De la máquina de vapor a la línea de producción en fábrica, Las primeras oleadas de la Revolución Industrial remodelaron fundamentalmente la civilización humana.. Hoy, Estamos en la cúspide del próximo cambio que definirá una era. – El auge del Internet de las cosas. (IoT). sin embargo, para que la revolución del IoT realmente se afiance, se requiere un tejido de conectividad confiable – uno que pueda proporcionar una amplia, Cobertura confiable para los miles de millones de sensores y terminales previstos.. Aquí es donde la IoT de banda estrecha (NB-IoT) entra en el marco.
Entonces, ¿qué es exactamente NB-IoT?, ¿Y qué capacidades únicas ofrece este estándar celular de banda estrecha?? ¿Y cómo se relaciona con las opciones de conectividad de IoT existentes?? Vamos a sumergirnos.
¿Qué es la IoT de banda estrecha??
Internet de las cosas de banda estrecha (NB-IoT) es un LPWAN protocolo estandarizado por 3GPP para permitir una amplia gama de nuevos dispositivos y servicios de IoT conectados a celulares.
Ofrece una ruta inalámbrica dedicada optimizada para IoT. Como el nombre sugiere, La IoT de banda estrecha utiliza un ancho de banda muy estrecho, lo que permite una excelente cobertura extendida al tiempo que maximiza la duración de la batería de los dispositivos – Los dispositivos NB-IoT pueden lograr más 10 años de duración de la batería.
Utilizar bandas de espectro con licencia, como bandas 4G LTE, NB-IoT los optimiza exclusivamente para la conectividad IoT. Reestructurando las bandas celulares existentes para el uso de NB-IoT en lugar de requerir nuevas asignaciones de espectro, esta tecnología puede ser implementada rápidamente por los operadores de redes móviles.
Con excelente extensión de cobertura y extrema eficiencia energética, NB-IoT permite que una amplia gama de nuevos dispositivos IoT proporcionen datos enriquecidos con un costo de mantenimiento mínimo, Superar dos barreras clave para la adopción masiva de IoT. El rápido despliegue global ya está en marcha, especialmente en asia, Europa y América del Norte.
Arquitectura de IoT de banda estrecha y cómo funciona
NB-IoT se estandarizó en 2016 por el 3GPP en lanzamiento 13 para operar dentro de bandas de espectro con licencia propiedad de operadores de telefonía móvil. La comunicación entre los dispositivos NB-IoT y la red se produce dentro de una banda estrecha designada de 200 kHz, en comparación con bandas mucho más amplias utilizadas por la conectividad celular estándar.
La arquitectura NB-IoT consta de dispositivos finales. (sensores), estaciones base o puntos de acceso, La red central y los servidores/plataformas de aplicaciones.. Se pueden utilizar componentes opcionales como puertas de enlace para conectar nodos dentro de edificios o bajo tierra cuando el acceso directo no es posible..
NB-IoT tiene tres modos de implementación distintos para maximizar la cobertura en diversas infraestructuras.:
- Dentro de banda – Utiliza bloques de recursos dentro de un operador LTE normal
- Banda de guarda – Utiliza bloques de recursos no utilizados dentro de un operador LTE normal
- Ser único – Utiliza portadora independiente en espectro dedicado
Aprovechando la infraestructura y el espectro celular existentes, NB-IoT proporciona una solución de IoT eficiente respaldada por los principales proveedores de hardware y chipsets a nivel mundial.. Puede coexistir con otras tecnologías celulares como 2G., 3GRAMO, 4GRAMO, LTE-M y 5G a través de sus modelos de despliegue flexible.
¿Cuáles son los beneficios y limitaciones de NB-IoT?
La IoT de banda estrecha ofrece inmensas capacidades de conectividad, pero también presenta algunas limitaciones técnicas.. Comprender tanto las ventajas como las desventajas actuales permite establecer expectativas adecuadamente y tomar una decisión informada sobre cuándo NB-IoT es la mejor opción para una aplicación..
Beneficios de la IoT de banda estrecha
- Bajo consumo de energía– La potencia ultrabaja se logra mediante un ancho de banda de transmisión pequeño y funciones de ahorro de energía de períodos de transmisión inactivos como PSM y eDRX.. Esto admite años más largos de duración de la batería., esencial para dispositivos remotos con acceso limitado a la energía.
- Cobertura y alcance mejorados– Uso de una señal de banda estrecha y retransmisiones de paquetes., NB-IoT logra conectividad confiable en interiores y subterráneos. Su alcance alcanza ~1 km urbano., ~10km rurales – ideal para dispositivos remotos.
- Gran cantidad de conexiones– Una estación base NB-IoT puede admitir más de 50,000 dispositivos simultáneamente mediante una programación eficiente de las ventanas de transmisión y suspensión. Esta escalabilidad admite implementaciones masivas. – vital para redes de IoT a gran escala en toda la infraestructura.
- Bajo costo de dispositivo e implementación– Minimizando la complejidad del dispositivo a solo la conectividad esencial, El hardware NB-IoT cuesta una fracción de los módems 4G/5G. Los planes de datos pequeños también cuestan menos. Sin necesidad de puerta de enlace y aprovechando las bandas existentes, Las implementaciones son mucho más baratas que construir redes LPWAN dedicadas..
Limitaciones de la IoT de banda estrecha
- Menor transmisión de datos– NB-IoT tiene menor ancho de banda y velocidad que LTE-M, falta de capacidad para altas transferencias de datos. No es compatible con aplicaciones de voz/vídeo que exigen un gran rendimiento..
- Latencia más alta– Comparar con 4G y 5G, NB-IoT experimenta más retraso entre los paquetes de datos que se transmiten y reciben. No es óptimo para casos de uso que necesitan tiempo real., comunicación de baja latencia.
- Movilidad limitada del dispositivo– Con ancho de banda bajo y velocidades lentas de enlace ascendente y descendente, NB-IoT es mejor para dispositivos fijos o de muy baja movilidad. Los traspasos rápidos entre celdas de red como 4G-LTE y 5G no se admiten de manera eficiente.
- Menos cobertura global– La implementación de NB-IoT sigue aumentando en muchas regiones del mundo. Actualmente, hay menos acuerdos de roaming para redes NB-IoT que límites móviles para una cobertura mundial perfecta.
¿NB-IoT es seguro o puede ser pirateado?
NB-IoT utiliza el marco de seguridad probado definido por 3GPP para redes LTE. Esto incluye la autenticación mutua entre el dispositivo y la red., Cifrado inalámbrico de datos mediante claves de sesión., y actualizaciones de firmware firmadas. Las estrategias adicionales a nivel de dispositivo, como la protección contra manipulaciones y la detección de anomalías, refuerzan aún más la seguridad..
Otro beneficio del cumplimiento de los estándares 3GPP es que NB-IoT admite tanto los protocolos de seguridad actuales utilizados en las redes celulares como cualquier característica nueva que se agregue en el futuro..
Si bien ninguna tecnología es completamente inmune a la manipulación o la piratería, NB-IoT ofrece sólidas medidas de seguridad estandarizadas a la par de las redes móviles actuales para proteger contra una variedad de amenazas cibernéticas que se extienden hasta los dispositivos de borde de IoT..
Casos de uso y aplicaciones clave de NB-IoT
Con su batería de larga duración, gama expansiva, transferencias de pequeños paquetes de datos, y seguridad fuerte – NB-IoT es una tecnología ideal para conectar sensores, monitores, y actuadores en todos los sistemas de infraestructura para permitir:
Medición inteligente
Lectura remota de gas en tiempo real, Uso de electricidad y agua sin necesidad de controles manuales.. Los conocimientos permiten una mejor conservación de la energía y detección de fugas. El bajo consumo y el alcance mejorado de NB-IoT se adaptan incluso a ubicaciones difíciles.
Ciudades inteligentes
Sensores ambientales para la calidad del aire/agua., monitoreo de sonido, desbordamiento del contenedor de basura, seguimiento de plazas de aparcamiento, monitoreo de infraestructura, e iluminación inteligente que se ajusta según las condiciones ambientales y el flujo de personas.
Monitoreo ambiental
campos agrícolas, ríos, desierto, y las áreas de conservación protegidas pueden ser monitoreadas para determinar las condiciones, operaciones de equipos, intrusiones, etc.. sin una amplia infraestructura de energía o comunicación.
Agricultura inteligente
Sensores de humedad económicos, monitores de equipos, Los probadores de nutrientes del suelo conectados a través de NB-IoT ofrecen una mejor visibilidad para optimizar el riego., fertilizantes, y rastrear cultivos.
Seguimiento y gestión de activos
Las etiquetas NB-IoT asequibles que funcionan con baterías monitorean la ubicación y el estado de los vehículos, maquinaria pesada, artículos de transporte retornables (paletas, contenedores), e infraestructura de activos remotos.
Casas inteligentes
Los sensores monitorean la ocupación de la habitación, temperatura, humedad, ruido, niveles de luz mientras los controladores ajustan el HVAC, Encendiendo, y electrodomésticos automáticamente según las condiciones y patrones de uso para mejorar la comodidad, seguridad y eficiencia energética.
Smart Healthcare
Las bajas necesidades de energía y la conectividad de área amplia de NB-IoT son ideales para mejorar la atención al paciente mediante la monitorización remota durante el tratamiento.. Un sistema de localización de caídas basado en NB-IoT permite una notificación temprana si los pacientes en riesgo intentan ponerse de pie o moverse por sí solos. Se puede alertar al personal de atención para que ayude al paciente con prontitud..
Las aplicaciones se extienden a casi todas las industrias, desde el transporte., a la energía, educación, Al por menor, entre otros. Casi cualquier cosa que necesite conectividad a largo plazo para transmisiones de datos de bajo ancho de banda es una opción potencial para NB-IoT..
Comparaciones entre NB-IoT y otras LPWAN
Si bien existen otras opciones de redes de IoT energéticamente eficientes, NB-IoT combina fortalezas que lo convierten en el competidor líder para una amplia variedad de implementaciones. Aquí comparamos NB-IoT con otras tres tecnologías de redes de área amplia de bajo consumo ampliamente utilizadas. – LTE-M, Sigfox y LoRaWAN:
NB-IoT frente a LTE-M
NB-IoT y LTE-M son tecnologías LPWAN celulares estandarizadas por 3GPP para IoT. sin embargo, LTE-M admite un mayor ancho de banda de 1,4 MHz con velocidades máximas de datos más rápidas de hasta 1 Mbps. LTE-M también permite movilidad total y soporte de voz a diferencia de NB-IoT. Pero la desventaja es que LTE-M consume más energía a pesar de optimizaciones como PSM y eDRX..
En general, LTE-M se adapta a aplicaciones sensibles a la latencia que necesitan mayor ancho de banda, mientras que NB-IoT es ideal para dispositivos estáticos o de movimiento lento que envían pequeñas cantidades de datos que no son críticos en el tiempo.. LTE-M exige pagar regalías a los titulares de patentes, pero NB-IoT evita los costos de entrada al aprovechar el espectro celular existente. Los estándares son complementarios para diferentes casos de uso de IoT. – LTE-M para una comunicación robusta y NB-IoT para una ultraconservación de energía.
NB-IoT frente a LoRa
Las diferencias clave son que NB-IoT opera en espectro celular con licencia como 4G LTE., mientras que LoRa utiliza espectro sin licencia en las bandas ISM. Esto significa que NB-IoT se beneficia de la seguridad y confiabilidad de las redes celulares., mientras que LoRa ofrece más flexibilidad ya que cualquiera puede implementar su propia red LoRa.
NB-IoT también tiene menor latencia y mayor rendimiento que LoRa. sin embargo, LoRa tiene un alcance más largo, menor consumo de energía, y menores costos de módulo. LoRaWAN prioriza minimizar el consumo de energía, logrando hasta 15+ años de duración de la batería.
NB-IoT y Sigfox
Sigfox es otra tecnología LPWAN competidora que utiliza espectro sin licencia en las bandas de radio ISM.. Utiliza modulación de banda ultra estrecha para proporcionar comunicaciones de largo alcance con muy poca energía..
Una diferencia clave entre NB-IoT y Sigfox es que NB-IoT tiene mayor ancho de banda, velocidades de datos más altas, y menor latencia en comparación con Sigfox. NB-IoT puede ofrecer un rendimiento de hasta 250 kbps con latencia inferior a 10s. Sigfox tiene un rendimiento máximo de 100 bps y una latencia típica de 1 a 30 s.. La transferencia de datos tampoco tiene un canal de retorno a los dispositivos..
sin embargo, Sigfox tiene algunas ventajas en términos de simplicidad y cobertura global.. Las redes Sigfox son más fáciles de implementar y ya han logrado una amplia cobertura a nivel mundial.. La cobertura NB-IoT depende de la incorporación de LTE celular, por lo que puede ser más limitada.
| NB-IoT | LTE-M | LoRa | sigfox | |
| Estandarización | 3PPG | 3PPG | Alianza LoRa | ETSI |
| Banda ancha | 200 KHz | 1.4 megahercio | 250 KHz | 100 Hz |
| Frecuencia | Con licencia | Con licencia | No licenciado | No licenciado |
| Rendimiento de datos | < 250 kbps | < 1 Mbps | < 10 kbps | < 100 pb |
| Latencia | Medio | Bajo | Medio | Medio |
| Gestión de Movilidad | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ |
| Cobertura extendida | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| El consumo de energía | Medio-bajo (Más alto que LoRa) | Medio (Más alto que NB-IoT) | Muy bajo | Bajo |
| Redes privadas posibles | No | No | si | No |
| Costo del módulo | $7-12 | $10-15 | $9-12 | $5-10 |
| Costo de la radio | $ | $$$ | $ | $ |
Preguntas frecuentes sobre NB-IoT
¿Se aplica una tarifa por el uso de IoT de banda estrecha??
si – Los planes de datos se compran a proveedores de telefonía móvil similares a los teléfonos inteligentes.. sin embargo, dado el pequeño tamaño de los paquetes, los costos pueden estar muy por debajo $1 por dispositivo mensualmente. Las tarifas varían entre operadores según factores como el número de dispositivos y el uso de datos..
¿NB-IoT se centra en la eficiencia energética??
Absolutamente – 10+ Se puede lograr una duración de batería de un año, lo que permite terminales totalmente operados con batería.. Combinado con una cobertura mejorada, Esto permite aplicaciones que antes no eran posibles..
¿Cuál es la tasa de latencia de las transmisiones de IoT de banda estrecha??
La mayoría de las transferencias de datos se completan dentro de 1-10 segundos. Para necesidades sensibles al retraso bajo 1 segundo, LTE-M es probablemente la mejor opción.
