Qual a diferença entre CAT-M1 e NB-IoT?

Em agosto de 2021, ao escrever um dos meus primeiros artigos aqui nessa rede, fiz a seguinte provocação no título: “IoT só funciona em redes sem fio? Conheça 4 tipos de redes de acesso.”

Nesse artigo, falei um pouco sobre outras tecnologias de acesso para soluções IoT, inclusive redes cabeadas. Não é porque um sensor tem um cabo de dados e acesso a uma tomada de energia elétrica, que isso não pode ser considerado uma solução IoT.

Mas, o destaque nesse artigo é outro: vamos falar de tecnologias de acesso móvel que podem beneficiar bastante o mundo IoT provendo soluções de conectividade que enderecem de maneira mais efetiva as necessidades de banda, mobilidade e desempenho.

Muitas pessoas pensam que habilitar um dispositivo IoT é simples: prover conectividade, integrar a ferramenta que fará a coleta e análise dos dados e seguir o jogo. Porém, existem questões muito relevantes a serem consideradas:

Consumo de energia: muitos desses dispositivos são instalados em locais de difícil acesso e sem uma fonte constante de energia. Portanto, quanto menos consumo, menor a quantidade de trocas de bateria.
Cobertura: alguns dispositivos têm mobilidade durante a sua operação e outros não. Requisitos de velocidade e latência também podem variar. A potência do sinal e consequentemente a cobertura daquela célula também.

Escolher a tecnologia mais adequada pode ser chave na construção do Business Case e seu retorno.

Tipos de rede celular para IoT

As conexões tradicionais em 2G e 3G, usam as redes celulares da mesma maneira que um aparelho convencional ou podem, gastam os mesmos níveis de energia e ocupam mais o espectro que deve ser compartilhado entre todos.

Pensando nisso, com a chegada do LTE ou 4G – no Brasil desde 2013. Foram pensadas tecnologias para se adequarem a realidade de uso desses sensores / atuadores, trazendo mais eficiência tanto para o dispositivo quanto para a rede celular.

Duas tecnologias derivadas do 4G estão em uso crescente no mercado: LTE-M ou CAT-M1 e NB-IoT. Vamos ver um pouco das diferenças entre elas:

NB-IoT

Surgiu no Release 13 do 4G (2015) e como o próprio nome diz – Narrow Band IoT, possui uma largura de faixa bem estreita, o que habilitar seu funcionamento na banda de guarda com espectros adjacentes já que usa apenas 200 kHz.

Essa tecnologia permite trafegar dados em velocidades baixas e com alta latência, podendo não funcionar para todos os casos, porém permite alta economia de energia – o dispositivo pode ficar sem se comunicar com a rede por até 3 horas.

66kbps e uma latência de até 10 segundos não servem para aplicações que necessitam dados em tempo real e grandes volumes, porém podem ser muito úteis, por exemplo, em Smart Metering conectando medidores de água, gás e energia à rede.

Outro ponto a se considerar é que NB-IoT não permite mobilidade, ou seja, serve para equipamentos que não mudam de posição.

NB-IoT – Fonte: IoT Factory

LTE-M ou CAT-M1

Também veio do Release 13 do 4G (2015) com a missão de ser uma alternativa às redes de baixo consumo de energia (LPWAN) que operam em espectro não licenciado – LoRa, Sigfox, etc.

Seu objetivo é transmitir volumes de dados entre com uma velocidade de até 1Mbps de downlink em uma área de cobertura considerável. Além do baixo consumo de energia – seus devices podem ficar em modo standby por até 40 minutos.

Diferente do NB-IoT, o CAT-M1 permite mobilidade, o que pode ser bastante útil em soluções de rastreamento de ativos e pessoas. Também tem suporte a voz, o que nos faz pensar em muitas aplicações como, por exemplo, um médico se comunicando com um paciente que aparenta não estar bem a partir de seu dispositivo wearable.

Dispositivo LTE-M / CAT-M1 – Fonte: Aliexpress

Disponibilidade no Brasil

Segundo dados do site Teleco, existem 4.716 municípios cobertos por NB-IoT e 3.024 com CAT-M1 sendo a TIM o provedor principal de NB-IoT e a Claro de CAT-M1. Não encontrei informações sobre a Vivo, mas o site diz que possui cobertura em ambas as tecnologias. Se tiver algum dado, me envie que complemento aqui.

O que vem por aí com o 5G?

Ainda estamos no início da adoção dessas redes baseadas em 4G. Com a expansão dessa tecnologia ainda em curso e incentivada pelo leilão do 5G, tais redes devem permanecer em operação por muitos anos ainda.

Porém, o 5G já traz em seu padrão algo específico para IoT compondo um de seus 3 principais pilares de evolução: o mMTC – massive Machine Type Communications.

Nesse padrão, a densidade de dispositivos conectados simultaneamente pode chegar a 1 milhão por km² – algo impensável com as aplicações que temos hoje, porém um grande habilitador para aplicações futuras.

Padrão 5G – Fonte: Zhihu

O padrão também fala em melhorias de cobertura, manutenção do baixo consumo de energia mesmo com altas taxas de transmissão. Vamos acompanhar essa evolução.

É um ponto chave em um projeto que envolva IoT entender quais soluções melhor se adequam a sua realidade. Portanto é essencial que a opinião de especialistas em conectividade seja considerada.

Um ponto de atenção…

É fato de que a tecnologia de conectividade trabalha como um grande habilitador de novos casos de uso. Startups surgem a cada minuto buscando endereçar dores gerando mais eficiência operacional e novos modelos de negócio.

Como o uso do espectro é algo particular de cada país, com muitos pontos de convergência, mas sem um consenso total, teremos uma boa variedade de frequências disponíveis e nem todos os dispositivos “gringos” prontos para operar nelas.

Outro ponto de atenção é a mudança nas cadeias de produção. Qualquer interrupção nelas pode significar atrasos relevantes em projetos.

Por fim vem a questão de suporte. Devices locais que sejam compatíveis com a nossa realidade de uso de espectro de frequências, com menor dependência da cadeia global de suprimentos, podem se beneficiar de suporte local, reduzindo o risco de projetos inovadores.

Já conhecia essas tecnologias de rede celular dedicadas a IoT?

Publicado originalmente em mauroperiquito.com

Sou Mauro Periquito, Engenheiro de Telecomunicações e Associate Partner na Kyndryl, onde desenvolvo e gerencio projetos de transformação digital para indústria, utilities, mineração, agronegócio e operadoras de telecomunicações. Em minha trajetória profissional tenho como propósito traduzir as necessidades dos clientes em soluções customizadas.

Também atuo em outras frentes como mentor, palestrante, conselheiro consultivo e escrevo diariamente no LinkedIn sobre gestão de pessoas, carreira, inovação e tecnologia, com a missão de trazer uma visão descomplicada sobre a tecnologia. Fui eleito no final de 2022 como Linkedin Top Voice de Tecnologia & Inovação.

Durante minha carreira trabalhei em multinacionais no Brasil, países da América Latina, Espanha, Porto Rico, Emirados Árabes Unidos e Qatar. Em meu tempo livre, sou um grande entusiasta do ciclismo em seus diversos modos, incluindo o cicloturismo.