NB-IoT (Internet de las cosas de banda estrecha) es una tecnología de bajo consumo diseñada para aplicaciones de Internet de las cosas (IoT) y otros requisitos de comunicación de baja velocidad de datos. Utiliza espectro de radiofrecuencia de banda estrecha y técnicas avanzadas de administración de energía para permitir un uso eficiente del espectro disponible y extender la vida útil de la batería de los dispositivos IoT. NB-IoT se basa en la tecnología inalámbrica celular LTE (Evolución a largo plazo) y ha sido estandarizado por el Proyecto de asociación de tercera generación (3GPP) como un estándar de comunicación inalámbrica global para aplicaciones de IoT.

¿Qué es NB-IoT?

NB-IoT es una red de área amplia de baja potencia (LPWAN) tecnología que está diseñada para dispositivos de Internet de las cosas (IoT) y otras aplicaciones que requieren una velocidad de datos baja y una batería de larga duración. Es un tipo de tecnología de red celular que utiliza un espectro de radiofrecuencia de banda estrecha para proporcionar una comunicación segura y confiable para dispositivos IoT.

NB-IoT opera en el espectro con licencia y utiliza modulación avanzada y técnicas de acceso múltiple para permitir un uso eficiente del espectro disponible y admitir una gran cantidad de dispositivos conectados. También utiliza técnicas avanzadas de administración de energía para extender la vida útil de la batería de los dispositivos IoT, lo cual es fundamental para aplicaciones como sensores remotos y otros dispositivos a los que no se puede acceder fácilmente para el mantenimiento o el reemplazo de la batería.

Además de sus capacidades de bajo consumo y largo alcance, el Internet de las cosas de banda estrecha también ofrece seguridad y confiabilidad mejoradas en comparación con otras tecnologías de IoT. Utiliza una infraestructura de red dedicada y mecanismos de señalización robustos para brindar una comunicación confiable, incluso en entornos desafiantes, como áreas urbanas densas o zonas subterráneas profundas.

En general, NB-IoT es una tecnología clave para habilitar el IoT y respaldar el creciente número de dispositivos conectados que se implementan en una amplia gama de industrias, desde la agricultura y la fabricación hasta las ciudades inteligentes y la atención médica.

¿Es seguro NB-IoT?

Debido a que la tecnología subyacente es menos compleja que los módulos celulares convencionales, los OEM pueden diseñar, producir e implementar sus productos más fácilmente.

Las mismas protecciones de seguridad y privacidad probadas y verdaderas de las redes móviles LTE también están disponibles, incluida la compatibilidad con;

• confidencialidad de la identidad del usuario, 
• autenticación de entidad, 
• integridad de los datos, 
• e identificación de dispositivos móviles.

Requisitos del caso de uso de NB-IoT

NB-IoT aborda las necesidades de muchos casos de uso de IoT porque:

• Eficiencia:  NB-IoT utiliza comunicaciones semidúplex, lo que significa que ni el módulo ni la estación base celular pueden transferir datos simultáneamente. Este uso de comunicaciones semidúplex, junto con velocidades de datos de IoT más lentas de NB, el uso de una sola antena y un ancho de banda de radiofrecuencia (RF) más bajo, minimizan la complejidad y, en consecuencia, el costo de los dispositivos de IoT de NB. En comparación con los módulos celulares LTE Cat-1 estándar, estas simplificaciones permiten que los módulos NB-IoT cuesten hasta un 50 % menos.
• Consumo de energía: Gracias a funciones como el modo de ahorro de energía (PSM) y eDRX (recepción discontinua extendida), así como IoT con capacidad NB para optimizar la cantidad de energía utilizada para pequeñas transmisiones de datos, módulos de borde alimentados por batería, puede transmitir datos con hasta 75% menos de energía que los módulos LTE Cat-1 convencionales. Como resultado, los fabricantes de aplicaciones IoT pueden crear dispositivos con una duración de batería de diez años o más.
• Más capacidad: Hasta un millón de dispositivos NB-IoT pueden conectarse a la red por kilómetro cuadrado debido a la utilización de transmisión de banda estrecha, optimización de señalización, modulación adaptativa y solicitud de repetición automatizada híbrida (HARQ).
• Mejor cobertura: Internet de las cosas de banda estrecha hace uso de una gran cantidad de repetición de señal. La repetición de señales grandes mejora la cobertura de IoT de NB entre 5 y 10 veces en comparación con las tecnologías celulares de la competencia. Sin embargo, reduce el rendimiento de datos y aumenta el consumo de energía. Gracias a esta cobertura mejorada, los dispositivos NB-IoT ahora se pueden conectar a redes celulares, incluso si están bajo tierra, dentro de un edificio o en un área rural.

¿Cuánto cuesta NB-IoT?

El costo de Internet de las cosas de banda estrecha puede variar según una serie de factores, incluida la implementación específica, el tipo de equipo e infraestructura utilizados y la escala de implementación. Como tal, es difícil proporcionar una estimación de costos precisa para NB-IoT.

El costo de implementar NB-IoT puede incluir el costo de adquirir e instalar el equipo y la infraestructura necesarios, como estaciones base, antenas y otro hardware. También puede incluir el costo de operación y mantenimiento de la red, así como el costo de comprar o arrendar el espectro necesario.

Además, el costo de NB-IoT también puede depender del tipo de implementaciones, como una red NB-IoT independiente o una red integrada con una red celular existente. El costo también puede variar según la escala de la implementación, ya que las implementaciones más grandes generalmente requieren más equipos e infraestructura.

En general, el costo de implementar NB-IoT dependerá de una variedad de factores y puede variar según la implementación y los requisitos específicos.

¿Es bidireccional NB-IoT?

Sí, NB-IoT es una tecnología de comunicación bidireccional, lo que significa que es compatible con la comunicación de enlace ascendente y descendente.

En la comunicación bidireccional, los datos se pueden transmitir desde el dispositivo a la red (enlace ascendente) y desde la red al dispositivo (enlace descendente), lo que permite una comunicación bidireccional. Esto contrasta con la comunicación unidireccional, donde los datos solo se pueden transmitir en una dirección (ya sea desde el dispositivo a la red o desde la red al dispositivo).

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El Internet de las cosas de banda estrecha utiliza técnicas avanzadas de acceso múltiple, como el acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y el acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), para permitir el uso eficiente del espectro disponible y admitir la comunicación bidireccional. Esto permite que los dispositivos de IoT envíen datos a la red y reciban datos de la red, lo que permite una amplia gama de aplicaciones, como el monitoreo de sensores remotos, el seguimiento de activos y otros casos de uso de IoT.

En general, las capacidades de comunicación bidireccional de NB-IoT son una parte importante de su diseño y permiten una amplia gama de aplicaciones de IoT.

NB-IoT e IoT masivo

En la práctica, con frecuencia escuchará comparaciones entre NB-IoT y LTE-M, aunque estas son las dos opciones que defiende el ecosistema de la industria móvil de fabricantes, proveedores de servicios y operadores de red.

Suponga que nunca ha oído hablar de LPWAN o alguien más lo describió como nuevo. En ese caso, no se debe a que se incluya en una nueva categoría de comunicaciones IoT inalámbricas, sino a que las redes LPWA celulares finalmente se implementaron en muchas regiones después de un largo retraso causado principalmente por varias tecnologías competidoras que se propusieron y el negocio. decisiones tomadas por la industria móvil.

Massive IoT, otro término de la industria que simplemente se refiere a esos "miles de millones" de dispositivos que normalmente transmiten pequeños volúmenes de datos, enviados con frecuencia a intervalos (por lo que no hay transmisión constante, pero de vez en cuando), y con la necesidad de una batería de larga duración como con NB- IoT y otros, a veces también se usan para clasificar LPWAN.

Antes de analizar las especificaciones, los casos de uso, las innovaciones y otros temas, algunas palabras sobre los estándares y la estandarización pueden ser útiles si está interesado en comprender ciertos detalles. El organismo de estandarización de la industria móvil (celular), 3GPP (Proyecto de asociación de tercera generación), utiliza "lanzamientos" numerados en los que los detalles de los nuevos estándares y mejoras se establecen en un momento determinado. Estas actualizaciones incluyen una serie de tecnologías móviles que han desarrollado miembros de la industria móvil.

¿NB-IoT es 5G o 4G?

Internet de las cosas de banda estrecha no se considera una tecnología 4G o 5G. Es una tecnología de red de área amplia de baja potencia (LPWAN) que está diseñada específicamente para aplicaciones de Internet de las cosas (IoT) y otros requisitos de comunicación de baja velocidad de datos.

4G y 5G son tecnologías de red celular que se utilizan para proporcionar banda ancha móvil de alta velocidad y otros servicios de comunicación avanzados a dispositivos móviles como teléfonos inteligentes y tabletas. Estas tecnologías utilizan un espectro de radiofrecuencia de banda ancha y modulación avanzada, y técnicas de acceso múltiple para admitir altas velocidades de datos y admitir una gran cantidad de dispositivos conectados.

Por el contrario, NB-IoT está diseñado para admitir una velocidad de datos baja y una batería de larga duración para dispositivos IoT y otras aplicaciones que no requieren las altas velocidades de datos y las capacidades de 4G o 5G. Utiliza un espectro de radiofrecuencia de banda estrecha y técnicas avanzadas de administración de energía para permitir un uso eficiente del espectro disponible y extender la vida útil de la batería de los dispositivos IoT.

En general, mientras que 4G y 5G se enfocan en brindar servicios de banda ancha móvil de alta velocidad, NB-IoT está diseñado para admitir una amplia gama de aplicaciones de IoT y permitir el crecimiento de IoT.

¿Cuál es la diferencia entre NB-IoT y LTE?

NB-IoT (Internet de las cosas de banda estrecha) y LTE (Evolución a largo plazo) son tecnologías de comunicación inalámbrica, pero están diseñadas para propósitos diferentes y tienen algunas diferencias clave.

El Internet de las cosas de banda estrecha es una tecnología de red de área amplia de baja potencia (LPWAN) que está diseñada específicamente para aplicaciones de Internet de las cosas (IoT) y otros requisitos de comunicación de baja velocidad de datos. Utiliza un espectro de radiofrecuencia de banda estrecha y técnicas avanzadas de administración de energía para permitir un uso eficiente del espectro disponible y extender la vida útil de la batería de los dispositivos IoT.

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Por el contrario, LTE es una tecnología de red celular que se utiliza para proporcionar banda ancha móvil de alta velocidad y otros servicios de comunicación avanzados a dispositivos móviles como teléfonos inteligentes y tabletas. Utiliza un espectro de radiofrecuencia de banda ancha y modulación avanzada, y técnicas de acceso múltiple para admitir altas velocidades de datos y admitir una gran cantidad de dispositivos conectados.

Algunas diferencias clave entre NB-IoT y LTE incluyen:

• Tasas de transferencia de datos: NB-IoT está diseñado para aplicaciones de baja velocidad de datos y puede admitir velocidades de datos de hasta 200 kbps, mientras que LTE puede admitir velocidades de datos de hasta varios cientos de Mbps.
• Espectro: NB-IoT opera en el espectro con licencia, mientras que LTE puede operar tanto en espectro con licencia como sin licencia.
• Rango: NB-IoT tiene un mayor alcance que LTE debido a su uso de un espectro de banda estrecha y técnicas avanzadas de administración de energía.
• Consumo de energía: NB-IoT está diseñado para un bajo consumo de energía y una batería de larga duración, mientras que los dispositivos LTE suelen tener requisitos de energía más altos.

En general, mientras que LTE se enfoca en brindar servicios de banda ancha móvil de alta velocidad, NB-IoT está diseñado para admitir una amplia gama de aplicaciones de IoT y permitir el crecimiento de IoT.

La latencia de NB-IoT

En comparación con LTE-M, el Internet de las cosas de banda estrecha no es tan adecuado para situaciones que requieren una latencia de red muy baja. Debido a esto, no se usa con tanta frecuencia en aplicaciones que necesitan datos casi en tiempo real. En estos casos, LTE-M encaja mejor. Tanto NB-IoT como LTE-M desempeñan un papel en el desarrollo de 5G, donde se necesita una latencia de red extremadamente baja para las aplicaciones que requieren velocidad y, por lo general, son críticas. La elección del estándar de comunicación no es el único factor a considerar aquí.

Además de las diferencias entre NB-IoT y LTE-M en términos de latencia de la red, vale la pena señalar que la computación perimetral y la IoT también pueden desempeñar un papel en el análisis rápido de los datos de los sensores. Edge computing permite que el análisis de datos se realice más cerca de la fuente sin necesidad de comunicación con una nube o un centro de datos.

En cuanto a la latencia de NB-IoT específicamente, normalmente es igual o inferior a 10 segundos, con un rango de 1.6 a 10 segundos. En comparación, LTE-M tiene retrasos de 100 a 150 ms.

La movilidad de NB-IoT

Una diferencia clave entre NB-IoT y LTE-M es que NB-IoT no es completamente compatible con la movilidad, mientras que LTE-M sí lo es. Esto significa que Internet de las cosas de banda estrecha puede no ser tan eficaz en situaciones en las que es necesario el traspaso entre celdas. Sin embargo, ha habido mejoras a esto en 3GPP Release 14, que ha realizado algunas mejoras en las características de NB-IoT. Por el contrario, LTE-M también admite voz.

A pesar de las limitaciones de NB-IoT en términos de movilidad, todavía se usa ampliamente en aplicaciones y casos que involucran activos fijos y dispositivos. Esto es evidente en los tipos de aplicaciones y casos de uso mencionados anteriormente. Es importante tener en cuenta que esto no significa que NB-IoT no se pueda usar para activos y dispositivos móviles, sino que sus capacidades en esta área son limitadas.

Existen aplicaciones NB-IoT del mundo real con rastreadores, servicios de bicicletas compartidas, aplicaciones ambientales con un componente móvil pero bajo rendimiento de datos, logística inteligente y más.

Más específicamente, Internet de las cosas de banda estrecha requiere que el dispositivo vuelva a seleccionar periódicamente la celda mientras está en movimiento, mientras que LTE-M no lo hace. Por lo tanto, es mucho menos apropiado para dispositivos móviles (y la reselección de celdas tiene un impacto en la duración de la batería, ya que consume energía). Los activos fijos, como los medidores inteligentes y las terminales de punto de venta, suelen ser el foco de NB-IoT, aunque no son los únicos. Para una “movilidad fluida real”, LTE-M puede contarse como la tecnología preferida.

NB-IoT frente a LoRa

NB-IoT (Internet de las cosas de banda estrecha) y LoRa (Long Range) son tecnologías de red de área amplia (LPWAN) de baja potencia que están diseñadas para aplicaciones de Internet de las cosas (IoT) y otros requisitos de comunicación de baja velocidad de datos. Ambos utilizan un espectro de radiofrecuencia de banda estrecha y técnicas avanzadas de administración de energía para permitir un uso eficiente del espectro disponible y extender la vida útil de la batería de los dispositivos IoT.

Existen algunas diferencias clave entre NB-IoT y LoRa, que incluyen:

• Espectro: El Internet de las cosas de banda estrecha opera en el espectro con licencia, mientras que LoRa puede operar tanto en espectros con licencia como sin licencia.
• Tasas de transferencia de datos: NB-IoT puede admitir velocidades de datos de hasta 200 kbps, mientras que LoRa puede admitir velocidades de datos de hasta 50 kbps.
• Rango: LoRa tiene un alcance mayor que el Internet de las cosas de banda estrecha debido a su uso de una técnica patentada de modulación de espectro ensanchado.
• Consumo de energía: NB-IoT está diseñado para un bajo consumo de energía y una batería de larga duración, mientras que los dispositivos LoRa suelen tener requisitos de energía más altos.
• Infraestructura de red: El Internet de las cosas de banda estrecha utiliza una infraestructura de red dedicada, mientras que LoRa utiliza una arquitectura de red distribuida con control descentralizado.

En general, aunque tanto NB-IoT como LoRa están diseñados para aplicaciones de IoT de baja velocidad de datos, tienen algunas diferencias clave en su implementación técnica y capacidades.

Las futuras aplicaciones NB-IoT

Para el despliegue generalizado de sensores, los módems asequibles son esenciales. Es necesario mejorar los procedimientos de monitoreo y reporte de diversas variables, como la temperatura y la humedad. La tasa de datos y la latencia deben reducirse para aplicaciones que involucran una gran cantidad de sensores. La afirmación de que NB-IoT aumentaría la eficiencia está respaldada por el hecho de que esta solución puede cumplir con estos estándares. Con dispositivos de un solo tono, los dispositivos de Internet de las cosas de banda estrecha han demostrado que pueden manejar velocidades máximas de datos de capa física tan bajas como 100-200 kbps o incluso mucho más bajas.

También podemos echar un vistazo a otros aspectos de la optimización del dispositivo. Por ejemplo, LTE MBB requiere dos antenas, mientras que los dispositivos NB-IoT solo requieren una sola antena receptora. Por lo tanto, solo se requiere una cadena receptora para el demodulador de relación y banda base.

IIoT y la computación perimetral están ganando terreno en muchas industrias

Un beneficio del ancho de banda estrecho es la dificultad de la conversión de analógico a digital y de digital a analógico, la estimación de canal y el menor almacenamiento en búfer (200 kHz de NB-IoT frente a 1.4 MHz a 20 MHz de otras tecnologías).

Agricultura

Los granjeros tendrán opciones de seguimiento avanzadas gracias a la conectividad de Internet de las cosas de banda estrecha, por lo que un sensor con un módulo u-blox NB-IoT puede enviar una alerta si el movimiento de un animal es inusual. Estos sensores podrían usarse para rastrear las características ambientales, incluida la contaminación, el ruido, la lluvia y las características del suelo, como la temperatura y la humedad.

Medición inteligente

El monitoreo de medidores de gas y agua se puede lograr con NB-IoT utilizando transmisiones de datos diminutas y frecuentes. Los despliegues de medidores inteligentes enfrentan importantes desafíos de cobertura de red. Los medidores aparecen con frecuencia en lugares difíciles, como sótanos, túneles subterráneos o áreas rurales aisladas. Para resolver este problema, NB-IoT tiene una cobertura y penetración sobresalientes.

Ciudades inteligentes

El gobierno local puede usar Internet de las cosas de banda estrecha para administrar el alumbrado público, decidir cuándo se deben vaciar los botes de basura, ubicar espacios de estacionamiento abiertos, vigilar el clima y evaluar el estado de las carreteras.

Apartamentos inteligentes

Los sensores con conectividad NB-IoT pueden gestionar la iluminación y la temperatura y transmitir notificaciones sobre problemas de mantenimiento del edificio. Además, NB-IoT puede servir como conexión de banda ancha de respaldo del edificio. En algunas soluciones de seguridad, los sensores pueden incluso conectarse directamente al sistema de monitoreo mediante redes LPWA, ya que esta configuración es más sencilla de instalar y mantener y más difícil de desactivar para un intruso.

Clientes

La tecnología portátil recibirá conectividad de largo alcance a través de NB-IoT, que es especialmente útil para rastrear personas y animales. Similar a esto, NB-IoT se puede usar para rastrear la salud de personas con enfermedades relacionadas con la edad o crónicas.

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