Créditos Fotográficos: Louis Reed

Os proprietários de empresas e tecnologia em todo o mundo estão a ver como podem utilizar a velocidade de dados de 5 G's com maior rapidez, fiabilidade ultra-alta, latência muito baixa, e outros progressos para transformar as suas organizações digitalmente. Por exemplo, muitas empresas estão a tentar compreender como podem usar e beneficiar de 5G para desenvolver novas automatizações de fábrica, redes de energia auto-curativas, e muitas outras aplicações de IoT. Contudo, concentrando-se apenas em 5G pode estar a perder o facto de que duas tecnologias de rede de Baixa Potência - LPWA - também lhes oferecem oportunidades para desenvolver e lançar novas aplicações de LPC transformadoras.

Estas duas tecnologias LPWA: Narrowband IoT - NB-IoT - e LTE Comunicação Tipo Máquina - LTE-M, também conhecida como eMTC -, geralmente transmitem dados a velocidades mais lentas do que a Long Term Evolution - LTE - e 5G Novo Rádio - 5G NR -. Ainda assim, o seu baixo custo, alta capacidade, baixo consumo de energia, e cobertura abrangente - os Quatro Cs do LPWA - tornam-nos bem adequados para uma vasta gama de aplicações IoT - especificamente aplicações industriais IoT, contendo:

• Aplicações de monitorização remota e manutenção preventiva para purificadores de ar industriais e outro tipo de equipamento industrial;
• Aplicações de monitorização de infra-estruturas para sistemas HVAC, tratamento de água, contadores inteligentes, estruturas civis, parquímetros, e outros tipos de infra-estruturas;
• Monitorização e acompanhamento de bens para ferramentas móveis premiadas e bens sensíveis.

O que é a Norma NB-IoT?

Créditos Fotográficos: Denis Cosmin

A Narrowband IoT ou NB-IoT é uma norma tecnológica de telecomunicações sem fios desenvolvida pela 3GPP. O seu organismo de normalização internacional é responsável por todas as normas significativas de telecomunicações móveis, que incluem as normas 4G como a Longo Prazo - LTE - e as normas 5G como a Nova Rádio 5G - NR -.

NB-IoT utiliza a mesma gama sem fios sub-6 GHz que a tecnologia 4G LTE. Mas, ao contrário das normas 4G LTE e outras normas anteriores de telecomunicações sem fios, NB-IoT - juntamente com LTE - foi criada com a Internet das Coisas em Pensamento.

Tanto o NB-IoT como o LTE-M têm como objectivo apoiar qualquer caso de utilização da Internet das Coisas sem fios que não exija grandes velocidades de dados, mas que exija dispositivos que o sejam:

• Económicos;
• Funcionam durante uma década ou mais utilizando apenas a energia da bateria;
• Ligam-se a redes de telemóveis, mesmo que centenas de dispositivos como ele estejam nas proximidades;
• Ser alcançados em locais rurais remotos, edifícios, ou subterrâneos.

Como é que a NB-IoT aborda os requisitos de casos de uso da loT?

NB-IoT melhora as necessidades de muitos casos de uso da loT pela razão que o tornou:

• Menos custos: NB-IoT utiliza comunicações half-duplex, o que significa que ou o módulo está a transmitir dados ou a estação de base móvel está a transmitir dados - mas nunca ambos. A utilização de comunicações half-duplex - quando combinada com as velocidades de dados mais baixas de NB-IoT e a sua utilização de radiofrequência mais baixa - RF - largura de banda e uma única antena - reduz a dificuldade e, portanto, o custo do equipamento NB-IoT. Estas simplificações reduzem o custo dos dispositivos NB-IoT em até 50% em comparação com os módulos celulares LTE Cat-1 padrão.
  
  
• Consomem menos energia: NB-IoT reduz a energia consumida pelos módulos de borda alimentados por bateria quando transmitem dados em até 75% em comparação com os módulos LTE Cat-1 padrão. Devido a características como o Modo de Economia de Energia - PSM - e Recepção Descontínua Alargada - eDRX, além da capacidade de NB-IoT de aumentar um número significativo de energia utilizada para transmissões curtas de informação. Como resultado, isto permite aos criadores de aplicações IoT construir dispositivos que possam funcionar durante uma década ou mais utilizando a energia da bateria.
  
  
• Proporciona mais capacidade: NB-IoT utiliza transmissão de banda curta, optimização da sinalização, modulação adaptativa, e pedido de repetição automática híbrida - HARQ -, permitindo que até um milhão de dispositivos NB-IoT por quilómetro quadrado se liguem à rede.
  
• Oferece uma melhor cobertura: NB-IoT recorre à repetição extensiva do sinal. Enquanto isto diminui a quantidade de dados NB-IoT e aumenta o seu consumo de energia, a repetição de sinal melhora o alcance do NB-IoT em 5 a 10X em relação a outras tecnologias celulares. Graças à sua maior cobertura, o equipamento NB-IoT pode ligar-se a redes móveis no interior de um edifício, num local remoto, ou mesmo no subsolo.

Existem diferentes versões de NB-IoT?

Créditos Fotográficos: Niclas Illg

Sim. A primeira versão da norma NB-IoT, Cat-NB1, foi introduzida na versão 13 do 3GPP. Esta versão forneceu taxas de dados consideradas rápidas como 26 kilobits por segundo e taxas de dados de pico de até 62 kbps.

A segunda versão chamava-se Cat-NB2 e foi introduzida na versão 14 do 3GPP. Esta versão aumentaria a velocidade de pico de transferência de dados de downlink NB-IoT para 127 kbps e a sua taxa de pico de dados de uplink para 150 kbps. Além disso, a versão 14 do 3GPP ajudou a melhorar a precisão da localização.

Além disso, a versão 14 do 3GPP traz a funcionalidade de restabelecimento do controlo de recursos de rádio - RRC - conexão aos dispositivos NB-IoT. Esta característica permite aos dispositivos NB-IoT transferir a sua ligação móvel de uma célula para outra à medida que a máquina se desloca entre células sem repetir esta transferência se o aparelho experimentar uma falha na ligação de rádio.

Quais são alguns casos de uso da NB-IoT?

A NB-IoT é bem adequada para casos de uso da IoT em que não são necessárias altas taxas de dados, baixa latência, e alta mobilidade. Ainda assim, existe baixo custo, forte cobertura, extensa capacidade, e baixo consumo de energia.

Exemplos de casos de uso tão simples, estático, com poucos dados e baixo consumo de energia incluem:

• Culturas, gado, e outras aplicações de monitorização agrícola
• Combustível, água e outras aplicações de gestão de condutas e tanques
• Estacionamento, gestão de resíduos, iluminação pública, e outras aplicações inovadoras da cidade
• Aplicações de automação doméstica e de edifícios

É a NB-IoT 5G?

Créditos Fotográficos: Sahand Babali

NB-IoT e LTE-M foram inicialmente criadas para a 4G. Contudo, o 3GPP, o grupo de normas responsável pela 5G e pelas normas NB-IoT e LTE-M, tornou a NB-IoT e a LTE-M parte da gama 5G. 

De certa forma, a 3GPP planeia apoiar as únicas normas para casos de utilização de LPWA que requerem baixo custo, baixa potência, alta capacidade, e baixo consumo de energia. Além disso, como NB-IoT e LTE-M podem operar em bandas com tecnologias LTE, também podem trabalhar em bandas com novas tecnologias 5G, como a Nova Rádio 5G - NR -.

Estimativas de NB-IoT para o crescimento?

De acordo com alguns estudos, até 2026, as soluções móveis LPWAN - ou seja, NB-IoT e LTE-M combinadas - serão responsáveis por mais de 60% dos 3,6 mil milhões estimados de ligações de rede de Baixa Potência de Área Larga. Além disso, continuará a ser 40% coberta por não celulares, que LoRa e Sigfox representarão a maioria - cerca de 80% -.

Em Abril de 2019, um relatório mostrou o estado de desenvolvimento da NB-IoT e da LTE-M a nível mundial. Entre a publicação, foram apresentados alguns factos interessantes, como por exemplo:

• 124 redes NB-IoT ou LTE-M - tratadas por 104 operadores - foram implementadas/destacadas
• 141 operadores estavam a investir activamente na tecnologia NB-IoT, em comparação com 116 no ano anterior, incluindo 90 operadores para implementar / implantar comercialmente uma rede NB-IoT, 30 operadores para planear e implementar uma rede NB-IoT, e 21 operadores para testar a tecnologia NB-IoT.

Finalmente, como uma das tecnologias LPWA, NB-IoT oferece a sua vantagem competitiva sobre os seus rivais e responde a aplicações específicas. Normalmente, o que os utilizadores desta tecnologia LPWAN encontram em NB-IoT é a interoperabilidade, escalabilidade, e padronização que conduzem a uma maior flexibilidade, time-to-market, e robustez. Afinal, a banda estreita IoT é uma combinação perfeita para implantações que combinam requisitos de cobertura interior e baixo consumo de energia de dispositivos com números colossais de dispositivos de baixo débito e super-baixo custo.

Além disso, as redes 5G irão homogeneizar todas as redes móveis mais cedo ou mais tarde, à medida que integram canais de baixa e alta velocidade. Mas antes, o verdadeiro desafio é compreender a solução ideal para as suas necessidades sem perder de vista as perspectivas de desenvolvimento futuro, que no caso de NB-IoT parecem mais brilhantes do que nunca.