Drie 3GPP IoT-technologieën om vertrouwd mee te raken

3GPP, de kracht achter de standaardisatie van cellulaire systemen, heeft onlangs drie nieuwe standaarden geïntroduceerd:LTE-M, NB-IoT en EC-GSM-IoT.

Als reactie van de mobiele industrie op de LoRa-, LoRaWAN- en Sigfox-type technologieën, zijn deze nieuwe standaarden gecreëerd om apparaten die op carriernetwerken werken goedkoper mogelijk te maken. en zuiniger . Alle drie de standaarden verschillen enigszins van elkaar, maar ze vechten elk om dominant te worden.

Hieronder beschrijven we die verschillen en leggen we uit wat u moet weten over de technologie en het gebruik.

LTE-M (LTE-MTC, LTE categorie M1)

LTE-M - een verkorte versie van LTE-MTC (of "machine-type communicatie") - maakt deel uit van 3GPP's release 12 en 13, voltooid in 2016. Het wordt ook wel LTE-MTC of LTE Cat M1 genoemd.

In de eenvoudigste bewoordingen is LTE-M een uitgeklede versie van LTE. Het gebruikt hetzelfde spectrum en dezelfde basisstations, werkt overal waar LTE werkt en maakt echte TCP/IP-datasessies mogelijk. De grote verschil tussen LTE en LTE-M is energie-efficiëntie:LTE-M stelt batterijgevoede apparaten in staat om online gegevens te verzenden en ontvangen via een Verizon- of AT&T-verbinding. Een iPhone-batterij gaat een dag mee, maar een batterij van een watermeter die is aangesloten op een mobiel modem kan 10 jaar meegaan, wat een ingrijpende verandering is voor het mobiele internet der dingen.

LTE-M heeft een iets hogere gegevenssnelheid dan NB-IoT en EC-GSM-IoT (die we later in dit artikel zullen bespreken), maar kan vrij grote hoeveelheden gegevens verzenden. Mogelijke toepassingen zijn onder meer het volgen van activa, energiebeheer en meting van nutsvoorzieningen; deze technologie kan ook worden gebruikt in stadsinfrastructuur en draagbare apparaten.

Energie-efficiëntie

De energie-efficiëntie van LTE-M is grotendeels te danken aan het vermogen om virtueel "aangesloten" te blijven op het netwerk zonder fysiek een verbinding in stand te houden. Er zijn twee modi die dit mogelijk maken:energiebesparende modus (PSM) en verlengde discontinue herhalingscyclus (eDRX). Met PSM kunnen LTE-M-apparaten inactief worden zonder opnieuw verbinding te hoeven maken met het netwerk wanneer ze wakker worden. Met eDRX kunnen eindpunten de zendmast of het netwerk "vertellen" hoe vaak deze wakker zal zijn voor downlink, wat kan variëren van 10 seconden tot meer dan 40 minuten. Bekijk deze recente webinar voor meer informatie over deze functies.

Voordeel op de markt

Het voordeel van LTE-M voor M2M-communicatie is dat het werkt binnen de normale constructie van LTE-netwerken. Met andere woorden, een mobiele provider zoals Verizon of AT&T hoeft alleen nieuwe software naar zijn basisstations te uploaden om LTE-M in te schakelen en hoeft geen geld uit te geven aan nieuwe antennes. Het is ook veel eenvoudiger dan een categorie 4-ontvanger (zoals die in mobiele telefoons wordt gevonden) omdat het slechts 1,4 MHz van het kanaal hoeft te begrijpen en te digitaliseren in plaats van 20 MHz.

Voorgestelde lezing: Link Labs biedt 's werelds eerste door eindapparaat gecertificeerde LTE Cat-M1-modem voor toepassingen op batterijen

NB-IoT (LTE Cat-NB1, LTE Cat-M2)

Narrowband IoT (NB-IoT) is toegevoegd in Rel 13 van 3GPP. In tegenstelling tot LTE-M is NB-IoT niet gerelateerd aan LTE, maar gebaseerd op een DSSS-modulatie die vergelijkbaar is met de oude Neul-versie van Weightless-W. Tal van grote telecombedrijven, waaronder Huawei, Ericsson, Qualcomm en Vodafone, zijn actief betrokken bij het samenstellen van deze standaard, maar deze wordt momenteel nergens in de VS geïmplementeerd.

De fabricage van de chipsets in LTE-M en NB-IoT is bijna hetzelfde, dus er is niet veel dat fundamenteel goedkoper is aan het gebruik van NB-IoT vanuit een hardwareperspectief voor eindpunten. Het belangrijkste punt van overweging bij NB-IoT is inzetbaarheid. Telco's zijn van mening dat NB-IoT hen zal helpen om aan de onderkant van de IoT-markt te concurreren met technologieën zoals Sigfox en LoRa, maar in tegenstelling tot LTE-M is er geen weg naar een eenvoudige software-upgrade om deze standaard te ondersteunen. Voorstanders van de standaard zullen miljarden dollars moeten uitgeven om de technologie te ondersteunen - en het valt nog te bezien of ze dat zullen doen. Het is de meest aantrekkelijke optie op plaatsen waar bestaande LTE-netwerken nog niet bestaan, aangezien de basisstationhardware voor NB-IoT waarschijnlijk minder duur zal zijn dan LTE-basisstations.

Dish Network heeft bijvoorbeeld publiekelijk plannen aangekondigd om NB-IoT-netwerken te bouwen. Dat gezegd hebbende, zal Dish waarschijnlijk nooit een netwerk ter grootte van Verizon bouwen, dus het valt nog te bezien hoe deze technologie zal worden gebruikt en aangenomen in de IoT-gemeenschap.

NB-IoT heeft vergelijkbare energiebesparingsfuncties als LTE-M (PSM en eDRX), maar is op dit moment niet mobiel (wat betekent dat het voornamelijk geschikt is voor statische toepassingen).

Voorgestelde lezing: Een overzicht van smalband IoT

EC-GSM-IoT

EC-GSM-IoT is vergelijkbaar met LTE-M omdat het is ontworpen om in bestaande netwerken te werken (in dit geval eGPRS 2G-netwerken in plaats van LTE 4G-netwerken). Het is ook ontworpen om te werken met bestaande hardware van het basisstation, om de kosten van het upgraden van alleen eGPRS te minimaliseren. De details achter EC-GSM-IoT blijven een beetje wazig, omdat het nog geen deel uitmaakt van een officiële 3GPP-release, maar het zal waarschijnlijk eDRX bevatten, evenals enkele verbeteringen op protocolniveau (die de dekking met 10-20 kunnen verbeteren). dB). Het is nog niet duidelijk dat er marktvraag is naar deze technologie, en we verwachten geen commerciële EC-GSM-implementaties tot 2019, of helemaal niet.

Vergelijking van mobiele IoT-technologieën

De vraag die iedereen bezighoudt is deze:welke mobiele IoT-standaard zal winnen?

Het antwoord hangt op dit moment af van wie je het vraagt.

NB-IoT zou mogelijk goedkoper kunnen zijn (hoewel niet veel), maar de meeste providers zullen niet dezelfde LTE-radio's kunnen gebruiken die ze tegenwoordig voor hun datanetwerken gebruiken. Dat gezegd hebbende, LTE-M ondersteunt op TCP/IP gebaseerde communicatie, terwijl NB-IoT op berichten is gebaseerd met een payload en respons, wat firmware-upgrades veel moeilijker maakt voor NB-IoT.

Carriers die Huawei-basisstations gebruiken - of die nog geen grootschalige LTE-implementaties hebben - zullen worden gestimuleerd om NB-IoT te ondersteunen. (Het is vermeldenswaard dat Huawei LTE-M-modules bouwt, dus ze dekken hun weddenschappen af.) Vervoerders die al uitgebreide LTE-netwerken hebben, zullen waarschijnlijk eerst LTE-M overnemen. In veel gevallen zullen operators beide ondersteunen en zien welke standaard bij klanten blijft.

Het is belangrijk om te vermelden dat LTE-M het meest volwassen is op het gebied van implementatie, netwerken en hardware. NB-IoT-chipsets bevinden zich nog in de beginfase, met slechts enkele telco's die testen en testen in Europa en Azië. Als u twee tot drie jaar verder bent met uw implementatie, moet u deze ruimte in de gaten houden! Als u nu naar de markt moet, kan LTE-M een goede optie voor u zijn. Zorg ervoor dat u al uw opties onderzoekt voordat u een keuze maakt, en neem contact op als u hulp nodig heeft!