NB-IoT против LTE-M: в чем различия?

Широкополосная сеть с низким энергопотреблением (LPWAN) является развивающейся областью в реализации массовых приложений Интернета вещей (IoT). LTE-M и NB-IoT - самые популярные на рынке технологии LPWAN на базе сотовой связи для реализации Приложения LPWAN. В этой статье мы кратко расскажем о NB-IoT и LTE-M и их основных отличиях, чтобы принять решение о проектировании решения для LPWAN. 

Что такое NB-IoT? 

Это технология LPWAN, позволяющая использовать ограниченную полосу пропускания, разработанная 3GPP для сотовой беспроводной связи и обеспечения массовых приложений IoT в глобальной сети. Это один из трех основных стандартов 3GPP, представленных для реализации массовых IoT-приложений. Он нацелен на низкое энергопотребление и глубокое покрытие сетей с радиусом действия до 20 км. Он также оптимизирован для лучшей задержки, достигающей 10 секунд. Хотя NB-IoT работает в лицензированный частотный спектрОна оптимизирована для минимизации помех и позволяет использовать массивные IoT-устройства с низкой пропускной способностью. Более подробную информацию вы можете найти в нашей предыдущей статье о Что такое NB-IoT? 

Что такое LTE-M? 

Как уже упоминалось выше, и LTE-M, и NB-IoT - это технологии LPWAN на базе сотовой связи, представленные 3GPP. LTE-M или Long-Term Evolution for Machines можно рассматривать как расширение 4G-LTE представленный для реализации Машины и компьютеры (M2M) и массовые приложения IoT. Как и NB-IoT, LTE-M нацелен на передачу небольших фрагментов данных, требующих большой пропускной способности, через интернет с конечных устройств, обладающих необходимыми ресурсами. В отличие от NB-IoT, радиус действия которого ограничен 20 км, LTE-M может работать на больших расстояниях, ограниченных зоной покрытия сети 4G-LTE. Также вы можете узнать больше о LTE-M в нашей предыдущей статье, что такое LTE-M? 

Различия между NB-IoT и LTE-M 

Теперь у нас есть краткое представление о NB-IoT и LTE-M, и теперь мы можем вкратце рассказать о некоторых основных различиях между NB-IoT и LTE-M. 

LTE-M был выпущен в релизе 13 3GPP в 2016 году и был нацелен на межмашинную связь. Его также называют протоколом Cat-M. Хотя протокол NB-IoT был представлен в том же выпуске, он был расширен и сформулирован в выпусках 14 и 15. По этой причине он также известен как протокол Cat-M2. Основной причиной появления NB-IoT стала неспособность LTE-M удовлетворить требования LPWAN. 

Еще одно существенное различие заключается в полосе пропускания, выделяемой для передачи данных в обеих технологиях. NB-IoT выделяет лишь узкую полосу пропускания для передачи данных для устройств с низкой пропускной способностью. Для сравнения, LTE-M выделяет большую полосу для передачи данных для устройств с низкой задержкой. 

Архитектура, на которой базируется LTE-M, в значительной степени основана на предыдущих технологиях сотовой связи на базе IP, таких как 4G-LTE. Однако NB-IoT основана на Evolved Packet System (EPS) и оптимизирована для создания приложений сотового IoT. Кроме того, устройства, подключенные к LTE-M, могут быть развернуты только внутри диапазона, то есть эти устройства способны использовать только блоки ресурсов в рамках обычной несущей LTE. В отличие от этого, NB-IoT может использовать для развертывания устройств неиспользуемые блоки ресурсов в защитной полосе операторов LTE или отдельных операторов. Теоретически это позволяет увеличить количество устройств, которые могут быть подключены к данной сети, до 200 000 устройств на соту. 

LTE-M и NB-IoT поддерживают eDRX (расширенный прерывистый прием) и PSM (режим энергосбережения), которые помогают продлить время автономной работы подключенных устройств. Поэтому трудно сделать выбор между NB-IoT и LTE-M, когда речь идет об эффективной энергопотребляющей технологии. Однако несколько полевых исследований показывают, что LTE-M энергоэффективна для нормального диапазона работы, а NB-IoT более энергоэффективна для более длительного диапазона работы с множеством помех и проникновением в окружающую среду. Также следует отметить, что LTE-M идеально подходит для передачи больших объемов данных, требующих низкого энергопотребления. 

Еще один важный показатель, который имеет значение при сравнении технологий сотовых сетей LPWAN, - мобильность. Это способность сети обслуживать мобильные устройства, движущиеся с разной скоростью и в разных направлениях. NB-IoT не поддерживает хэндовер, что делает невозможным подключение устройств к базовым станциям в условиях движения. Напротив, LTE-M, построенная на базе 4G-LTE, способна обрабатывать хэндовер соты и хэндовер в автомобиле. Поэтому LTE-M больше всего подходит для приложений, требующих высокой степени мобильности, а NB-IoT имеет ограниченные возможности для работы только с неподвижными конечными устройствами. Эта функция хэндовера также делает LTE-M лучшим для работы с обновлениями прошивки и программного обеспечения, поскольку устройства могут подключаться к сети, несмотря на местоположение и движение. 

Если рассматривать скорость передачи данных между LTE-M и NB-IoT, то у LTE-M она выше. При передаче данных по нисходящему каналу LTE-M может предложить скорость до 1 Мбит/с, а NB-IoT - до 26 кбит/с. В то время как при передаче данных по восходящему каналу LTE-M может предложить скорость передачи данных до 1 Мбит/с, а NB-IoT - до 66 кбит/с. Если говорить о скорости передачи данных, то LTE-M может предложить отличную скорость и является особенно хорошим вариантом для приложений, жаждущих данных. 

Глобальная доступность - важнейший фактор при развертывании приложений IoT. LTE-M, основанная на существующей инфраструктуре 4G-LTE, доступна в глобальном масштабе и может быть легко развернута. Однако NB-IoT может поддерживаться лишь некоторым количеством сотовых инфраструктур.  

Наиболее интересной особенностью LTE-M является возможность обработки голосовых сообщений и поддержка eSIM. Это позволит пользователю развернуть специальные IoT-приложения, требующие голосовой поддержки на большом расстоянии. 

Преимущества и недостатки NB-IoT и LTE-M 

Теперь, получив краткое представление о различиях между NB-IoT и LTE-M, давайте рассмотрим некоторые преимущества и недостатки этих технологий LPWAN на базе сотовой связи. Более конкретно мы рассмотрим ключевые преимущества каждой технологии, тем самым выделив одну из них по сравнению с другой. 

Основные преимущества NB-IoT 

• Низкое энергопотребление, идеально подходит для приложений, требующих высокой степени проникновения 
• Расширенный диапазон эксплуатации 
• Низкая стоимость развертывания 
• Использует модуляцию DSSS и прост в реализации, поскольку основан на множественном доступе с разделением частот на одну несущую. 
• Увеличенный срок службы батареи 
• Работа на основе сообщений 
• Может поддерживать множество устройств 

Основные недостатки NB-IoT

• Невозможно обработать передачу ячеек 
• Низкая скорость передачи данных 
• Невозможно обрабатывать голосовые сообщения 

Основные преимущества LTE-M 

• Дальность действия ограничена только радиусом действия существующей сети 4G-LTE 
• Высокая скорость передачи данных 
• Идеально подходит для передачи больших объемов данных 
• Может обрабатывать передачу соты и идеально подходит для приложений, требующих мобильности 
• Работа на основе IP 
• Поддержка голосовых сообщений 

Основные недостатки LTE-M

• Невозможно поддерживать множество устройств, поскольку устройствам выделяются только блоки внутриполосных ресурсов 
• Высокая стоимость устройства по сравнению с NB-IoT 

Области применения NB-IoT и LTE-M 

Теперь давайте классифицируем некоторые из массовых IoT-приложений в зависимости от наиболее предпочтительного варианта между NB-IoT и LTE-M. Для приложений, требующих высоких скоростей передачи данных и высокой мобильности, идеальным вариантом является LTE-M. Напротив, NB-IoT идеально подходит для приложений, требующих высокого проникновения и стационарных приложений. 

Области применения NB-IoT 

• Интеллектуальные приборы учета и приложения для учета электроэнергии 
• Приложения для утилизации отходов 
• Интеллектуальные сельскохозяйственные приложения 
• Автоматизация уличного освещения 
• Управление трубопроводами 

Области применения LTE-M 

• Умные носимые устройства 
• Мониторинг пациентов и интеллектуальное здравоохранение 
• Отслеживание активов 
• Приложения для умных городов 
• Датчики низкой плотности 

Заключение 

В этой статье мы кратко рассмотрели различия между NB-IoT и LTE-M и определили их значение в различных диапазонах массовых IoT-приложений. Решение о выборе между этими двумя вариантами зависит исключительно от характера и специфических требований интересующего нас приложения. В заключение отметим, что NB-IoT идеально подходит для стационарных приложений, а LTE-M - для движущихся устройств.