LTE-M vs. NB-IoT 2G-laitteiden korvaamisessa | Com4

3GPP on standardoinut molemmat nimenomaan niitä vähävirtaisia, laajakaistaisia käyttötapauksia varten, joita aiemmin hoidettiin 2G-verkossa, ja molemmat on suunniteltu siten, että niitä tuetaan vielä pitkälle 5G- aikakauteen. Ne eivät kuitenkaan ole keskenään vaihdettavissa. Valinta niiden välillä – tai päätös siitä, että tarvitset molempia – riippuu siitä, miten laitteesi liikkuvat, kuinka paljon niiden on lähetettävä dataa, kuinka kauan niiden on toimittava akkuvirralla ja mitkä verkot ovat tosiasiallisesti käytettävissä siellä, missä kalustosi sijaitsee. Tässä oppaassa käydään läpi tärkeimmät päätöksentekokriteerit, jotta voit siirtyä pois 2G-verkosta käyttämällä juuri laivastollesi sopivaa teknologiaa sen sijaan, että siirtyisit jälleen uuteen ratkaisuun muutaman vuoden kuluttua.

Miksi 2G:n korvaaminen ei voi odottaa

Yhtenäistä maailmanlaajuista sulkemispäivää ei ole. Kukin matkapuhelinoperaattori asettaa oman aikataulunsa taajuustarpeiden ja tilaajien siirtymisen perusteella, minkä seurauksena tilanne on kirjava: jotkut maat ovat jo sulkeneet 2G- ja 3G-verkot, toiset puolestaan luopuvat niistä asteittain tämän vuosikymmenen loppuun mennessä.

Tämä epätasaisuus on osa haastetta. Useisiin maihin levinnyt laiteparkki voi olla vaatimusten mukainen yhdellä markkinalla ja jäänyt jälkeen toisella, ja laiteohjelmistot, laitteistot sekä verkkovierailusopimukset siirtyvät harvoin saumattomasti verkkosukupolvien välillä. Selkeämmän signaalin odottaminen tarkoittaa yleensä reagoimista paineen alla – kiireellisiä huoltokäyntejä, hätäisiä laitteistojen vaihtoja, palvelukatkoksia – sen sijaan, että siirtymä voitaisiin suunnitella oman aikataulun mukaisesti. LTE-M ja NB-IoT on kehitetty nimenomaan antamaan 2G:n käyttötapauksille kestävä sijoituspaikka 4G/5G-ekosysteemissä, joten mitä aikaisemmin laitteistokanta siirtyy, sitä enemmän valinnanvaraa on siirtotavasta.

LTE-M ja NB-IoT lyhyesti

Molemmat ovat matkapohjaisia LPWAN-tekniikoita, joita toimitetaan lisensoidulla taajuusalueella samojen operaattoreiden kautta, jotka ylläpitävät 4G- ja 5G-verkkoja. Tämä on tärkeää IoT-ostajille: molemmat hyötyvät operaattoritason tietoturvasta ja pitkäaikaisesta operaattorituesta, ja molemmat kuuluvat osaksi 5G Massive IoT -suunnitelmaa eivätkä ole vain väliaikaisia ratkaisuja.

LTE-M (Long Term Evolution for Machines) toimii 1,4 MHz:n kanavalla ja käyttäytyy paljolti kuin yksinkertaistettu 4G-yhteys: se tukee solujen välistä siirtymistä, kohtuullisia tiedonsiirtonopeuksia ja jopa puhetta (VoLTE), samalla kun se käyttää virransäästötiloja akun käyttöiän pidentämiseksi.

NB-IoT (Narrowband IoT) toimii huomattavasti kapeammalla, noin 180–200 kHz:n kanavalla, jossa läpimenokapasiteettia ja liikkuvuutta on uhrattu syvemmän peiton ja huomattavasti pienemmän virrankulutuksen hyväksi. Se on suunniteltu laitteille, jotka pysyvät paikallaan ja viestivät hyvin vähän ja hyvin harvoin.

Kattavuus: laajuus vs. syvyys

Teoriassa NB-IoT on etulyöntiasemassa vaikeimmin saavutettavissa paikoissa. Sen kapean kanavan ansiosta sen suurin kytkentähäviö on noin 164 dB, kun taas LTE-M:n vastaava arvo on noin 156–161 dB. Käytännössä tämä ero näkyy huomattavasti parempana signaalin tunkeutumisena kellareihin, mittarikaappeihin, maanalaisiin huoltokammioihin ja syvälle sisätiloihin.

LTE-M:n peittoalue on edelleen vahva, ja useimmissa maanpäällisissä ja kohtuullisen sisätiloissa sijaitsevissa käyttöönotoissa käytännön ero on merkityksetön. Ero tulee esiin ääritapauksissa: betonikellarissa sijaitseva vesimittari tai maan alla oleva kaasuanturi ovat tilanteita, joissa NB-IoT:n ylimääräinen linkkibudjetti tuottaa tulosta. Jakeluajoneuvo tai ulkona sijaitseva laite tarvitsee sitä harvoin.

Akun kesto: Vuosia kentällä

Molemmat teknologiat hyödyntävät samoja virransäästömekanismeja – virransäästötilaa (PSM) ja laajennettua katkonaisvastaanottoa (eDRX) – jotta laitteet voivat siirtyä lepotilaan lähetysten välillä. Ero johtuu siitä, kuinka paljon dataa siirretään ja kuinka usein.

Pieniä ja harvoin lähetettäviä datapaketteja lähettävät NB-IoT-laitteet toimivat yleensä yli 10 vuotta yhdellä akulla. LTE-M voi saavuttaa saman tuloksen vähäliikenteisissä käyttöympäristöissä, mutta sen lisäominaisuudet – liikkuvuus, tiheämmät lähetykset, suurempi siirtonopeus – kuluttavat käytännössä enemmän virtaa, joten aktiivisempien laitteiden tyypillinen käyttöikä kentällä on lähempänä 5–10 vuotta. Jos laitteen ainoa tehtävä on raportoida lukema kerran päivässä ja muuten pysyä hiljaa, NB-IoT kestää yleensä pidempään kuin LTE-M samoissa olosuhteissa. Jos laitteen on raportoitava useammin tai liikuttava paikasta toiseen, LTE-M:n virrankulutus on silti kohtuullinen – se vain jakautuu eri tavalla.

Liikkuvuus: Kiinteät laitteet vs. liikkuvat laitteet

Tämä on selkein ero näiden kahden teknologian välillä. LTE-M tukee täyttä solunvaihtoa, joten laite säilyttää yhteytensä liikkuessaan solutornien välillä – sama mekanismi, jota puhelin käyttää automatkalla. Tämä tekee siitä ainoan järkevän valinnan ajoneuvojen seurantaan, ajoneuvokannan telematiikkaan, liikkuviin lääketieteellisiin laitteisiin tai mihin tahansa kohteeseen, joka tarvitsee jatkuvia sijaintipäivityksiä liikkeessä ollessaan.

NB-IoT ei tue solunvaihtoa; liikkuvan laitteen on katkaistava yhteys ja valittava uusi solu, mikä aiheuttaa katkoja ja viiveitä, joiden vuoksi se ei sovellu mihinkään muuhun kuin lähes paikallaan olevien kohteiden seurantaan. Älymittari, joka ei koskaan poistu asennuspaikastaan, ei tarvitse solunvaihtoa. Seurattava kuljetuskontti sen sijaan tarvitsee.

Siirtymän sopivuus: 2G-verkosta LTE-verkkoon siirtymisen suunnittelu

Teknologian valinta on vain puolet siirtymästä. Muutamat käytännön seikat vaikuttavat siihen, miten siirtyminen todellisuudessa sujuu:

• Laitteiston uusiminen on yleensä väistämätöntä. 2G/3G-moduulit eivät siirry LTE-M- tai NB-IoT-verkkoon pelkän laiteohjelmistopäivityksen avulla – itse radiolaitteen on vaihdettava, mikä tarkoittaa yleensä uutta moduulia ja monissa tapauksissa uutta laitetta tai jälkiasennussarjaa.
• Kaksimoodiset ja monimoodiset moduulit vähentävät riskiä. Monet nykyisen sukupolven moduulit tukevat sekä LTE-M:ää että NB-IoT:ta ja siirtyvät usein LTE Cat-1:een, jolloin verkko – eikä laitteiston rakenne – päättää paikallisen kattavuuden perusteella, mitä tilaa laite käyttää. Tämä on yhä useammin oletusvalinta ostajille, jotka eivät vielä ole varmoja siitä, mikä teknologia tulee hallitsemaan kaikkia markkinoita, joilla he toimivat.
• Roamingin kehittyneisyys vaihtelee tekniikan ja alueen mukaan. LTE-M:llä on joillakin markkinoilla laajemmat ja vakiintuneemmat roaming-sopimukset; NB-IoT-roaming paranee, mutta on edelleen epätasaisempaa joillakin alueilla maailmassa. Rajat ylittäville ajoneuvokannoille tämä voi olla merkittävämpää kuin pelkkä teknologioiden vertailu.
• Laiteohjelmiston päivitettävyys vaihtelee huomattavasti. LTE-M:n suurempi kaistanleveys tukee nopeita ja luotettavia langattomia laiteohjelmisto- ja tietoturvapäivityksiä. NB-IoT:n alhainen siirtonopeus tekee suurista langattomista päivityksistä hitaita ja virtaa kuluttavia – mikä sopii laitteelle, joka ei koskaan tarvitse merkittäviä päivityksiä, mutta on todellinen rajoite laitteelle, joka niitä tarvitsee.
• Verkon laajuus ja operaattorineutraalius. Palveluntarjoaja, joka kytkeytyy satoihin verkkoihin monissa maissa – sen sijaan, että se myisi edelleen yhden operaattorin peittoaluetta – tarjoaa enemmän joustavuutta, kun 2G-verkkojen sulkemispäivät ja peiton laatu vaihtelevat markkina-alueittain.
• Multi-IMSI- ja eSIM/eUICC-tuki. Mahdollisuus vaihtaa laitteen operaattoriprofiilia etäyhteydellä ilman fyysistä SIM-kortin vaihtoa on tärkeintä laitteistoille, joiden luona käynti on vaikeaa tai kallista.
• Yhteyksien hallinta-alusta (CMP). Laivastomittakaavassa näkyvyys käyttöön, yhteystilaan ja vianmääritykseen tuhansien laitteiden osalta on se, mikä tekee yhteyssopimuksesta toiminnallisesti hallittavan.
• Tuki sekä LTE-M:lle että NB-IoT:lle – ja LTE Cat-1:lle – yhdeltä alustalta. Koska useimmissa yrityskalustoissa käytetään lopulta sekä kiinteitä että liikkuvia laitteita, palveluntarjoaja, joka tukee useita teknologioita yhden sopimuksen ja yhden hallintatason puitteissa, välttää toimintojen hajautumisen eri toimittajien kesken.
• Turvallisuuden ja vaatimustenmukaisuuden hallinta. VPN/APN- vaihtoehdot, sääntelytuki eri markkinoilla sekä kokemus vastaavan kokoisista laivastoista vähentävät oman tiimisi operatiivista työmäärää.

Mitään näistä asioista ei tarvitse ratkaista täydellisesti heti alusta alkaen. Vaiheittainen suunnitelma – yhden teknologian pilotointi osassa ajoneuvokantaa, kaksoistilalaitteiden säilyttäminen vaihtoehtona ja selkeän siirtymäpäivän asettaminen ennen paikallista 2G/3G-verkon sulkemista – tuottaa yleensä parempia tuloksia kuin yksi kerralla toteutettu suuri muutos.

IoT-verkko-operaattoreiden valinta

Kun teknologia on valittu, palveluntarjoajan valinta määrittää, kuinka suuren osan siirtymän monimutkaisuudesta joudutte hoitamaan itse. Muutamia kriteerejä kannattaa punnita riippumatta siitä, minkä teknologian valitsette:

LTE-M vs. NB-IoT: vertailu yhdellä silmäyksellä

Päätöksentekotarkistuslista

Käytä tätä lähtökohtana, kun suunnittelet 2G-korvaussuunnitelmaasi LTE-M- ja NB-IoT-tekniikoiden pohjalta:

Päätöksen tekeminen

LTE-M:n ja NB-IoT:n välillä ei ole yhtä oikeaa vastausta – oikea valinta riippuu laitteen todellisesta käyttötarkoituksesta. Valitse LTE-M, kun laitteet liikkuvat, tarvitsevat puhetoimintoa, lähettävät keskisuuria tai suuria datamääriä tai vaativat säännöllisiä laiteohjelmistopäivityksiä. Valitse NB-IoT, kun laitteet ovat paikallaan, lähettävät pieniä datamääriä harvoin, sijaitsevat vaikeapääsyisissä paikoissa ja niiden on toimittava häiriöttä kymmenen vuoden ajan.

Monet yrityskäyttöön tarkoitetut laitejoukot tarvitsevat molempia, sekä LTE Cat-1:n välimuotoisiin käyttötarkoituksiin – minkä vuoksi käytännön päätös ei useinkaan ole ”LTE-M vai NB-IoT”, vaan ”mikä palveluntarjoaja voi tarjota meille molemmat sekä kattavuuden ja hallintatyökalut niiden toimivaan käyttöön, ennen kuin paikallinen 2G-verkko lakkaa toimimasta”.

Com4 tarjoaa hallinnoitua IoT-yhteyttä, joka yhdistää LTE-M:n, NB-IoT:n, 4G:n, 5G:n ja satelliittiyhteydet yhden operaattoririippumattoman alustan alle. Alusta tukee eSIM- ja iSIM-tekniikoita sadoissa verkoissa ympäri maailmaa – joten 2G-verkon korvaamissuunnitelmasi ei rajoitu yhteen teknologiaan tai yhden operaattorin peittoalueeseen.