NB-IoT: Niezawodny, energooszczędny IoT dla wymagających lokalizacji

NB-IoT oferuje długi czas pracy na baterii, głęboką penetrację sygnału i skalowalną łączność dla urządzeń rzadko przesyłających niewielkie ilości danych. Wspierany przez inicjatywę GSMA Mobile IoT i standaryzowany przez 3GPP, NB-IoT jest obecnie powszechnie uznawany za jedną z najbardziej niezawodnych technologii LPWAN dostępnych dla przemysłowych i użytkowych aplikacji IoT

W Com4 ulepszamy NB-IoT, łącząc go z wielomodową kartą SIM IoT, która umożliwia płynne przełączanie między sieciami NB-IoT, LTE-M, 4G, 3G i 2G w ramach jednego planu cenowego. Ta elastyczność zapewnia ciągłość usług ponad granicami, nawet na rynkach, na których roaming NB-IoT nie jest jeszcze dostępny.

Spis treści

Czym jest NB-IoT?

Przegląd techniczny NB-IoT

NB-IoT vs LTE-M vs 2G/3G/4G

Kluczowe zalety NB-IoT

Ograniczenia NB-IoT

Zasięg Com4 NB-IoT

Przykładowe przypadki użycia

Bezpieczeństwo w NB-IoT

Dlaczego warto wybrać Com4 do wdrożeń NB-IoT?

Czym jest NB-IoT i dlaczego ma znaczenie

NB-IoT to standard sieci LPWAN (Low Power Wide Area Network) opracowany specjalnie dla aplikacji IoT. Zbudowany w oparciu o licencjonowane widmo LTE, został zaprojektowany do łączenia urządzeń stacjonarnych, które muszą działać przez lata bez konserwacji i często są umieszczane w obszarach o ograniczonym zasięgu, takich jak piwnice, podziemne pomieszczenia gospodarcze, odległe obszary wiejskie lub głęboko wewnątrz kompleksów przemysłowych. Dzięki wykorzystaniu wąskiego pasma częstotliwości i zaawansowanych technik powtarzania sygnału, NB-IoT osiąga wyjątkową penetrację wewnątrz i pod ziemią - coś, czego tradycyjne sieci komórkowe, takie jak 2G, 3G, a nawet 4G LTE często nie mogą się równać.

Technologia ta jest szczególnie cenna dla urządzeń, które przesyłają niewielkie ilości danych okresowo, a nie w sposób ciągły, takich jak wodomierze, które wysyłają dane o zużyciu raz dziennie lub czujniki środowiskowe, które raportują odczyty co kilka godzin. Efektywność ta jest osiągana dzięki zaawansowanym trybom oszczędzania energii, takim jak Power Saving Mode (PSM) i Extended Discontinuous Reception (eDRX), które pozwalają urządzeniom "spać" przez dłuższy czas bez zużywania znacznej ilości energii baterii.

Przegląd techniczny NB-IoT

NB-IoT to specyfikacja 3GPP Release 13 zaprojektowana dla stacjonarnych aplikacji IoT o niskim poborze mocy i niskiej szybkości transmisji danych. W przeciwieństwie do nielicencjonowanych technologii LPWAN, działa ona w licencjonowanym spektrum LTE, zapewniając przewidywalną wydajność i bezpieczeństwo klasy operatorskiej.

Tabela 1: Charakterystyka techniczna NB-IoT

Źródło: Inicjatywa GSMA Mobile IoT, specyfikacje 3GPP Release 13

NB-IoT vs LTE-M vs 2G/3G/4G

Podczas gdy LTE-M i NB-IoT są standardami LPWAN, służą one różnym potrzebom IoT.

Tabela 2: Porównanie NB-IoT, LTE-M i starszych technologii 2G/3G/4G dla łączności IoT

Kluczowe zalety NB-IoT

Rozszerzony zasięg

NB-IoT zapewnia poprawę budżetu łącza o ~20 dB w stosunku do GSM, umożliwiając łączność w piwnicach, tunelach i gęstych obszarach miejskich.

Długa żywotność baterii

Urządzenia korzystające z NB-IoT mogą działać do 10 lat na jednej baterii przy niskich cyklach pracy.

Wysoka skalowalność

Każda komórka NB-IoT może obsługiwać dziesiątki tysięcy urządzeń, dzięki czemu nadaje się do wdrożeń na dużą skalę w inteligentnych miastach i zakładach użyteczności publicznej.

Efektywność kosztowa

Moduły NB-IoT są prostsze i tańsze niż moduły LTE Cat-1 lub 5G, przy czym oczekuje się, że koszty będą nadal spadać wraz ze wzrostem popularności.

Bezpieczeństwo i niezawodność

Wykorzystuje te same mechanizmy uwierzytelniania i szyfrowania klasy LTE, co tradycyjne sieci komórkowe.

Ograniczenia NB-IoT

• Słabe wsparcie dla mobilności: NB-IoT nie oferuje solidnego wsparcia dla mobilności. Chociaż może utrzymywać połączenia dla urządzeń w ruchu, brakuje mu możliwości płynnego przekazywania technologii, takich jak LTE-M, co prowadzi do potencjalnego pogorszenia wydajności i zwiększonego zużycia energii, gdy urządzenia przemieszczają się między wieżami komórkowymi.
• Ograniczona przepustowość danych: Zoptymalizowany dla kilobitów na sekundę, nie nadaje się do IoT o wysokiej przepustowości.
• Opóźnienia: Może sięgać kilku sekund, przez co nie nadaje się do aplikacji działających w czasie rzeczywistym.
  Dojrzałość roamingu: Międzynarodowy roaming NB-IoT rozwija się, ale nie jest jeszcze powszechny.

Zasięg Com4 NB-IoT

Com4 zapewnia dedykowany dostęp do NB-IoT w całej Europie, z silnymi śladami w:

• Norwegii i Szwecji - krajowe wdrożenia NB-IoT od głównych operatorów, umożliwiające zasięg nawet w środowiskach wiejskich i wewnętrznych.
• Niemcy - ogólnokrajowy NB-IoT dzięki partnerstwu z Deutsche Telekom, zapewniający jakość usług na poziomie operatora.
• Wsparcie ogólnoeuropejskie - zasięg NB-IoT rozszerzony za pośrednictwem wielu sieci partnerskich w Europie Środkowej i Wschodniej.

Tabela 3: Zasięg Com4 dla NB-IoT i wielomodowej karty SIM

To podwójne podejście gwarantuje, że wdrożenia IoT pozostaną przyszłościowe i globalnie skalowalne, jednocześnie wykorzystując unikalne cechy NB-IoT na rynkach, na których jest on dostępny.

Przykładowe zastosowania

• Inteligentne pomiary: liczniki gazu, energii elektrycznej i wody w instalacjach podziemnych lub wewnętrznych.
• Monitorowanie środowiska: Długoterminowy pomiar jakości powietrza lub hałasu na obszarach miejskich.
• Rolnictwo precyzyjne: Czujniki gleby i upraw na odległych polach bez zasilania.
• Monitorowanie urządzeń przemysłowych: Sprzęt stacjonarny w zakładach produkcyjnych.

Bezpieczeństwo w NB-IoT

Bezpieczeństwo jest jednym z najważniejszych aspektów każdego wdrożenia IoT. Wiele aplikacji NB-IoT obsługuje wrażliwe lub krytyczne dane biznesowe: od inteligentnych liczników raportujących zużycie energii w gospodarstwie domowym po czujniki przemysłowe monitorujące rurociągi lub infrastrukturę. Ochrona tych danych przed przechwyceniem, manipulacją lub nieautoryzowanym dostępem ma zasadnicze znaczenie nie tylko dla zgodności z przepisami, ale także dla zaufania klientów i niezawodności operacyjnej.

NB-IoT opiera się na standardach bezpieczeństwa komórkowego 3GPP, które są tymi samymi ramami, które chronią sieci komórkowe od dziesięcioleci. W przeciwieństwie do nielicencjonowanych technologii LPWAN, takich jak LoRaWAN lub Sigfox, NB-IoT korzysta z infrastruktury zarządzanej przez operatora i licencjonowanego widma, które zapewniają wyższy poziom niezawodności i ochrony. U podstaw NB-IoT leży uwierzytelnianie oparte na karcie SIM, w którym każde urządzenie jest wyposażone w unikalną, odporną na manipulacje tożsamość. Umożliwia to silne uwierzytelnianie sprzętowe, które zapobiega fałszowaniu lub klonowaniu urządzeń. Standard zapewnia również wzajemne uwierzytelnianie, co oznacza, że zarówno urządzenie, jak i sieć muszą zweryfikować się nawzajem przed rozpoczęciem komunikacji, skutecznie zmniejszając ryzyko ataków typu man-in-the-middle. Ponadto dane są szyfrowane podczas transmisji, zazwyczaj za pomocą 128-bitowych algorytmów, a ochrona integralności sygnalizacji zapewnia, że wiadomości nie mogą zostać zmienione bez wykrycia.

Wytyczne GSMA dotyczące bezpieczeństwa IoT zapewniają dalsze wskazówki dotyczące wdrażania najlepszej w swojej klasie ochrony we wdrożeniach IoT. Wytyczne te zalecają warstwowe podejście do bezpieczeństwa, począwszy od unikalnego zarządzania tożsamością urządzenia za pomocą technologii SIM, eSIM lub iSIM, a skończywszy na szyfrowaniu end-to-end, które zabezpiecza dane z urządzenia aż do serwera aplikacji. GSMA podkreśla również znaczenie bezpiecznego zarządzania cyklem życia, zapewniając, że urządzenia mogą być bezpiecznie udostępniane, aktualizowane i ostatecznie wycofywane z eksploatacji bez wprowadzania luk w zabezpieczeniach. Podkreśla się również regularne testowanie i monitorowanie, ponieważ wdrożenia IoT często trwają od 10 do 15 lat i muszą pozostać bezpieczne w obliczu ewoluujących zagrożeń i zmian regulacyjnych.

Podczas gdy ramy 3GPP zapewniają solidne podstawy, Com4 rozszerza wdrożenia NB-IoT o dodatkowe warstwy zabezpieczeń dostosowane do zastosowań korporacyjnych i krytycznych. Jedną z takich opcji jest wykorzystanie prywatnych APN (Access Point Names), które tworzą zamknięte grupy użytkowników w sieci komórkowej, skutecznie izolując urządzenia IoT od publicznego dostępu do Internetu. Com4 obsługuje również tunelowanie VPN i IPsec, które ustanawiają bezpieczne i szyfrowane kanały między systemami zaplecza klienta a siecią rdzeniową Com4.

W przypadku organizacji wymagających zaawansowanej segmentacji, ruch może być oddzielony według grup urządzeń lub aplikacji, zapewniając, że żaden pojedynczy kompromis nie wpłynie na całą flotę. Ponadto klienci Com4 korzystają z możliwości wdrożenia szyfrowania end-to-end w warstwie aplikacji, zapewniając, że poufne informacje pozostają chronione poza poziomem transportu komórkowego.

Dla klientów planujących wdrożenia NB-IoT, Com4 zaleca przestrzeganie zestawu najlepszych praktyk w celu maksymalizacji bezpieczeństwa. Korzystanie z kart SIM, eSIM lub iSIM zoptymalizowanych pod kątem IoT zapewnia, że tożsamość urządzenia pozostaje odporna na manipulacje i zabezpieczona sprzętowo. Prywatne sieci APN lub VPN powinny być wdrażane, gdy tylko jest to możliwe, aby zmniejszyć ekspozycję na publiczny Internet. W przypadku szczególnie wrażliwych wdrożeń zaleca się szyfrowanie end-to-end, dzięki czemu nawet jeśli ruch zostanie przechwycony poza kontrolą operatora, informacje pozostaną niedostępne. Organizacje powinny również wdrożyć monitorowanie urządzeń i wykrywanie anomalii, ponieważ nietypowe wzorce ruchu mogą często sygnalizować próbę naruszenia bezpieczeństwa. Wreszcie, niezwykle ważne jest zaprojektowanie bezpiecznych aktualizacji, zapewniających, że urządzenia wdrożone na długi cykl życia mogą być łatane i chronione przed nowo odkrytymi lukami.

Podsumowując, NB-IoT zapewnia jedno z najbezpieczniejszych środowisk dla łączności IoT, wykorzystując solidne ramy bezpieczeństwa komórkowego 3GPP. W połączeniu z zalecanymi przez GSMA najlepszymi praktykami i ulepszeniami Com4 klasy korporacyjnej, takimi jak prywatne APN, VPN i szyfrowanie end-to-end, przedsiębiorstwa zyskują rozwiązanie łączności zaprojektowane z myślą o najwyższym poziomie zaufania i odporności. To sprawia, że Com4 NB-IoT jest idealnym wyborem dla aplikacji o znaczeniu krytycznym, w których integralność danych, prywatność i długoterminowa niezawodność nie mogą być zagrożone.

Dlaczego warto wybrać Com4 do wdrożeń NB-IoT?

Dziękiponad 14-letniemu doświadczeniu w zakresie łączności IoT, Com4 zapewnia wdrożenia NB-IoT:

• Wsparcie ekspertów w zakresie wyboru urządzeń i kompatybilności modułów.
• Wspierane przez przewidywalne modele cenowe.
• Wspierane przez partnerstwa z wiodącymi europejskimi operatorami w zakresie zasięgu i niezawodności.
• Przyszłościowa łączność wielomodowa dla projektów międzynarodowych.

NB-IoT stanowi jedno z najbardziej niezawodnych i opłacalnych rozwiązań do łączenia stacjonarnych urządzeń IoT o niskim poziomie danych w środowiskach o trudnym zasięgu. Wspierany przez standardy wspierane przez GSMA i komercyjne wdrożenia operatorów na całym świecie, umożliwia głęboką penetrację, długą żywotność urządzeń i wdrożenia na dużą skalę przy niskich kosztach.

W połączeniu z wielomodową kartą SIM IoT firmy Com4 i globalnym zasięgiem, NB-IoT staje się wszechstronną opcją łączności dla branż takich jak usługi użyteczności publicznej, rolnictwo, produkcja i inteligentne miasta.

Aby uzyskać więcej informacji na temat NB-IoT i globalnych wdrożeń Mobile IoT, odwiedź stronę Dedykowane zasoby GSMA na temat NB-IoT i Mobile IoT Deployment Map.