LTE-M a NB-IoT jako zamiennik urządzeń 2G | Com4

Oba standardy zostały opracowane przez 3GPP specjalnie z myślą o zastosowaniach wymagających niskiego poboru mocy i szerokiego zasięgu, które wcześniej obsługiwała sieć 2G, i oba mają być obsługiwane jeszcze długo po wkroczeniu w erę 5G. Nie są one jednak zamienne. Wybór między nimi – lub decyzja, że potrzebne są obie – zależy od tego, jak poruszają się urządzenia, ile danych muszą przesyłać, jak długo muszą działać na baterii oraz jakie sieci są faktycznie dostępne w miejscach, w których znajdują się zasoby. W niniejszym przewodniku omówiono proces podejmowania decyzji w oparciu o najważniejsze kryteria, dzięki czemu można odejść od sieci 2G, wybierając technologię dostosowaną do potrzeb floty, a nie taką, z której za kilka lat znów trzeba będzie zrezygnować.

Dlaczego nie można zwlekać z wymianą sieci 2G

Nie ma jednej globalnej daty wyłączenia sieci. Każdy operator sieci komórkowej ustala własny harmonogram w oparciu o potrzeby związane z widmem i migrację abonentów, co skutkuje niejednolitym obrazem sytuacji: niektóre kraje już wyłączyły sieci 2G i 3G, inne wycofują je stopniowo w ciągu pozostałej części tej dekady.

Ta nierównomierność stanowi część wyzwania. Flota urządzeń rozproszona w kilku krajach może być zgodna z wymaganiami na jednym rynku, a na innym pozostawać bez wsparcia, a oprogramowanie sprzętowe, sprzęt i umowy roamingowe rzadko przenoszą się bez problemów między generacjami sieci. Czekanie na wyraźniejszy sygnał zazwyczaj oznacza reagowanie pod presją – awaryjne wyjazdy serwisowe, pośpieszne wymiany sprzętu, przerwy w świadczeniu usług – zamiast planowania migracji zgodnie z własnym harmonogramem. Technologie LTE-M i NB-IoT istnieją właśnie po to, aby zapewnić zastosowaniom sieci 2G trwałe miejsce w ekosystemie 4G/5G, więc im wcześniej flota przejdzie na nowe standardy, tym większy będzie wybór sposobu realizacji tej migracji.

LTE-M i NB-IoT w skrócie

Obie są komórkowymi technologiami LPWAN dostarczanymi w licencjonowanym paśmie przez tych samych operatorów, którzy obsługują sieci 4G i 5G. Ma to znaczenie dla nabywców rozwiązań IoT: obie technologie korzystają z zabezpieczeń na poziomie operatora i długoterminowego wsparcia operatora, a także wpisują się w plan rozwoju 5G Massive IoT, a nie są jedynie rozwiązaniem tymczasowym.

LTE-M (Long Term Evolution for Machines) działa na kanale o szerokości 1,4 MHz i zachowuje się podobnie jak okrojone połączenie 4G: obsługuje przełączanie między komórkami, umiarkowaną prędkość transmisji danych, a nawet połączenia głosowe (VoLTE), jednocześnie wykorzystując tryby oszczędzania energii w celu wydłużenia żywotności baterii.

NB-IoT (Narrowband IoT) działa na znacznie węższym kanale o szerokości około 180–200 kHz, poświęcając przepustowość i mobilność na rzecz głębszego zasięgu i znacznie niższego poboru mocy. Jest przeznaczony dla urządzeń, które pozostają w jednym miejscu i komunikują się bardzo rzadko, w niewielkim zakresie.

Zasięg: zasięg vs. głębokość

Teoretycznie NB-IoT ma przewagę w miejscach najtrudniej dostępnych. Jego wąski kanał zapewnia maksymalną stratę sprzężenia na poziomie około 164 dB, w porównaniu z około 156–161 dB w przypadku LTE-M. W praktyce różnica ta przekłada się na znacznie lepszą penetrację sygnału do piwnic, szafek licznikowych, podziemnych komór technicznych i głęboko położonych przestrzeni wewnętrznych.

Zasięg LTE-M jest nadal silny, a w przypadku większości wdrożeń naziemnych i umiarkowanie wewnętrznych praktyczna różnica jest znikoma. Różnica ujawnia się w skrajnych przypadkach: wodomierz w betonowej piwnicy lub czujnik gazu pod ziemią to miejsca, w których dodatkowy budżet łącza NB-IoT się opłaca. Pojazd dostawczy lub zasoby na zewnątrz rzadko tego potrzebują.

Żywotność baterii: lata pracy w terenie

Obie technologie opierają się na tych samych mechanizmach oszczędzania energii – trybie oszczędzania energii (PSM) oraz rozszerzonej przerywanej recepcji (eDRX) – aby umożliwić urządzeniom przechodzenie w stan uśpienia pomiędzy transmisjami. Różnica sprowadza się do tego, ile danych jest przesyłanych i jak często.

Urządzenia NB-IoT wysyłające niewielkie, sporadyczne dane rutynowo osiągają ponad 10 lat pracy na jednej baterii. LTE-M może dorównać temu wynikowi w zastosowaniach o niewielkim natężeniu ruchu, ale jego dodatkowe możliwości – mobilność, częstsze transmisje, większa przepustowość – w praktyce powodują większe zużycie prądu, więc typowa żywotność w terenie wynosi raczej 5–10 lat dla urządzeń, które są bardziej aktywne. Jeśli jedynym zadaniem urządzenia jest zgłaszanie odczytu raz dziennie, a poza tym pozostaje ono w stanie spoczynku, to w takich samych warunkach NB-IoT zazwyczaj będzie działać dłużej niż LTE-M. Jeśli urządzenie musi zgłaszać dane częściej lub przemieszczać się, zużycie energii w LTE-M nadal jest na przyzwoitym poziomie – po prostu jest ono rozdzielane inaczej.

Mobilność: urządzenia stacjonarne a ruchome

To naj wyraźniejsza granica między tymi dwiema technologiami. LTE-M obsługuje pełne przełączanie komórek, dzięki czemu urządzenie utrzymuje połączenie podczas przemieszczania się między wieżami komórkowymi – ten sam mechanizm, z którego korzysta telefon podczas podróży samochodem. To sprawia, że jest to jedyny sensowny wybór do śledzenia pojazdów, telematyki flotowej, mobilnego sprzętu medycznego lub dowolnych zasobów, które wymagają ciągłej aktualizacji lokalizacji podczas ruchu.

NB-IoT nie obsługuje przełączania komórek; poruszające się urządzenie musi rozłączyć się z dotychczasową komórką i wybrać nową, co powoduje luki i opóźnienia, przez co technologia ta nie nadaje się do niczego poza obiektami niemal stacjonarnymi. Inteligentny licznik, który nigdy nie opuszcza miejsca instalacji, nie potrzebuje przełączania komórek. Śledzony kontener transportowy – już tak.

Przygotowanie do migracji: planowanie przejścia z sieci 2G na LTE

Wybór technologii to tylko połowa procesu migracji. Kilka praktycznych uwarunkowań wpływa na to, jak faktycznie przebiega przejście:

• Odświeżenie sprzętu jest zazwyczaj nieuniknione. Moduły 2G/3G nie przechodzą na LTE-M lub NB-IoT wyłącznie poprzez aktualizację oprogramowania układowego – sama część radiowa musi ulec zmianie, co zazwyczaj oznacza nowy moduł, a w wielu przypadkach nowe urządzenie lub zestaw modernizacyjny.
• Moduły dwutaryczne i wielotaryczne zmniejszają ryzyko. Wiele modułów obecnej generacji obsługuje zarówno LTE-M, jak i NB-IoT, a często przełącza się na LTE Cat-1, pozwalając sieci – a nie konstrukcji sprzętu – decydować, który tryb urządzenie wykorzysta w oparciu o lokalny zasięg. Jest to coraz częściej domyślny wybór dla nabywców, którzy nie mają jeszcze pewności, która technologia zdominuje każdy rynek, na którym działają.
• Stopień zaawansowania roamingu różni się w zależności od technologii i regionu. LTE-M ma szersze i lepiej ugruntowane umowy roamingowe na niektórych rynkach; roaming NB-IoT ulega poprawie, ale w niektórych częściach świata nadal jest bardziej nierównomierny. Dla flot przekraczających granice może to mieć większe znaczenie niż samo porównanie technologii.
• Możliwości aktualizacji oprogramowania układowego znacznie się różnią. Wyższa przepustowośćLTE-M umożliwia szybkie i niezawodne bezprzewodowe aktualizacje oprogramowania układowego oraz poprawek zabezpieczeń. Niska przepustowość NB-IoT sprawia, że duże aktualizacje OTA są powolne i energochłonne – co jest w porządku w przypadku urządzenia, które nigdy nie wymaga znaczących aktualizacji, ale stanowi prawdziwe ograniczenie dla urządzenia, które ich potrzebuje.
• Zasięg sieci i neutralność operatorów. Dostawca, który łączy się z setkami sieci w wielu krajach – zamiast odsprzedawać zasięg jednego operatora – zapewnia większą elastyczność, ponieważ terminy wyłączenia sieci 2G i jakość zasięgu zmieniają się w zależności od rynku.
• Obsługa wielu numerów IMSI oraz eSIM/eUICC. Możliwość zdalnego przełączania urządzenia między profilami operatorów, bez fizycznej wymiany karty SIM, ma największe znaczenie w przypadku flot, do których dotarcie osobiście jest trudne lub kosztowne.
• Platforma zarządzania łącznością (CMP). W skali floty wgląd w wykorzystanie, stan połączenia i diagnostykę tysięcy urządzeń sprawia, że umowa na łączność staje się czymś, czym można zarządzać operacyjnie.
• Obsługa zarówno LTE-M, jak i NB-IoT – oraz LTE Cat-1 – z jednej platformy. Ponieważ większość flot korporacyjnych korzysta z połączenia urządzeń stacjonarnych i mobilnych, dostawca obsługujący wiele technologii w ramach jednej umowy i jednej warstwy zarządzania pozwala uniknąć rozdzielania operacji między różnych dostawców.
• Obsługa bezpieczeństwa i zgodności z przepisami. OpcjeVPN/APN , wsparcie regulacyjne na różnych rynkach oraz doświadczenie w pracy z flotami o podobnej wielkości zmniejszają obciążenie operacyjne Twojego zespołu.

Nie wszystko musi być idealnie rozwiązane już od pierwszego dnia. Plan etapowy – wdrożenie pilotażowe jednej technologii w podgrupie floty, zachowanie sprzętu dwutrybowego jako opcji oraz ustalenie jasnej daty przejścia na nową technologię przed lokalnym wyłączeniem sieci 2G/3G – zazwyczaj przynosi lepsze wyniki niż jednorazowa, radykalna zmiana.

Wybór dostawcy sieci IoT

Po podjęciu decyzji dotyczącej technologii wybór dostawcy decyduje o tym, jaką część złożoności migracji będziecie musieli zarządzać samodzielnie. Niezależnie od wybranej technologii warto rozważyć kilka kryteriów:

LTE-M a NB-IoT: porównanie w skrócie

Lista kontrolna do podjęcia decyzji

Wykorzystaj tę listę jako punkt wyjścia przy planowaniu zastąpienia sieci 2G technologiami LTE-M i NB-IoT:

Wybór rozwiązania

Nie ma jednej uniwersalnej odpowiedzi na pytanie, czy wybrać LTE-M, czy NB-IoT — właściwy wybór zależy od tego, do czego faktycznie służy urządzenie. Wybierz LTE-M, gdy urządzenia są mobilne, potrzebują funkcji głosowej, przesyłają średnie lub duże ilości danych albo wymagają częstych aktualizacji oprogramowania układowego. Wybierz NB-IoT, gdy urządzenia są stacjonarne, rzadko wysyłają niewielkie ilości danych, znajdują się w trudno dostępnych miejscach i muszą działać bezobsługowo przez dekadę.

Wiele flot korporacyjnych potrzebuje obu tych rozwiązań, a także LTE Cat-1 do zastosowań pośrednich – dlatego praktyczna decyzja często nie sprowadza się do wyboru „LTE-M czy NB-IoT”, ale do pytania: „który dostawca może zapewnić nam obie technologie, a także zasięg i narzędzia do zarządzania niezbędne do ich sprawnego działania, zanim lokalna sieć 2G przestanie działać”.

Com4 zapewnia zarządzaną łączność IoT, która łączy LTE-M, NB-IoT, 4G, 5G i łączność satelitarną w ramach jednej platformy niezależnej od operatora, z obsługą kart eSIM i iSIM w setkach sieci na całym świecie – dzięki czemu plan zastąpienia sieci 2G nie ogranicza się do jednej technologii ani mapy zasięgu jednego operatora.