LTE-M contro NB-IoT per la sostituzione dei dispositivi 2G

Entrambe sono state standardizzate dal 3GPP proprio per soddisfare i casi d’uso a bassa potenza e su vasta area che in passato erano gestiti dal 2G, ed entrambe sono progettate per continuare a essere supportate anche nell’era del 5G. Tuttavia, non sono intercambiabili. La scelta tra i due – o la decisione di utilizzarli entrambi – dipende da come si spostano i vostri dispositivi, dalla quantità di dati che devono trasmettere, dall’autonomia richiesta dalla batteria e dalle reti effettivamente disponibili nelle aree in cui si trovano i vostri mezzi. Questa guida illustra i criteri più importanti per la scelta, in modo da poter abbandonare il 2G con una tecnologia adatta alla propria flotta, anziché con una da cui si dovrà migrare nuovamente tra pochi anni.

Perché la sostituzione del 2G non può attendere

Non esiste un'unica data globale per la disattivazione. Ogni operatore di rete mobile stabilisce la propria tempistica in base alle esigenze di spettro e alla migrazione degli abbonati, e il risultato è un mosaico: alcuni paesi hanno già disattivato il 2G e il 3G, altri li stanno eliminando gradualmente nel corso di questo decennio.

Questa disparità rappresenta parte della sfida. Una flotta di dispositivi distribuita in diversi paesi può essere conforme in un mercato e rimanere bloccata in un altro, e il firmware, l’hardware e gli accordi di roaming raramente si trasferiscono senza problemi tra le diverse generazioni di rete. Aspettare un segnale più chiaro di solito significa reagire sotto pressione – interventi di emergenza sul campo, sostituzioni affrettate dell’hardware, interruzioni del servizio – invece di pianificare la migrazione secondo i propri tempi. LTE-M e NB-IoT esistono proprio per offrire ai casi d’uso del 2G un punto di approdo duraturo all’interno dell’ecosistema 4G/5G; pertanto, quanto prima una flotta effettua la transizione, tanto maggiore sarà la scelta sulle modalità da adottare.

LTE-M e NB-IoT in sintesi

Entrambe sono tecnologie LPWAN cellulari fornite su spettro autorizzato tramite gli stessi operatori che gestiscono le reti 4G e 5G. Questo è importante per gli acquirenti IoT: entrambe beneficiano di sicurezza di livello carrier e supporto a lungo termine da parte degli operatori, ed entrambe rientrano nella roadmap del 5G Massive IoT anziché rappresentare una soluzione provvisoria.

LTE-M (Long Term Evolution for Machines) opera su un canale da 1,4 MHz e funziona in modo molto simile a una connessione 4G semplificata: supporta il passaggio da una cella all’altra, velocità di trasmissione dati moderate e persino la voce (VoLTE), pur utilizzando modalità di risparmio energetico per prolungare la durata della batteria.

L’NB-IoT (Narrowband IoT) opera su un canale molto più stretto, di circa 180-200 kHz, sacrificando velocità di trasmissione e mobilità a favore di una maggiore penetrazione della copertura e di un consumo energetico significativamente inferiore. È progettato per dispositivi fissi che comunicano pochissimo e molto raramente.

Copertura: ampiezza vs. profondità

Sulla carta, l’NB-IoT ha un vantaggio nelle zone più difficili da raggiungere. Il suo canale stretto gli conferisce una perdita di accoppiamento massima di circa 164 dB, rispetto ai circa 156-161 dB dell’LTE-M. In pratica, questa differenza si traduce in una penetrazione del segnale significativamente migliore in scantinati, armadietti dei contatori, vani di servizio sotterranei e spazi interni profondi.

La copertura dell’LTE-M rimane comunque solida e, per la maggior parte delle installazioni in superficie e in ambienti interni moderatamente chiusi, la differenza pratica è trascurabile. La distinzione emerge in casi limite: un contatore dell’acqua in un seminterrato in cemento o un sensore di gas sotterraneo sono situazioni in cui il maggiore link budget dell’NB-IoT si rivela determinante. Un veicolo di consegna o un’infrastruttura all’aperto ne hanno raramente bisogno.

Durata della batteria: anni sul campo

Entrambe le tecnologie si avvalgono degli stessi meccanismi di risparmio energetico — la modalità di risparmio energetico (PSM) e la ricezione discontinua estesa (eDRX) — per consentire ai dispositivi di entrare in modalità di sospensione tra una trasmissione e l’altra. La differenza sta nella quantità di dati trasferiti e nella frequenza di trasmissione.

I dispositivi NB-IoT che inviano payload piccoli e sporadici raggiungono abitualmente oltre 10 anni con una singola batteria. L’LTE-M può eguagliare questi risultati in implementazioni a basso traffico, ma le sue funzionalità aggiuntive – mobilità, trasmissioni più frequenti, throughput più elevato – comportano in pratica un maggiore consumo di corrente, pertanto la durata tipica sul campo si attesta più vicino ai 5-10 anni per i dispositivi più attivi. Se l’unico compito di un dispositivo è quello di inviare una lettura una volta al giorno e per il resto rimanere inattivo, l’NB-IoT generalmente durerà più a lungo dell’LTE-M a parità di condizioni. Se il dispositivo deve inviare dati più spesso o spostarsi, il consumo energetico dell’LTE-M rimane comunque accettabile: viene semplicemente distribuito in modo diverso.

Mobilità: beni fissi contro beni mobili

Questa è la linea di demarcazione più netta tra le due tecnologie. L’LTE-M supporta l’handover completo tra celle, quindi un dispositivo mantiene la connessione mentre si sposta da una torre cellulare all’altra – lo stesso meccanismo utilizzato da un telefono durante un viaggio in auto. Ciò lo rende l’unica scelta sensata per il tracciamento dei veicoli, la telematica delle flotte, le apparecchiature mediche mobili o qualsiasi bene che necessiti di aggiornamenti continui sulla posizione mentre è in movimento.

L'NB-IoT non supporta l'handover; un dispositivo in movimento deve interrompere la connessione e riselezionare una nuova cella, il che introduce interruzioni e ritardi che lo rendono inadatto a qualsiasi cosa che non siano beni quasi statici. Un contatore intelligente che non si allontana mai dal punto di installazione non ha bisogno dell'handover. Un container di spedizione tracciato sì.

Idoneità alla migrazione: pianificare la migrazione da 2G a LTE

La scelta della tecnologia rappresenta solo metà del processo di migrazione. Alcune realtà pratiche determinano come si svolgerà effettivamente la transizione:

• L’aggiornamento dell’hardware è solitamente inevitabile. I moduli 2G/3G non passano a LTE-M o NB-IoT con un semplice aggiornamento del firmware: è necessario modificare la radio stessa, il che in genere comporta un nuovo modulo e, in molti casi, un nuovo dispositivo o un kit di retrofit.
• I moduli dual-mode e multi-mode riducono il rischio. Molti moduli di ultima generazione supportano sia LTE-M che NB-IoT e spesso ricorrono all’LTE Cat-1, lasciando che sia la rete – anziché il design hardware – a decidere quale modalità utilizzare in base alla copertura locale. Questa è sempre più spesso la scelta predefinita per gli acquirenti che non sono ancora certi di quale tecnologia dominerà in ogni mercato in cui operano.
• La maturità del roaming varia a seconda della tecnologia e della regione. L’LTE-M dispone di accordi di roaming più ampi e consolidati in alcuni mercati; il roaming NB-IoT sta migliorando ma è ancora più frammentario in alcune parti del mondo. Per le flotte che attraversano i confini, questo aspetto può essere più rilevante del semplice confronto tra le tecnologie.
• La possibilità di aggiornare il firmware varia notevolmente. La maggiore larghezza di bandadell’LTE-M supporta aggiornamenti OTA (Over-the-Air) del firmware e patch di sicurezza veloci e affidabili. La bassa velocità di trasmissione dell’NB-IoT rende gli aggiornamenti OTA di grandi dimensioni lenti e ad alto consumo energetico: va bene per un dispositivo che non necessita mai di aggiornamenti sostanziali, ma rappresenta un vero e proprio vincolo per uno che ne avrà bisogno.
• Ampiezza della rete e neutralità dell’operatore. Un fornitore che si collega a centinaia di reti in molti paesi – anziché rivendere la copertura di un unico operatore – offre maggiore flessibilità, poiché le date di disattivazione del 2G e la qualità della copertura variano da mercato a mercato.
• Supporto multi-IMSI ed eSIM/eUICC. La possibilità di passare da un profilo di operatore all’altro su un dispositivo da remoto, senza dover sostituire fisicamente la SIM, è fondamentale per le flotte che sono difficili o costose da raggiungere di persona.
• Una piattaforma di gestione della connettività (CMP). Su scala di flotta, la visibilità sull’utilizzo, sullo stato della connessione e sulla diagnostica di migliaia di dispositivi è ciò che trasforma un contratto di connettività in qualcosa di gestibile dal punto di vista operativo.
• Supporto sia per LTE-M che per NB-IoT – e LTE Cat-1 – da un’unica piattaforma. Poiché la maggior parte delle flotte aziendali finisce per utilizzare un mix di dispositivi fissi e mobili, un fornitore che supporti più tecnologie nell’ambito di un unico contratto e di un unico livello di gestione evita la frammentazione delle operazioni tra diversi fornitori.
• Gestione della sicurezza e della conformità. OpzioniVPN/APN , supporto normativo in tutti i mercati e un’esperienza comprovata con flotte di dimensioni simili riducono il carico operativo sul proprio team.

Non è necessario risolvere tutto alla perfezione fin dal primo giorno. Un piano graduale – con una fase pilota su una sola tecnologia per una parte della flotta, mantenendo l’hardware dual-mode come opzione e fissando una data chiara per il passaggio prima dello spegnimento locale delle reti 2G/3G – tende a dare risultati migliori rispetto a un unico passaggio radicale.

Scelta tra i fornitori di reti IoT

Una volta presa la decisione sulla tecnologia, la scelta del fornitore determina la quantità di complessità della migrazione che dovrete gestire autonomamente. Vale la pena valutare alcuni criteri indipendentemente dalla tecnologia che sceglierete:

LTE-M vs NB-IoT: il confronto in sintesi

Lista di controllo per la decisione

Utilizzate questa lista come punto di partenza per definire il vostro piano di sostituzione della rete 2G con LTE-M e NB-IoT:

Come scegliere

Non esiste una risposta universale alla scelta tra LTE-M e NB-IoT: la scelta giusta dipende dall’effettiva funzione del dispositivo. Scegliete LTE-M quando i dispositivi sono mobili, necessitano di chiamate vocali, inviano volumi di dati da moderati a elevati o richiedono frequenti aggiornamenti del firmware. Scegliete NB-IoT quando i dispositivi sono fissi, inviano piccole quantità di dati a intervalli sporadici, si trovano in luoghi difficili da raggiungere e devono funzionare senza intervento per un decennio.

Molte flotte aziendali necessitano di entrambe le tecnologie, insieme all’LTE Cat-1 per casi d’uso intermedi: ecco perché la scelta pratica spesso non è “LTE-M o NB-IoT”, ma piuttosto “quale provider può offrirci entrambe, oltre alla copertura e agli strumenti di gestione necessari per gestirle al meglio, prima che la rete 2G locale cessi di funzionare”.

Com4 offre una connettività IoT gestita che riunisce LTE-M, NB-IoT, 4G, 5G e satellite in un’unica piattaforma indipendente dall’operatore, con supporto eSIM e iSIM su centinaia di reti in tutto il mondo: in questo modo il vostro piano di sostituzione del 2G non sarà limitato a una singola tecnologia o alla mappa di copertura di un singolo operatore.