Bom dia a todos!
O NB-IoT é descrito aqui em termos de dispositivos de terminal e usuários simples. Como existem muitas informações, eu as dividirei em várias partes. Nesta parte, discutiremos informações gerais, recursos da tecnologia NB-IoT e status no início de 2019.
O NB-IoT (Internet das coisas de banda estreita) é uma tecnologia de comunicação celular baseada em LTE, projetada para dispositivos estacionários com baixos volumes de dados e baixo consumo de energia. A GSM Association promete que os dispositivos NB-IoT serão baratos e (sob certas condições) poderão funcionar com baterias comuns por até 10 anos. Curiosamente, a associação também descreve o NB-IoT como uma tecnologia criada em pouco tempo em resposta a solicitações de usuários e concorrência de soluções proprietárias semelhantes:
https://www.gsma.com/iot/wp-content/uploads/2018/04/NB-IoT_Deployment_Guide_v2_5Apr2018.pdf
NB-IoT refere-se ao chamado CIoT, IoT celular (na terminologia 3GPP) ou MIoT, IoT móvel (na terminologia GSMA) e é promovido por operadoras móveis e fabricantes de equipamentos relacionados. Banda estreita (banda estreita) Esse tipo de conexão foi chamado em comparação com o LTE "tradicional", que usa bandas de frequência significativamente mais amplas (3, 5, 10, 15, 20 MHz). A largura do canal de frequência NB-IoT é de 200 kHz.
Algumas palavras sobre o CIoT (MIoT)
No momento, o CIoT (MIoT) se ramifica em duas direções: NB-IoT e LTE-M (também chamado eMTC ou LTE Cat.M).
É mais provável que o NB-IoT seja focado em dispositivos estacionários (estacionários), pois a alternância automática entre células (transferência) não é suportada neste modo. Ao mudar para outra célula, o NB-IoT precisará se registrar na rede novamente. Assim, o NB-IoT destina-se principalmente a aplicações como coleta automática de leituras de medidores, sensores, controle remoto da iluminação pública etc. Ao contrário do NB-IoT, outro "ramo" CIoT - LTE-M - suporta troca de células e fornece várias vezes maiores velocidades de recebimento / transmissão.
Vantagens e desvantagens do NB-IoT
Como sempre, as vantagens e desvantagens estão diretamente relacionadas entre si: se chegou a algum lugar, desapareceu em algum lugar. Aqui, listarei-os com apenas alguns comentários e discutiremos os detalhes posteriormente.
Benefícios do NB-IoT
- Baixo consumo de energia dos dispositivos terminais (ao usar os modos de economia de energia PSM e eDRX)
- Grande orçamento de energia da linha de comunicação (GSMA denominada figura 164 dB)
- Teoricamente, cobertura global
- Teoricamente baixo custo de modems (módulos) e serviços de comunicação
Desvantagens da NB-IoT
- Pode haver longos atrasos na comunicação ao usar os modos de economia de energia. O fato é que o dispositivo terminal, enquanto está nos modos de economia de energia, está inacessível do lado da rede (servidor de aplicativos). O atraso máximo ao usar o modo eDRX é determinado pelo período máximo de eDRX, que é 10485,76 segundos, ou seja, quase 3 horas. O atraso máximo ao usar o modo PSM é determinado pelo tempo máximo em que o dispositivo está no modo PSM - 9920 horas, que são 413 dias e 8 horas, ou seja, mais de 1 ano! Os modos de economia de energia são discutidos em detalhes na próxima parte.
- Falta de suporte à mobilidade
- Baixas taxas de recepção e transmissão de dados (veja abaixo)
O desenvolvimento da NB-IoT no mundo e na Federação Russa
Curiosamente, alguns países / regiões preferem o desenvolvimento prioritário de NB-IoT (Europa, China, Rússia), outros - LTE-M (EUA, Canadá). Mas, em geral, existe uma opinião de que em um futuro próximo os dois padrões serão implantados globalmente.
Aqui está um mapa e lançamentos comerciais de redes CIoT de acordo com a GSMA:
Mapa do desenvolvimento de redes NB-IoT e LTE-M no mundo
Dados sobre lançamentos comerciais de redes NB-IoT e LTE-M no mundo
Por alguma razão, a Rússia no cartão GSMA permanece na zona cinza. Ou aguarde a confirmação de lançamentos comerciais?
No entanto, aqui estão alguns comunicados de imprensa interessantes das operadoras móveis russas sobre NB-IoT:
MTS lança tarifa NB-IoT especial para a Internet das coisas
MTS lança cartões SIM NB-IoT para a Internet das coisas
MTS construiu a primeira rede federal da Rússia NB-IoT para a Internet das Coisas
MegaFon introduziu a primeira tarifa na Rússia para gerenciar dispositivos NB-IoT
Beeline apresentou a primeira rede híbrida da Rússia para IoT
A Beeline começou a testar soluções de IoT em Moscou
Tele2, Ericsson e Rostelecom testaram o NB-IoT para serviços de habitação e comunitários em Moscou e São Petersburgo
Quando este artigo foi escrito, surgiram as informações de que a MTS já havia lançado sua rede NB-IoT em operação comercial!
Taxas de dados NB-IoT
Se apenas uma opção NB-IoT foi definida nas especificações do 3GPP Release 13 - Categoria NB1, nas especificações 3 do 3GPP Release 14 apareceram 2 opções: Categoria NB1 e NB2. A categoria de opção NB2 é mais rápida. Para comparar os recursos de NB1 e NB2, a Tabela 1 mostra os tamanhos máximos de blocos de transporte para recepção e transmissão de acordo com a especificação 3GPP 36.306 Release 14:
Tabela 1. Dimensões do bloco de transporte Caterpillar. NB1, NB2 (Versão 14)| Categoria de equipamento | Tamanho máximo do bloco de transporte de recebimento (DL), bit | Tamanho máximo do bloco de transporte por transmissão (UL), bit |
| Categoria NB1 | 680 | 1000 |
| Categoria NB2 | 2536 | 2536 |
A Qualcomm na especificação do chip MDM9206 (usado no módulo N20 ) fornece as seguintes taxas de transmissão no modo Cat. NB1: receber (DL) - 20 kbit / s, transmitir (UL) - 60 kbit / s:
https://www.qualcomm.com/products/mdm9206-iot-modem
Os colegas do MTS fornecem resultados semelhantes para o NB1, mencionando que para a categoria NB2 a velocidade máxima de transmissão / recepção será superior a 100 kbit / s:
https://habr.com/company/ru_mts/blog/430496/
Mas, pelo que entendi, estamos falando de velocidade física no canal de comunicação, respectivamente, a taxa real de transferência de dados será muito menor. Infelizmente, no momento não tenho dados experimentais sobre a velocidade máxima de transmissão no modo NB-IoT.
Intervalos de frequência para NB-IoT na Federação Russa
De acordo com a decisão do SCRC de 28 de dezembro de 2017 (protocolo nº 17-44), https://digital.gov.ru/ru/documents/5875/ , para o NB-IoT, as seguintes faixas de frequência podem ser usadas na Federação Russa:
453-457,4 MHz,
463-467,4 MHz,
791-820 MHz,
832-862 MHz,
880-890 MHz,
890-915 MHz,
925-935 MHz,
935-960 MHz,
1710-1785 MHz,
1805-1880 MHz,
1920-1980 MHz,
2110-2170 MHz,
2500-2570 MHz,
2620-2690 MHz.
Com algumas exceções:
... exceção da operação de RES no modo NB-IoT nas faixas de radiofrequência 453–453,15 MHz e 463–463,15 MHz no território de Moscou e na região de Moscou
Parece que a GKRCH simplesmente permitiu implantar o NB-IoT em todas as faixas de frequência nas quais a implantação de qualquer rede celular foi permitida ...
Mas quais serão usadas em primeiro lugar?
De acordo com dados obtidos de várias fontes, no início de 2019, as seguintes faixas de frequência foram usadas para o NB-IoT (no modo de teste) na Rússia:
- Megafone - banda B8 (UL: 880-915 MHz, DL: 925-960 MHz)
- MTS, Beeline, Tele2 - B20 (UL: 832-862 MHz, DL: 791-821 MHz) e B3 (UL: 1710-1785 MHz, DL: 1805-1880 MHz)
Esses dados são totalmente consistentes com os intervalos de frequência europeus, fornecidos no Guia de implantação do NB-IoT para os requisitos do conjunto de recursos básicos. Versão 2.0 5 de abril de 2018
Assim, no início de 2019, os intervalos reais de NB-IoT para a Federação Russa podem ser considerados: B20, B8 e B3.
De acordo com alguns participantes do mercado, o NB-IoT será implantado principalmente nas faixas de frequência sub-GHz (B20, B8) para fornecer a melhor cobertura.
Será possível enviar / receber pacotes TCP / UDP no NB-IoT da mesma maneira que no GSM, por exemplo?
Você pode! Pelo menos tentamos enviar e receber pacotes TCP / UDP usando os módulos N21 e N20 , e tudo deu certo.
Será possível enviar e receber SMS no NB-IoT?
De acordo com o documento de associação GSM mencionado acima, em abril de 2018, a função SMS não estava incluída no conjunto mínimo de requisitos recomendado pela GSMA para implementação em redes NB-IoT. De acordo com uma pesquisa realizada pela GSMA, apenas algumas das operadoras planejam implementar o SMS no modo NB-IoT no futuro. No entanto, pesquisas sobre esse assunto estão em andamento.
Representantes da Megafon e da MTS confirmaram que, provavelmente, a função SMS no modo NB-IoT estará disponível em suas redes no futuro.
PS O artigo não afirma ser verdade absoluta e pode conter imprecisões. Se você notar imprecisões, deseja compartilhar informações privilegiadas ou apenas expressar sua opinião - seja bem-vindo ao comentar!
Continuação: NB-IoT, Internet das coisas de banda estreita. Modos de economia de energia e comandos de controle.