NB-IoT (Narrow Band IoT)
El Internet de las cosas de banda estrecha, o NBIoT, es una de las tecnologías que permitirá el despliegue de la IOT a las masas. Es, la verdadera apuesta de la asociación 3GPP para establecer un estándar bajo el que se concentren la mayor parte de dispositivos conectados.
Para entender la NBIoT, primero debemos entender la banda estrecha y cómo funciona: La banda estrecha se implementa típicamente en las tecnologías de telecomunicación para transportar datos de voz en un número limitado de conjuntos de frecuencias.
El tamaño del mensaje enviado a través de una técnica de banda estrecha utiliza menos ancho de banda que el ancho de banda acumulado del canal subyacente. Ahora que sabemos lo que significa la banda estrecha, hablemos de cómo se diferencia de la banda ancha. Según la Comisión Electrotécnica Internacional, una perturbación electromagnética de banda estrecha «tiene un ancho de banda menor o igual que el del aparato de captura, medición, o recepción».
Inversamente, una perturbación de banda ancha, es «una perturbación electromagnética que tiene un ancho de banda mayor que el de un aparato de medición, receptor o dispositivo susceptible particular». La banda estrecha se utiliza para enviar espectros de audio que consumen un rango restringido de frecuencias.
La entindad reguladora de las telecomunicaciones de EEUU (FCC) ha asignado un rango específico de frecuencia para servicios de radio móviles, basado en la banda estrecha que va desde 50cps a 64kbps. NBIoT es una tecnología de área amplia de baja potencia (LPWA) basada en estándares, desarrollada para permitir una amplia gama de nuevos dispositivos y servicios de IOT.
NBIoT será compatible con la mayoría de los dispositivos modernos que son compatibles con la plataforma 4G LTE. Lo que quiere decir que no hay nada que podamos hacer para que funcione en nuestros dispositivos más que esperar a que nuestros operadores de telecomunicaciones pongan esta tecnología a nuestra disposición.
En comparación con GPRS, NBIoT permite una cobertura mucho más amplia y una mejor penetración en interiores. También optimiza el consumo de energía de los dispositivos de los usuarios, las capacidades del sistema y la eficiencia del espectro, especialmente en la cobertura profunda. Además, también ofrece una vida útil de la batería de más de 10 años para una amplia gama de casos de uso.
Para que sea aún más fácil de entender, aquí hay un gráfico que muestra la evolución que supone NBIoT, en comparación con LTE Cat 1 y LTE-M. LTE Cat 1 es un estándar LTE de velocidad media, diseñado para aplicaciones de IOT con más características que requieren velocidades de datos más altas. Es la categoría LTE de menor costo que aún tiene las velocidades necesarias para soportar el flujo de datos. LTE-M es la abreviatura de LTE Cat-M1 o Evolución a largo plazo (4G), categoría M1.
Esta tecnología es para que los dispositivos de Internet de las Cosas se conecten directamente a una red 4G, con baterías y sin una puerta de enlace. Esta tabla nos da la idea básica de lo fácil que es que un dispositivo alimentado por NBIoT pueda funcionar con un ancho de banda bajo y también puede proporcionar una mejor asequibilidad y una mayor duración de la batería. Según la GSMA, «Se espera que el costo inicial de los módulos NB-IoT sea comparable al de GSM/GPRS. Sin embargo, la tecnología subyacente es mucho más simple que la actual GSM/GPRS y se espera que su costo disminuya rápidamente a medida que aumente la demanda».
NBIoT no debe ser confundido como un reemplazo de 4G. Puede coexistir con redes móviles 2G, 3G y 4G. De hecho, también puede beneficiarse de las características de privacidad de las redes móviles, como el apoyo a la confidencialidad de la identidad del usuario, la autenticación de entidades, la integridad de los datos y la identificación del equipo móvil.
Este estándar IoT pretende abordar las necesidades de los dispositivos conectados de muy baja velocidad de datos que necesitan conectarse a redes móviles, a menudo alimentadas por baterías (low power devices).
Como estándar de redes móviles, el objetivo de NB-IoT es estandarizar dispositivos de internet de las cosas para que sean interoperables y más fiables.
Debido a que NB-IoT es una tecnología inalámbrica de grado móvil que utiliza modulación OFDM, los chips son más complejos, pero los presupuestos de enlace son mejores. Esto significa que los usuarios obtienen el alto nivel de rendimiento asociado a las conexiones celulares, pero a costa de una mayor complejidad y un mayor consumo de energía. NB-IoT se utiliza para enviar y recibir pequeñas cantidades de datos, unas pocas decenas o cientos de bytes al día, generados por dispositivos de IoT que producen pocos datos. Está basado en mensajes, similar a Sigfox y LoRa, pero con una velocidad de modulación mucho más rápida y puede manejar más datos que esas tecnologías.
NB-IoT no es un protocolo de comunicación basado en IP como LTE-M (otra tecnología celular LPWA asociada a las aplicaciones de IoT). En realidad, no puede conectarse a una red IP y esperar utilizarla como lo haría con un teléfono inteligente. Se hizo para aplicaciones de IoT sencillas y es más eficiente que el LTE-M (que se adapta mejor a un mayor ancho de banda o a aplicaciones móviles y de itinerancia), pero está diseñado para fines de comunicación más infrecuentes. Hay fascinantes elementos geo-corporativos y políticos en juego en el desarrollo de NB-IoT; para más información, lea la excelente obra de Nick Hunn, NB-IoT is Dead. Long live NB-IoT. Nick señala que la especificación 3GPP para NB-IoT tiene dos variantes en competencia, Huawei/Vodafone vs. Ericsson/Nokia/Intel.
Ericsson ha declarado que la antigua infraestructura 4G basada en Alcatel no es compatible con NB-IoT. Esto significa que miles de estaciones base tendrían que ser cambiadas para que las operadoras soporten NB-IoT. A la luz de esto, la mayoría de los clientes de gran consumo se apegarán a LTE-M.
NB-IoT será por tanto para dispositivos simples que necesitan conectarse a una red de operadores a través de espectro licenciado. Actualmente se está probando y experimentando sólo en Europa, y no está ampliamente disponible, excepto a través de un pequeño número de operadores en Europa que están realizando algunas pruebas.
Si usted sigue a la compañía Sigfox, reconocerá esto como el intento de la comunidad 3GPP de abordar el espacio de mercado creado por redes como Sigfox. Ejemplos de despliegue autónomo NB-IoT y despliegues LTE en banda y banda de guarda en la fuente de enlace descendente: https://arxiv.org/pdf/1606.04171.pdf. NB-IoT es definitivamente una tecnología a la que estar atento.
Ventajas de NB-IoT:
- La cobertura de NB-IoT muy buena en entornos urbanos. Los dispositivos NB-IoT dependen de la cobertura 4G, por lo que funcionarían bien en interiores y en áreas urbanas densas por lo NB-IoT resulta especialmente bien para edificios inteligentes.
- Tiene tiempos de respuesta rápidos con latencias de 100ms y puede garantizar una mejor calidad de servicio que sus alternativas LPWAN.
Desventajas de NB-IoT:
- Es difícil implementar el firmware por aire (FOTA) o las transferencias de archivos. Algunas de las especificaciones de diseño de NB-IoT hacen que sea difícil enviar grandes cantidades de datos a un dispositivo.
- Las transferencias de red y de torre serán un problema, por lo que NB-IoT es más adecuado para activos principalmente estáticos, como medidores y sensores en una ubicación fija, en lugar de activos en itinerancia.
