LoRa vs. NB-IoT: Comparação entre as principais tecnologias LPWAN

Entre as redes de área alargada de baixo consumo (LPWAN), LoRa e NB-IoT são as tecnologias mais avançadas. Ambas as tecnologias têm as suas próprias vantagens e propriedades únicas, permitindo-lhes coexistir e crescer simultaneamente. Este artigo avalia as duas tecnologias e por que elas podem mudar o jogo na próxima década de implementações da IoT.

LPWAN celular vs. não celular

Desde que o conceito de IoT foi concretizado, as tecnologias de comunicação percorreram um longo caminho. A partir de 2G/3G, a IoT e M2M commelecomunicações sempre necessitou de alternativas mais baratas, de longo alcance e sustentáveis. As tecnologias LPWAN respondem a essa necessidade.

Inicialmente, LoRa, Sigfoxe outras tecnologias não celulares foram as primeiras a introduzir a conetividade LPWAN IoT. Em breve, as tecnologias celulares apanharam este vasto mercado inexplorado através de tecnologias como a NB-IoT e a LTE-M. As tecnologias celulares são fornecidas pelos actuais fornecedores de redes celulares e, como tal, são bastante diferentes em termos de especificações técnicas e modelos de negócio.

No entanto, as tecnologias LPWAN celulares e não celulares têm um mercado common a atingir. Há muitas aplicações únicas em que ambos os grupos podem coexistir, exceto no caso das aplicações de sobreposição, em que são aceitáveis ligeiras cedências para acrescentar mais valor à aplicação final.

O que é NB-IoT?

A NB-IoT é uma resposta dos fornecedores de redes celulares às crescentes exigências da IoT/M2M. Internet das coisas em banda estreitaou NB-IoT, é uma tecnologia de rádio adicionada às infra-estruturas LTE especificamente para necessidades de baixa largura de banda e baixo consumo de energia em interiores/exteriores. O NB-IoT é um protocolo licenciado, cuja implementação é normalmente mais cara do que a das tecnologias não celulares.

O NB-IoT é a solução preferida quando existe um grande número de dispositivos a ligar. Oferece uma penetração profunda para fornecer conetividade em espaços interiores ou exteriores, sendo também facilmente implementada aproveitando as infra-estruturas celulares existentes.

A contraparte não celular da NB-IoT: LoRa

A segunda tecnologia que está a liderar a corrida entre as tecnologias LPWAN é LoRa. Como já foi abordado em pormenor, LoRaWAN é uma rede de longo alcance com LoRa como tecnologia de rádio proprietária. Ao contrário da NB-IoT, a LoRaWAN não funciona numa banda celular licenciada, o que a torna uma opção económica.

A LoRaWAN pode ser uma implementação privada ou pública com base na aplicação final, e vários fornecedores de rede podem ajudar um utilizador a implementá-la. Sem a vantagem da arquitetura celular existente, a LoRaWAN pode precisar de esforços iniciais de configuração e planejamento de rede. Além disso, a LoRaWAN tem uma série de outras vantagens sobre a NB-IoT, conforme indicado abaixo.

Diferenças entre LoRa e NB-IoT

Estas tecnologias LPWAN mais dominantes são definitivamente únicas nas suas aplicações e implementações. Segue-se um summário das principais diferenças entre ambas as tecnologias:

1. Ecossistema

A NB-IoT é normalizada por GSMA e 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Estas associações estabelecem um protocolo normalizado para todas as tecnologias celulares e dispositivos de comunicação. Por outro lado, Aliança LoRa é a community que suporta LoRaWAN. LoRa Alliances é uma community de parceiros que trabalham juntos para melhorar LoRa e tornar a tecnologia impactante.

2. Largura de banda

A NB-IoT funciona com uma largura de banda de 200KHz, enquanto a LoRa funciona a 125KHz e 250KHz. A largura de banda destas tecnologias permite-lhes servir aplicações LPWAN.

3. Espectro de frequência

Sendo uma tecnologia LPWAN celular, a NB-IoT opera numa banda de frequência licenciada, ao contrário da LoRaWAN. A LoRaWAN opera na ISM (Industrial, Científica e Médica). Permitindo o livre acesso dos operadores de rede e dos fabricantes de dispositivos IoT.

Ao contrário da utilização de bandas de frequência LTE pela NB-IoT, a LoRaWAN utiliza Frequência 868MHz na Europa, 915MHz frequência na América do Norte, e 433MHz frequência na Ásia.

4. Débito máximo de dados

Neste fator, a NB-IoT supera a LoRaWAN como tecnologia ideal para muitos produtos. A NB-IoT oferece uma taxa de dados de 200 Kbps, enquanto a LoRaWAN, sua concorrente não celular, oferece apenas uma taxa de dados de 50 kbps. Como tal, a NB-IoT pode suportar aplicações IoT de baixa latência muito melhor do que a LoRaWAN.

5. Comprimento da carga útil

Embora ambas as tecnologias permitam mensagens ilimitadas por dia, a capacidade máxima de carga útil de ambas as tecnologias difere substancialmente. A NB-IoT oferece um comprimento máximo de carga útil de 1600 bytes, em comparação com 234 bytes de carga útil máxima com a LoRaWAN.

6. Co1TP14Gama de comunicação

Apesar de uma ideia errada, a tecnologia não celular LoRaWAN oferece um alcance de comunicação superior ao da tecnologia celular NB-IoT. A NB-IoT oferece um alcance de 1km em áreas urbanas e 10km em áreas rurais. A LoRaWAN pode oferecer um alcance de 5 km em áreas urbanas e 20 km em áreas rurais.

7. Suscetibilidade a interferências

O LoRaWAN é bastante immune a qualquer interferência, apesar do longo alcance. No entanto, o caso do NB-IoT não é o mesmo, pois é comprovadamente mais suscetível a interferências de rádio.

8. Taxa de dados adaptável

A LoRaWAn tem uma vantagem única sobre a NB-IoT, pois oferece uma taxa de dados adaptável. O ADR permite que o servidor de rede LoRaWAN controle a taxa de dados, a potência de transmissão e outras caraterísticas de transmissão. O ADR pode otimizar ainda mais o consumo de energia para aplicações IoT.

NB-IoT ou LoRa: qual deve escolher?

Ambas as tecnologias têm diferenças claras, o que as torna adequadas para diferentes aplicações. Para começar, a LoRaWAN oferece menor consumo de energia, baixo custo de implementação e maior duração da bateria. A LoRaWAN oferece todas essas vantagens com a mesma cobertura e largura de banda. Portanto, a LoRaWAN é adequada para sensores de IoT aplicações onde a longa duração da bateria e a communicação são mais importantes.

Quanto à NB-IoT, oferece melhor encriptação de segurança com 3GPP de 256 bits do que a encriptação AES de 128 bits da LoRaWAN. A NB-IoT também oferece menor latência do que a LoRaWAN, o que lhe confere uma vantagem quando se trata de aplicações em tempo real. Essas caraterísticas fazem da NB-IoT uma boa opção para aplicações em que a baixa latência, a segurança e a penetração em ambientes internos podem ser valiosas.

Aqui está diferença entre LoRa e Sigfox se estiver interessado, são também duas tecnologias LPWAN populares no mercado atual.

Como implementar as tecnologias LoRa ou NB-IoT

A implementação de tecnologias celulares e não celulares é bastante diferente. A implementação de tecnologias LPWAN celulares é muito rígida para um utilizador final. Isto deve-se ao facto de a NB-IoT exigir uma infraestrutura de rede celular. Estas redes estão acessíveis ao público através das mesmas torres de telemóveis que 4G/LTE. Não é fácil expandir as torres de telemóveis e isso acarreta custos enormes.

Em contraste com essas limitações de rede do NB-IoT, a LoRaWAN é muito fácil de implantar em redes públicas ou privadas. A infraestrutura LoRaWAN pode ser implementada em ambientes internos ou externos, com base no caso de uso. Além disso, é mais fácil modificar ou ampliar a infraestrutura LoRaWAN conforme necessário ao longo do tempo.

62 países já têm conetividade NB-IoT implementada, enquanto a LoRaWAN está à frente nesta corrida com implementações em 181 países. Diz-se que a LoRaWAN tem mais de 240 milhões de dispositivos de nó e 3,2 milhões de Gateways LoRaWAN no ecossistema. Como tal, as implementações LoRaWAN são mais fáceis, e é possível encontrar orientações ou referências relevantes na community.

Resumo

É seguro assumir que ambas as tecnologias LPWAN proeminentes crescerão de forma espantosa nos próximos anos. Estes desenvolvimentos futuros irão definir o futuro da NB-IoT e da LoRa. Se ainda tiver dúvidas, contacte-nos e ajudá-lo-emos a escolher a solução tecnológica certa para as suas necessidades.