NB – IoT vs. LTE-M: Darum geht es beim Mobilfunk IoT Buzz
Kurz gesagt ist NB- IoT ideal für Anwendungsfälle mit niedriger Datenrate, die keine hohen Bildwiederholraten erfordern (denken Sie an Smart Metering), während LTE-M hervorragend für Mobilität und Sprache geeignet ist, da es VoLTE-Technologie für Anwendungsfälle wie intelligente Sicherheit unterstützt. Reichweite und Akkulaufzeit sind bei beiden vergleichbar.
Da mobile IoT Technologien wie NB IoT und LTE-M immer beliebter werden, bewegt sich das Internet der Dinge endlich in Richtung einer Mobile-First-Welt.
IoT , auch bekannt als LTE Cat-NB1/NB2 und LTE Cat-M1/M2, sind Technologien, die von der globalen Standardisierungsorganisation 3GPP . Hier ist eine Tabelle, die alle bisher verfügbaren IoT
Finden Sie das Namensschema etwas verwirrend?
Das liegt daran, dass es ist .
ab Version 15 IoT hinzufügt, hilft nicht viel. Hier ist zum Beispiel ein kürzlich veröffentlichtes Poster
Diese Liste der Funktionen war zwar interessant anzusehen, half uns jedoch nicht dabei, eine fundierte Entscheidung darüber zu treffen, welches Mobilfunk IoT -Protokoll für einen bestimmten Anwendungsfall am besten geeignet ist. Daher haben wir uns entschieden, stattdessen ein klareres Bild zu zeichnen.
Lesen Sie weiter, um detaillierte Informationen darüber zu erhalten, wie das Benennungsschema von 3GPP funktioniert und warum dies für unseren ausführlichen Vergleich zwischen zwei der größten Namen im Mobilfunk IoT Spiel wichtig ist: NB- IoT vs. LTE-M.
So funktioniert das Benennungsschema von 3GPP
Auf den Verbrauchermärkten schwärmen die Netzanbieter im Jahr 2020 nur von 5G, aber um einen Sinn für das Mobilfunk IoT zu ergeben, braucht es mehr als „nur“ eine Geschwindigkeitssteigerung oder ein Rebranding.
Da es sich um Mobilfunknetze handelt, ist es wichtig, die Grundlagen des Benennungsschemas von 3GPP zu verstehen und zu verstehen, wie sie ihre Technologien weiterentwickeln.
Ericsson in seiner „Alphabetsuppe“ IoT deutlich hervorhebt
3GPP verwendet das Konzept der „Releases“, um sich auf einen stabilen Satz von Spezifikationen zu beziehen, die für die Implementierung von Funktionen zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet werden können.
Wenn wir uns das Poster oben ansehen, können wir erkennen, dass wir uns derzeit im Anfangsstadium von Release 16 , wobei Release 17 für Juni 2021 geplant ist.
die informell als NB- IoT und LTE-M bekannt sind, wurden 2017 als Teil von Release 13 , zunächst als LTE Cat-NB1 und LTE Cat-M1 (wobei „Cat“ für Kategorie steht, „NB“ für schmalbandig und „M“ steht für Maschine).
Schauen wir uns beide Protokolle nebeneinander an.
NB – IoT vs. LTE-M: Ein detaillierter Vergleich
Bevor wir in den Vergleich einsteigen, finden Sie hier eine kurze Definition beider Protokolle zusammen mit ihren Kategorien der ersten und zweiten Generation.
NB: IoT
Bezugnehmend auf eine Pressemitteilung vom Februar 2016 wird NB- IoT als „ein neues Funkgerät, das der LTE-Plattform hinzugefügt wurde und für das niedrige [Bandbreiten-]Ende des Marktes optimiert ist“ definiert. In ihrem das Mobilfunk-Internet der Dinge erweitern sie dieses Konzept, indem sie einige wichtige NB- IoT Funktionen und -Vorteile hervorheben:
Hinweis: IoT kann mit einer Systembandbreite von nur 200 kHz betrieben werden und unterstützt eine Mindestfrequenz von 200 kHz. Kanalbandbreite von 3,75 kHz. Dies bietet eine unübertroffene Spektrumflexibilität und Systemkapazität in Kombination mit Qualitäten wie energieeffizientem Betrieb und äußerst geringer Gerätekomplexität.
Hinweis: IoT wurde mit Blick auf stationäre Sensoren mit geringem Stromverbrauch entwickelt.
Mit einer etwas höheren Aktualisierungsrate im Vergleich zu IoT -Protokollen wie LoRaWAN NB- IoT perfekt für Anwendungsfälle, bei denen eine entfernte, stationäre Datenkonnektivität erforderlich ist (denken Sie an intelligente Zähler für Kraftstofftanks, intelligente Parkplätze usw.).
Die Latenz ist mit ~1,5/10 Sekunden hoch.
Da bei der Benennung große Verwirrung herrscht, ist es wichtig zu beachten, dass die Cat-NB1/NB2-Kategorien eher schwer fassbar sind (das Navigieren in den 3GPP- Veröffentlichungsdokumenten ist, gelinde gesagt, mühsam), aber für das Verständnis von NB IoT .
Hier ist eine Tabelle, die die Unterschiede zwischen den beiden hervorhebt:
| LTE Cat-NB1 | LTE Cat-NB2 | |
|---|---|---|
| Max. Downlink-TBS | 680 Bit | 2536 Bit |
| Maximale Downlink-Datenrate | ~26 kbit/s | ~80/127 kbit/s |
| Max. Uplink-TBS | 1000 Bit | 2536 Bit |
| Max. Uplink-Datenrate | ~62 kbit/s | ~105/159 kbit/s |
| Positionierung | Zellen-ID | OTDOA, E-CID |
Quelle: Haltian
Wir haben die Tabelle recht übersichtlich gehalten, um keine unnötigen Details hinzuzufügen. Einfach ausgedrückt ist LTE Cat-NB2 eine schrittweise Verbesserung gegenüber LTE Cat-NB1, die eine größere Transport Block Size (TBS) und höhere maximale Datenraten ermöglicht.
Eine weitere große Verbesserung mit LTE Cat-NB2, insbesondere für den Remote-Einsatz, ist die Einführung von OTDOA (Observed Time Difference of Arrival) und E-CID (Enhanced Cell ID), die eine höhere Standortgenauigkeit ermöglichen.
Die größte und begrüßenswerteste Veränderung betrifft jedoch die Mobilität. Cat-NB2 führt die Wiederverbindung im Geräteverbindungsmodus ein, im Gegensatz zu Cat-NB1, bei dem die Wiederverbindung nur im Leerlaufmodus erfolgt und keinerlei mobile Funktionalität möglich wäre.
Erwähnenswert ist auch, dass NB- IoT bereits in vielen Ländern weltweit eingesetzt wird, mit besonderem Schwerpunkt im europäischen Raum:
In den Vereinigten Staaten Verizon eine landesweite NB IoT Netzwerkabdeckung für „mehr als 92 % der US-Bevölkerung“ bereitgestellt, sodass Unternehmen aus einer Vielzahl von Datentarifen für IoT Anwendungen .
LTE-M
LTE-M ist eine Abkürzung für LTE-MTC, wobei „MTC“ für Machine Type Communication . Seit 3GPP Release 13 Enhanced Machine Type Communication gestellt , zu der später die neuere Version LTE Cat-M2 hinzukam.
3GPP direkt zitieren:
Die Hauptkomponenten von LTE-M sind eine Reihe kostengünstiger Gerätekategorien (z. B. Cat-M1 und Cat-M2) und zwei Modi zur Verbesserung der Abdeckung (z. B. CE-Modi A und B). LTE-M wurde entwickelt, um die Gerätekomplexität zu reduzieren und LTE auf dem MTC-Markt mit EGPRS konkurrenzfähig zu machen. Es unterstützt sichere Kommunikation, flächendeckende Abdeckung und hohe Systemkapazität.
LTE-M bietet im Vergleich zu EC-GSM- IoT , NB- IoT und den meisten anderen Technologien im Mobilfunk IoT Bereich eine geringere Latenz und einen höheren Durchsatz. Daher verbraucht es auch mehr Energie und wird nicht in so vielen Netzwerken eingesetzt wie NB- IoT .
Genau wie bei den NB- IoT Kategorien ist es auch wichtig, den Unterschied zwischen den Kategorien von LTE-M zu verstehen: Cat-M1 und Cat-M2 (wir lassen Nicht-eMTC-Technologien wie LTE Cat-0/1 vorerst außen vor).
Hier ist eine kurze Zusammenfassung der Unterschiede zwischen den beiden:
| LTE Cat-M1 | LTE Cat-M2 | |
|---|---|---|
| Sende- und Empfangsbandbreiten | 1,4 MHz | 5 MHz |
| Kanalbandbreite | 6 PRBs | 24 PRBs |
| Max. Downlink-TBS | 2984 Bit | 4008 Bit |
| Maximale Downlink-Datenrate | 1 Mbit/s | ~4Mbit/s |
| Max. Uplink-TBS | 2984 Bit | 6968 Bit |
| Max. Uplink-Datenrate | 1 Mbit/s | ~7 Mbit/s |
Quelle: ScienceDirect
Genau wie LTE Cat-NB2 ist LTE Cat-M2 eine schrittweise Verbesserung, die darauf abzielt, mehr Bandbreite bereitzustellen und gleichzeitig die Komplexität relativ gering zu halten.
Mit 5-MHz-Übertragungs-/Empfangsbandbreiten und vierfachen physischen Ressourcenblöcken (PRBs) unterstützt LTE Cat-M2 höhere Datenraten für schnellere Konnektivität.
Aus Gründen der Zugänglichkeit und einfachen Bereitstellung hat LTE-M in vielen Industrieländern nicht annähernd die gleiche Wachstumsrate wie NB- IoT erlebt (und ist stärker auf den nordamerikanischen Raum konzentriert):
Die Unterschiede zwischen NB- IoT und LTE-M
Basierend auf den vorherigen Definitionen und dem oben gezeigten kurzen Video lassen sich die Unterschiede zwischen NB- IoT und LTE-M wie folgt zusammenfassen:
| NB: IoT | LTE-M | |
|---|---|---|
| Spitzendatenrate | <100 kbit/s | >384 kbit/s, bis zu 1 Mbit/s |
| Latenz | 1,5-10 s | 50-100 ms |
| Stromverbrauch | Am besten bei sehr niedrigen Datenraten | Am besten bei mittleren bis hohen Datenraten |
| Mobilität | Nein für Cat-NB1, begrenzt für Cat-NB2 | Ja |
| Stimme (VoLTE) | NEIN | Ja |
| Antennen | 1 | 1 |
Hinweis: IoT ist optimiert für:
- Verbindungen mit niedriger Datenrate
- Stationärer Einsatz (mit Cat-NB2 für eingeschränkte Mobilität)
- Extrem niedrige Kosten pro Gerät
Andererseits eignet sich LTE-M hervorragend für:
- Datenraten mit hoher Bandbreite
- Mobilität (Asset-Tracking, Fahrzeuge usw.)
- Sprachkonnektivität durch VoLTE-Technologie
Dies ergibt ein Bild, bei dem sich NB- IoT am besten für kostengünstige industrielle und infrastrukturbezogene Anwendungsfälle eignet, während LTE-M ideal für Unternehmenskunden ist, die an Transport und Logistik, einschließlich Lieferkettenverfolgung, interessiert sind.
Hier sind einige der besten Anwendungsfälle für jedes Protokoll:
| Anwendung | NB: IoT | LTE-M |
|---|---|---|
| Intelligente Städte | Stationäre Anwendungen mit geringem Bandbreitenbedarf wie intelligentes Parken, Lärm- und Schadstoffüberwachung, Abfallmanagement und intelligente Verkehrsüberwachung. | Anwendungen mit hohen Downlink-Anforderungen und/oder Sprachunterstützung wie Straßenbeleuchtung, Verkehrsmanagement, Paniktasten und SOS-Stationen mit optionaler Sprachunterstützung. |
| Intelligente Landwirtschaft | Stationäre Anwendungen mit geringem Bandbreitenbedarf wie Wetterstationen, Bodenfeuchtigkeit/-temperatur und -feuchtigkeit sowie andere Umweltanwendungen. | Anwendungen mit hohen Downlink-Anforderungen und/oder Mobilität wie intelligente Bewässerung, HVAC-Steuerung in Tierställen und Lebendtierverfolgung. |
| Logistik und Transport | Halbstationäre Anlagen wie gewerbliche Kühlgeräte (Eis, Getränke usw.) und Logistikgeräte vor Ort (Regale, Wagen, Aufzüge und andere Lagermaschinen). | Persönliche Tracking-Anwendungen (Autos, Fahrräder, Haustiere, Kinder), Flottenüberwachung (insbesondere LKWs) und instationäre Vermögenswerte wie Logistikausrüstung (Fracht, Kisten, Paletten usw.). |
| Industrie und Fertigung | Stationäre Maschinen mit niedrigen Datenraten für Prozessvariablen, die sich indirekt auf Produktion oder Qualität auswirken, Überwachung von Industrieanlagen und Energieüberwachung. | Maschinen mit höheren Bandbreitenanforderungen für Prozessvariablen, die sich direkt auf Produktion oder Qualität auswirken, IoT gateway sind mit SPS zur Tags- und Arbeiterüberwachung verbunden. |
Wie der Markt auf NB- IoT und LTE-M reagiert
Seit Release 13 haben Netzbetreiber zahlreiche Neuerungen für ihre Infrastruktur eingeführt und unterstützen teilweise sowohl NB- IoT als auch LTE-M.
Hier sind einige Statistiken aus dem GSA „Global Ecosystem and Market Status“ (veröffentlicht im April 2019 und wahrscheinlich bald aktualisiert):
- 141 Betreiber investieren aktiv in NB- IoT -Netzwerke, von denen 90 vollständig implementiert und bereit für die kommerzielle Nutzung sind.
- 60 Betreiber nutzen stattdessen LTE-M-Netze, von denen 34 vollständig ausgebaut und für kommerzielle Zwecke nutzbar sind.
Von April 2018 bis April 2019 haben 29 Länder reine NB- IoT Netze eingeführt, während 2 Länder reine LTE-M-Netze eingeführt haben. Dies zeigt deutlich, dass NB- IoT die führende Technologie unter allen Mobilfunk IoT Kategorien von 3GPP ist.
Hier ist eine Visualisierung von Ländern mit implementierten NB- IoT und LTE-M-Netzwerken:
Aber die Geschichte ist damit noch nicht zu Ende. Der GSA-Bericht liefert uns auch aufschlussreiche Zahlen zum Geräteformfaktor und zur Chipsatzverfügbarkeit:
- Weltweit gibt es derzeit 142 anerkannte Geräte, die alle Varianten von NB- IoT unterstützen, 76 davon unterstützen nur Cat-NB1 (die erste Version von NB IoT ).
- Ebenso unterstützen 134 Geräte LTE-M, 68 davon unterstützen nur Cat-M1.
Mit 24 im Handel erhältlichen Chipsätzen für NB- IoT und LTE-M wird die IoT Landschaft immer vielfältiger und auch für Enthusiasten erschwinglicher.
In Bezug auf den Formfaktor sind Module der beliebteste Hardware-Anwendungsfall für diese Chipsätze, während Asset-Tracker und andere Arten von Hardware weit dahinter „hinken“:
Einige Beispiele für Geräte, die diese Chipsätze unterstützen, sind:
- Das Boron LTE von Particle: ein LTE CAT-M1/NB1-fähiges Entwicklungsboard, das als eigenständiger Mobilfunkendpunkt fungieren kann.
- Der NL-AT2 von NimbeLink: ein Asset-Tracking-Gerät, das Mobilfunkkonnektivität nutzt, um High-End-Überwachungsfunktionen bereitzustellen.
- Das Wio LTE von Seeed: ein Board, das speziell für den Mobilfunk IoT Einsatz entwickelt wurde (sowohl Cat-NB1 als auch Cat-M1).
Unter Berücksichtigung dieser Daten und unter Berücksichtigung der Leistungsunterschiede zwischen NB- IoT und LTE-M liegt die Entscheidung, welches Protokoll verwendet werden soll, ganz bei den Anbietern.
Eine glänzende Zukunft für NB- IoT und LTE-M
Abgesehen von der verwirrenden Namensgebung und dem 5G-Branding sieht die Zukunft sowohl für NB- IoT als auch für LTE-M rosig aus. Prognosen von Statista zeigen, dass NB- IoT LoRa-Technologie direkt widerspricht .
GSMA berichtet, ähnlich wie GSA, dass insgesamt 127 kommerzielle Netze entweder mit LTE-M oder NB IoT (wobei das zweite aufgrund der einfachen Bereitstellung die Führung übernimmt), ein Trend, der keine Anzeichen für ein Ende zeigt.
Was halten Sie in einer zunehmend vernetzten Welt von der Begeisterung für das Mobilfunk IoT ? Lass es uns unten in den Kommentaren wissen und vergiss nicht, den Artikel zu teilen!