Al preparar el diseño de dispositivos IoT para redes a gran escala, cómo elegir un estándar IoT adecuado es un problema que debe resolverse desde el inicio del diseño del producto: determina qué hardware requieren nuestros dispositivos y qué operadores se utilizarán cuando Los dispositivos son liberados.
Con el declive de las redes 2G y 3G, los dispositivos IoT celulares a gran escala existentes pueden utilizar los siguientes estándares 4G LTE: LTE Cat.1, LTE-M o NB-IoT. Primero debemos comprender las características y ventajas de LTE Cat.1, LTE-M y NB-IoT para poder tomar una decisión razonable.
LTE Cat.1
La tecnología Cat.1 es una tecnología de modulación y codificación de la tecnología LTE (Long-Term Evolution). En 2007, el Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP) comenzó a desarrollar el estándar LTE, con el objetivo de proporcionar velocidades de transmisión de datos más altas, menor latencia y una mejor utilización del espectro. En 2008, el organismo de estandarización 3GPP Versión 8 definió cinco categorías de especificaciones de equipos de usuario (UE). LTE Cat.1 define la velocidad máxima de transferencia de datos como 5 Mbps de carga (5 Mbps UL) y 10 Mbps de descarga (10 Mbps DL).
La tecnología Cat.1 puede proporcionar velocidades de transmisión de datos relativamente altas y, al mismo tiempo, tiene las características de bajo consumo de energía y bajo costo, lo que puede proporcionar mejores soluciones para la conexión de dispositivos IoT. Por tanto, la tecnología Cat.1 puede considerarse como una optimización y expansión para dispositivos IoT basados en tecnología LTE.
Características principales de Cat.1
Aplicable a nivel mundial: la tecnología Cat.1 utiliza tecnología LTE, que es una tecnología de conexión universal que se puede utilizar en todo el mundo sin tener que considerar los estándares de comunicación inalámbrica y las bandas de frecuencia de diferentes regiones y países.
Bajo consumo de energía: utilizando la tecnología de multiplexación por división de frecuencia de portadora única (SC-FDMA) y la tecnología de modulación adaptativa translúcida (16-QAM), estas dos tecnologías pueden reducir efectivamente el consumo de energía, lo que permite que el dispositivo tenga una mayor duración de la batería. Sin embargo, NB-IoT también tiene la ventaja de un bajo consumo de energía y se usa ampliamente en escenarios como la lectura de medidores inalámbricos.
Transmisión de alta velocidad: en comparación con otras tecnologías de conexión de bajo consumo y bajo ancho de banda, la tecnología Cat.1 puede proporcionar velocidades de transmisión de datos más altas, hasta 10 Mbps de velocidad de enlace descendente y 5 Mbps de velocidad de enlace ascendente.
Bajo costo: Cat.1 logra una transmisión de alta velocidad utilizando menos recursos de hardware, lo que reduce efectivamente el costo del equipo. En comparación con Cat.4, Cat.1 no necesita reconstruir la red y puede conectarse sin problemas a la red 4G existente.
Confiabilidad: a través de múltiples optimizaciones técnicas, como codificación de canales y modulación adaptativa, Cat.1 puede mejorar la confiabilidad y estabilidad de la transmisión de datos.
Las ventajas de LTE Cat.1 en costo y conexión en red le han ganado la mayor parte del mercado. Sus principales escenarios de aplicación incluyen: Internet de vehículos, aplicaciones minoristas de Internet de las cosas, sistemas de seguridad para el hogar, dispositivos portátiles inteligentes, etc.
NB-IoT
Hoy en día, la industria de IoT busca conjuntos de chips y módulos de menor costo, y muchos sistemas de IoT ya no requieren velocidades de transmisión más altas. El estándar Narrowband IoT (NB-IoT) está diseñado para dispositivos IoT con menores requisitos de datos. Las velocidades de transferencia de datos están limitadas a aproximadamente 160 Kbps en 3GPP Versión 14. Si no necesitamos velocidades de transmisión de datos más altas, podemos elegir NB-IoT para reducir el costo y el consumo de energía del producto.
Características principales de NB-IoT
Bajo consumo de energía: el bajo consumo de energía es una de las características más importantes de NB-IoT. Los dispositivos NB-IoT pueden proporcionar una mayor duración de la batería y menores costos. Suele utilizarse para dispositivos con bajo consumo de energía y transmisión de datos poco frecuente.
Amplia cobertura: NB-IoT mejora la cobertura de la red interior y tiene sólidas capacidades de cobertura interior, que pueden satisfacer las necesidades de cobertura amplia de áreas remotas y necesidades de cobertura profunda, como garajes subterráneos.
Grandes conexiones: NB-IoT admite una mayor cantidad de dispositivos en la red. Bajo la misma estación base, NB-IoT puede proporcionar entre 50 y 100 veces más conexiones que la tecnología de comunicación inalámbrica existente.
Bajo costo: en comparación con LoRa, NB-IoT no requiere una nueva implementación de red; y la baja velocidad, el bajo consumo de energía y el bajo ancho de banda también brindan a los módulos de chip NB-IoT una ventaja de bajo costo.
Escenarios de aplicación comunes de NB-IoT: aplicaciones agrícolas inteligentes, aplicaciones de edificios inteligentes, sistemas de monitoreo de la contaminación ambiental, sensores de IoT industriales, etc.
LTE-M
En términos de límites de velocidad de transmisión de datos, la velocidad de transmisión de datos de LTE-M está entre NB-IoT y Cat.1; la velocidad de transmisión de datos de LTE-M llega a 1,1 Mbps. Además, tanto LTE-M como NB-IoT reducen el costo, el consumo de energía y la capacidad de la red de los sistemas de IoT a gran escala.
Cat.1 es aplicable a todas las redes celulares del mundo. Si nuestros productos deben dirigirse al mercado global, entonces Cat.1 es la mejor opción. Si los requisitos de transmisión de datos de nuestros productos están entre las velocidades de transmisión de datos de NB-IoT y Cat.1, entonces LTE-M tendrá más ventajas en aplicaciones de IoT a gran escala.
Características principales de LTE-M
Alta velocidad: LTE-M admite velocidades máximas de enlace ascendente y descendente de hasta 1 Mbps, lo que puede satisfacer las necesidades de aplicaciones de IoT como voz y video de baja velocidad.
Localizable: la tecnología de posicionamiento de bajo costo la hace aplicable al seguimiento logístico, seguimiento de carga y otros escenarios.
Movilidad: LTE-M admite la movilidad conectada.
Voz de soporte: LTE-M admite voz VoLTE y se puede usar en dispositivos portátiles.
LTE-M se utiliza principalmente en escenarios de IoT, como dispositivos portátiles inteligentes, hogares inteligentes y monitoreo médico.
Cómo elegir NB-IoT, Cat.1 o Cat.M?
En primer lugar, los productos que necesitamos son diferentes: debemos elegir según las necesidades del producto o del proyecto. NB-IoT, Cat.1 y Cat.M tienen sus propias ventajas.
01 Rendimiento del producto
En primer lugar, debemos determinar los requisitos clave del producto, por ejemplo: si el equipo tiene requisitos más altos para la velocidad de transmisión de datos. Si hay requisitos más altos, debemos elegir Cat.1 con mayor velocidad de transmisión para desarrollar nuestros productos. Al mismo tiempo, en términos de rendimiento del producto, también existen requisitos de consumo de energía, retraso y confiabilidad. Por ejemplo, si el producto diseñado es un producto móvil y es inconveniente cablear e instalar una fuente de alimentación, utilizará fuente de alimentación de batería, para que pueda dar prioridad a la hora de elegir. Considere productos de bajo consumo y, en última instancia, seleccione el protocolo adecuado combinado con otros requisitos.
02 costo
El costo es importante en cualquier producto y proyecto y debe elegirse en función del presupuesto del proyecto. Al elegir productos LTE, no solo debemos prestar atención a los costos de desarrollo y materiales, sino también considerar los costos que se pagarán a los operadores. Cuando nuestros productos se utilizan durante mucho tiempo, las tarifas del operador serán más altas.
03 Ciclo del proyecto
La dificultad del desarrollo del producto, el ciclo de suministro de materiales y la dificultad de las pruebas de producción también son factores importantes que deben considerarse.