NB-IoT vs. LTE-M: Jakie są różnice?

Sieć rozległa o niskim poborze mocy (LPWAN) jest wschodzącym obszarem w realizacji masowych aplikacji Internetu rzeczy (IoT). LTE-M i NB-IoT są najpopularniejszymi na rynku technologiami LPWAN opartymi na sieciach komórkowych. Aplikacje LPWAN. W tym artykule pokrótce przedstawimy zarówno NB-IoT, jak i LTE-M oraz ich główne różnice, aby podjąć decyzję projektową dotyczącą rozwiązania LPWAN. 

Czym jest NB-IoT? 

Jest to technologia LPWAN zapewniająca ograniczoną przepustowość, opracowana przez 3GPP dla bezprzewodowej komunikacji komórkowej i umożliwienia masowych aplikacji IoT w sieci rozległej. Jest to jeden z trzech głównych standardów 3GPP wprowadzonych w celu ułatwienia realizacji masowych aplikacji IoT. Jest on przeznaczony do sieci o niskim poborze mocy i głębokim zasięgu do 20 km. Jest również zoptymalizowany pod kątem lepszych opóźnień sięgających do 10 sekund. Chociaż NB-IoT działa w licencjonowane widmo częstotliwościJest on zoptymalizowany pod kątem minimalizacji zakłóceń i umożliwienia masowym urządzeniom IoT niskiej przepustowości. Więcej szczegółów można znaleźć w naszym poprzednim artykule na temat Co to jest NB-IoT? 

Czym jest LTE-M? 

Jak wspomniano powyżej, zarówno LTE-M, jak i NB-IoT to oparte na komórkach technologie LPWAN wprowadzone przez 3GPP. LTE-M lub Long-Term Evolution for Machines można uznać za rozszerzenie technologii LPWAN 3GPP. 4G-LTE wprowadzony do realizacji Maszyna-maszyna (M2M) communication i masowych aplikacji IoT. Podobnie jak NB-IoT, LTE-M ma na celu przesyłanie małych porcji danych, które wymagają dużej przepustowości przez Internet z urządzeń końcowych obsługujących zasoby. W przeciwieństwie do NB-IoT, który jest ograniczony zasięgiem 20 km, LTE-M może obsługiwać duże odległości ograniczone zasięgiem oferowanym przez sieć 4G-LTE. Więcej informacji na temat LTE-M można znaleźć w naszym poprzednim artykule, Co to jest LTE-M? 

Różnice między NB-IoT a LTE-M 

Teraz mamy już krótką wiedzę na temat NB-IoT i LTE-M, a teraz możemy pokrótce omówić niektóre z głównych różnic między NB-IoT i LTE-M. 

LTE-M został wydany w wersji 13 przez 3GPP w 2016 roku i był przeznaczony do komunikacji maszyna-maszyna. Jest on również określany jako protokół Cat-M. Chociaż NB-IoT został również wprowadzony w tym samym wydaniu, został on dodatkowo rozszerzony i sformułowany w wydaniach 14 i 15. Z tego powodu jest on również znany jako protokół Cat-M2. Głównym powodem wprowadzenia NB-IoT była niezdolność LTE-M do spełnienia wymagań LPWAN. 

Kolejną istotną różnicą jest przepustowość przydzielona do transmisji danych w obu technologiach. NB-IoT przydziela tylko wąskie pasmo do transmisji danych dla urządzeń o niskiej przepustowości. Dla porównania, LTE-M przydziela dużą szerokość pasma do transmisji danych dla urządzeń o niskiej przepustowości. 

Architektura, na której opiera się LTE-M, jest silnie oparta na wcześniejszych technologiach komórkowych opartych na protokole IP, takich jak 4G-LTE. Jednak NB-IoT opiera się na Evolved Packet System (EPS) i jest zoptymalizowany pod kątem uruchamiania komórkowych aplikacji IoT. Co więcej, urządzenia podłączone do LTE-M mogą być wdrażane tylko w paśmie, co oznacza, że urządzenia te mogą korzystać tylko z bloków zasobów w ramach normalnej nośnej LTE. W przeciwieństwie do tego, NB-IoT może wykorzystywać nieużywane bloki zasobów w paśmie ochronnym operatorów LTE lub samodzielnych operatorów do wdrażania urządzeń. Teoretycznie zwiększa to liczbę urządzeń, które można podłączyć do danej sieci do 200 000 urządzeń na komórkę. 

Zarówno LTE-M, jak i NB-IoT obsługują eDRX (rozszerzony odbiór nieciągły) i PSM (tryb oszczędzania energii), które pomagają wydłużyć żywotność baterii podłączonych urządzeń. Dlatego też trudno jest wybrać między NB-IoT i LTE-M, jeśli chodzi o wydajną technologię zużywającą energię. Jednak kilka badań terenowych sugeruje, że LTE-M jest energooszczędny w normalnym zakresie działania, a NB-IoT jest bardziej energooszczędny w przypadku dłuższego zasięgu działania z wieloma zakłóceniami i penetracją w środowisku. Należy również zauważyć, że LTE-M jest idealny do dużych transmisji danych wymagających niskiego poboru mocy. 

Innym ważnym wskaźnikiem, który jest istotny przy porównywaniu technologii komórkowych LPWAN, jest mobilność. Jest to zdolność sieci do obsługi urządzeń mobilnych poruszających się z różnymi prędkościami i w różnych kierunkach. NB-IoT nie obsługuje przekazywania, co uniemożliwia urządzeniom łączenie się ze stacjami bazowymi w ruchu. W przeciwieństwie do tego, LTE-M, który jest zbudowany na bazie 4G-LTE, jest w stanie obsługiwać przekazywanie komórek i przekazywanie w pojeździe. Dlatego LTE-M jest najbardziej odpowiednie dla aplikacji wymagających wysokiego stopnia mobilności, a NB-IoT ma ograniczone możliwości obsługi tylko stacjonarnych urządzeń końcowych. Ta funkcja przekazywania sprawia również, że LTE-M jest najlepszy do obsługi aktualizacji oprogramowania układowego i oprogramowania, ponieważ urządzenia mogą łączyć się z siecią pomimo lokalizacji i ruchu. 

Biorąc pod uwagę prędkość transmisji danych LTE-M i NB-IoT, LTE-M ma wyższe prędkości transmisji danych. W przypadku łącza w dół LTE-M może oferować prędkość transmisji danych do 1 Mbits/s, a NB-IoT do 26 kbit/s. Podczas gdy w przypadku transmisji danych w łączu w górę, LTE-M może oferować prędkość danych do 1 Mbits/s, a NB-IoT oferuje prędkość danych do 66 kbits/s. W przypadku prędkości transmisji danych, LTE-M może oferować duże prędkości i jest szczególnie dobrą opcją dla aplikacji wymagających dużej ilości danych. 

Globalna dostępność jest krytycznym czynnikiem przy wdrażaniu aplikacji IoT. LTE-M, oparte na dominującej infrastrukturze 4G-LTE, jest dostępne w skali globalnej i można je łatwo wdrożyć. Jednak NB-IoT może być obsługiwany tylko przez wybraną liczbę infrastruktur komórkowych.  

Najbardziej interesującą cechą LTE-M jest możliwość obsługi wiadomości głosowych i posiadania funkcji eSIM. Pozwala to użytkownikowi na wdrażanie określonych aplikacji IoT, które wymagają obsługi głosowej na dużym zasięgu. 

Zalety i wady NB-IoT i LTE-M 

Mając już krótką wiedzę na temat różnic między NB-IoT i LTE-M, przeanalizujmy niektóre zalety i wady tych technologii LPWAN opartych na sieciach komórkowych. W szczególności przyjrzymy się kluczowym zaletom każdej technologii, podkreślając w ten sposób przewagę jednej nad drugą. 

Kluczowe zalety NB-IoT 

• Niski pobór mocy, idealny do zastosowań wymagających wysokiego stopnia penetracji 
• Zwiększony zakres działania 
• Niski koszt wdrożenia 
• Wykorzystuje modulację DSSS i jest łatwy do wdrożenia, ponieważ opiera się na wielokrotnym dostępie z podziałem częstotliwości pojedynczej nośnej. 
• Wydłużona żywotność baterii 
• Działanie oparte na komunikatach 
• Może obsługiwać wiele urządzeń 

Główne wady NB-IoT

• Nie może obsłużyć przekazania komórki 
• Niskie prędkości transmisji danych 
• Nie może obsługiwać wiadomości głosowych 

Kluczowe zalety LTE-M 

• Zasięg jest ograniczony jedynie zasięgiem działania istniejącej sieci 4G-LTE 
• Wysokie prędkości transmisji danych 
• Idealny do transmisji dużych ilości danych 
• Może obsługiwać przekazywanie komórek i idealnie nadaje się do aplikacji wymagających mobilności 
• Działanie oparte na protokole IP 
• Obsługa wiadomości głosowych 

Główne wady LTE-M

• Nie może obsługiwać wielu urządzeń, ponieważ urządzenia są przydzielane tylko w blokach zasobów pasma. 
• Wysoki koszt urządzenia w porównaniu do NB-IoT 

Zastosowania NB-IoT i LTE-M 

Teraz sklasyfikujmy niektóre z masowych aplikacji IoT zgodnie z najbardziej preferowaną opcją między NB-IoT a LTE-M. Idealną opcją dla aplikacji wymagających dużych prędkości transmisji danych i wysokiej mobilności jest LTE-M. Z kolei NB-IoT jest idealny do zastosowań wymagających wysokiej penetracji i zastosowań stacjonarnych. 

Zastosowania NB-IoT 

• Aplikacje inteligentnych pomiarów i pomiarów elektrycznych 
• Aplikacje do zarządzania odpadami 
• Aplikacje inteligentnego rolnictwa 
• Automatyzacja oświetlenia ulicznego 
• Zarządzanie rurociągami 

Zastosowania LTE-M 

• Inteligentne urządzenia do noszenia 
• Monitorowanie pacjentów i inteligentna opieka zdrowotna 
• Śledzenie zasobów 
• Aplikacje dla inteligentnych miast 
• Czujniki o niskiej gęstości 

Wnioski 

W tym artykule pokrótce zbadaliśmy różnice między NB-IoT i LTE-M oraz zidentyfikowaliśmy ich znaczenie w różnych zakresach masowych aplikacji IoT. Decyzja o wyborze pomiędzy tymi dwoma rozwiązaniami zależy wyłącznie od charakteru i specyficznych wymagań aplikacji, którą jesteśmy zainteresowani. Podsumowując, NB-IoT jest idealny do zastosowań stacjonarnych, a LTE-M do urządzeń w ruchu.