-IoT operi nella spettro di frequenze con licenzaÈ ottimizzato per ridurre al minimo le interferenze e consentire l'uso massiccio di dispositivi IoT a basso throughput. Potete trovare maggiori dettagli nel nostro precedente articolo su Cos'è l'NB-IoT? 

Che cos'è l'LTE-M? 

Come già detto, sia LTE-M che NB-IoT sono tecnologie LPWAN basate su cellulari introdotte dal 3GPP. LTE-M o Long-Term Evolution for Machines può essere considerata un'estensione di 4G-LTE introdotto per realizzare Da macchina a macchina (M2M) e applicazioni IoT di massa. Come l'NB-IoT, l'LTE-M mira a trasmettere piccole porzioni di dati che richiedono un'ampia larghezza di banda attraverso Internet da dispositivi finali dotati di risorse. A differenza di NB-IoT, che è limitato da una portata di 20 km, LTE-M è in grado di gestire una lunga distanza limitata dalla copertura offerta dalla rete 4G-LTE. Per saperne di più sull'LTE-M, consultare il nostro precedente articolo, cos'è l'LTE-M? 

Differenze tra NB-IoT e LTE-M 

Ora che abbiamo una breve conoscenza di NB-IoT e LTE-M, possiamo passare in rassegna alcune delle principali differenze tra NB-IoT e LTE-M. 

LTE-M è stato rilasciato nella Release 13 dal 3GPP nel 2016 ed era mirato alla communicazione machine-to-machine. Viene anche chiamato protocollo Cat-M. Sebbene anche NB-IoT sia stato introdotto nella stessa release, è stato ulteriormente ampliato e formulato nelle release 14 e 15. Per questo motivo, è noto anche come NB-IoT. Per questo motivo, è noto anche come protocollo Cat-M2. La ragione principale dell'introduzione di NB-IoT è stata l'incapacità di LTE-M di soddisfare i requisiti LPWAN. 

Un'altra differenza importante riguarda la larghezza di banda allocata per la trasmissione dei dati in entrambe le tecnologie. NB-IoT assegna solo una larghezza di banda ridotta per la trasmissione dei dati, per i dispositivi a bassa latenza. In confronto, LTE-M assegna un'ampia larghezza di banda per la trasmissione dei dati per i dispositivi a bassa latenza. 

L'architettura su cui si basa l'LTE-M è fortemente basata sulle precedenti tecnologie cellulari basate su IP, come il 4G-LTE. Tuttavia, NB-IoT è basato su Evolved Packet System (EPS) ed è ottimizzato per abilitare le applicazioni IoT cellulari. Inoltre, i dispositivi connessi a LTE-M possono essere distribuiti solo in banda, il che significa che questi dispositivi sono in grado di utilizzare solo blocchi di risorse all'interno di una normale portante LTE. Al contrario, NB-IoT può utilizzare blocchi di risorse inutilizzati all'interno della banda di guardia dei vettori LTE o di vettori autonomi per l'implementazione dei dispositivi. Questo aumenta teoricamente il numero di dispositivi che possono essere collegati a una determinata rete fino a 200.000 dispositivi per cella. 

LTE-M e NB-IoT supportano entrambi eDRX (ricezione discontinua estesa) e PSM (modalità di risparmio energetico), che contribuiscono a prolungare la durata della batteria dei dispositivi connessi. Pertanto, è difficile scegliere tra NB-IoT e LTE-M quando si tratta di una tecnologia che consuma energia in modo efficiente. Tuttavia, diversi studi sul campo suggeriscono che l'LTE-M è efficiente dal punto di vista energetico per un raggio d'azione normale, mentre l'NB-IoT è più efficiente dal punto di vista energetico per un raggio d'azione più lungo con una moltitudine di interferenze e di penetrazione nell'ambiente. Inoltre, va notato che l'LTE-M è ideale per le trasmissioni di dati di grandi dimensioni che richiedono una bassa potenza. 

Un'altra metrica importante per confrontare le tecnologie LPWAN cellulari è la mobilità. Si tratta della capacità della rete di soddisfare i dispositivi mobili che si muovono a velocità e direzioni diverse. NB-IoT non supporta l'handover, rendendo impossibile la connessione dei dispositivi alle stazioni base in movimento. Al contrario, LTE-M, costruito sulla base di 4G-LTE, è in grado di gestire l'handover di cella e l'handover di veicolo. Pertanto, LTE-M è il più adatto per le applicazioni che richiedono un elevato grado di mobilità, mentre NB-IoT ha una capacità limitata di gestire solo dispositivi finali stazionari. Questa funzione di handover rende l'LTE-M il migliore per la gestione degli aggiornamenti del firmware e del software, poiché i dispositivi possono connettersi alla rete nonostante la posizione e il movimento. 

Se si considera la velocità dei dati di LTE-M e NB-IoT, LTE-M ha una velocità superiore. Per il downlink, l'LTE-M può offrire una velocità di trasmissione dati fino a 1 Mbit/s, mentre l'NB-IoT offre una velocità di trasmissione dati fino a 26 kbit/s. Mentre per la trasmissione dati in uplink, LTE-M può offrire velocità di trasmissione fino a 1 Mbit/s e NB-IoT fino a 66 kbit/s. Per quanto riguarda la velocità dei dati, l'LTE-M può offrire grandi velocità ed è un'opzione particolarmente valida per le applicazioni affamate di dati. 

La disponibilità globale è un fattore critico per l'implementazione delle applicazioni IoT. LTE-M, che si basa sull'infrastruttura 4G-LTE esistente, è disponibile su scala globale e può essere facilmente implementato. Tuttavia, NB-IoT può essere supportato solo da un numero selezionato di infrastrutture cellulari.  

La caratteristica più interessante dell'LTE-M è la capacità di gestire i messaggi vocali e la capacità di gestire le eSIM. Ciò consente all'utente di implementare applicazioni IoT specifiche che richiedono il supporto vocale a lungo raggio. 

Vantaggi e svantaggi di NB-IoT e LTE-M 

Dopo aver compreso brevemente le differenze tra NB-IoT e LTE-M, analizziamo alcuni vantaggi e svantaggi di queste tecnologie LPWAN basate su cellulari. In particolare, esamineremo i principali vantaggi di ciascuna tecnologia, evidenziandone una rispetto all'altra. 

I principali vantaggi di NB-IoT 

• Basso consumo energetico, ideale per applicazioni che richiedono un elevato grado di penetrazione 
• Gamma di funzionamento migliorata 
• Basso costo di implementazione 
• Utilizza la modulazione DSSS ed è facile da implementare poiché si basa sull'accesso multiplo a divisione di frequenza a portante singola. 
• Durata della batteria estesa 
• Funzionamento basato su messaggi 
• Può supportare molti dispositivi 

Principali svantaggi di NB-IoT

• Impossibile gestire il passaggio di cella 
• Bassa velocità di trasmissione dati 
• Non è in grado di gestire i messaggi vocali 

I principali vantaggi dell'LTE-M 

• La portata è limitata solo dalla portata della rete 4G-LTE esistente. 
• Alta velocità dei dati 
• Ideale per la trasmissione di dati di grandi dimensioni 
• In grado di gestire l'handover delle celle e ideale per le applicazioni che richiedono mobilità 
• Funzionamento basato su IP 
• Supporta i messaggi vocali 

Principali svantaggi dell'LTE-M

• Non può supportare molti dispositivi, in quanto ai dispositivi vengono assegnati solo blocchi di risorse in banda. 
• Costo elevato del dispositivo rispetto a NB-IoT 

Applicazioni di NB-IoT e LTE-M 

Classifichiamo ora alcune delle applicazioni IoT massive in base all'opzione preferita tra NB-IoT e LTE-M. Idealmente, per le applicazioni che richiedono un'alta velocità di trasmissione dei dati e un'elevata mobilità, l'LTE-M è l'opzione ideale. Al contrario, NB-IoT è ideale per le applicazioni che richiedono un'elevata penetrazione e applicazioni stazionarie. 

Applicazioni di NB-IoT 

• Applicazioni di smart metering e misurazione elettrica 
• Applicazioni per la gestione dei rifiuti 
• Applicazioni di agricoltura intelligente 
• Automazione dell'illuminazione stradale 
• Gestione della pipeline 

Applicazioni dell'LTE-M 

• Indossabili intelligenti 
• Monitoraggio del paziente e sanità intelligente 
• Tracciabilità delle risorse 
• Applicazioni per le città intelligenti 
• Sensori a bassa densità 

Conclusione 

In questo articolo abbiamo analizzato brevemente le differenze tra NB-IoT e LTE-M e ne abbiamo identificato l'importanza in diverse gamme di applicazioni massive IoT. La decisione di scegliere tra i due dipende esclusivamente dalla natura e dai requisiti specifici dell'applicazione a cui siamo interessati. In conclusione, NB-IoT è ideale per le applicazioni stazionarie e LTE-M per i dispositivi in movimento.