Detta är en artikelserie i fyra delar. Del 3 av 4.
Del 1: Trådad M-bus och trådlös M-bus (wM-bus)
Del 2: LoRa och LoRaWAN
Del 3: NB-IoT
Del 4: Jämförelse: M-Bus, trådlös M-Bus, LoRaWAN och NB-IoT
Fastighetsägare, BRF-styrelser och tekniska förvaltare står idag inför flera alternativ för att samla in mätdata (värme, vatten, el etc.) i sina byggnader. Traditionella M-Bus (trådad) system har fått sällskap av trådlösa alternativ som Wireless M-Bus, nya IoT-nätverk som LoRaWAN (baserat på LoRa) och NB-IoT. I denna serien av blogginlägg jämför vi dessa kommunikationssätt utifrån teknik, kostnad och användningsområde. Vi besvarar också vanliga frågor – t.ex. skillnaderna mellan Wireless M-Bus och LoRaWAN, LoRa vs LoRaWAN, NB-IoT vs LTE med mera.
NB-IoT (Narrowband IoT) är telekombranschens svar på LPWAN. Det är en radioteknologistandard i licensierade band, utvecklad för att ge en kombination av lång räckvidd och hög energieffektivitet inom IoT. Tekniskt lanserades NB-IoT som en del av 3GPP Release 13 (en del av 4G/LTE-familjen) och ingår nu i 5G-standardportföljen. NB-IoT modulaterar smalbandiga signaler (~200 kHz) och utnyttjar befintlig mobilnätinfrastruktur (basstationer) för att kommunicera. I praktiken innebär detta att en NB-IoT-enhet (t.ex. en vattenmätare med NB-IoT-modem) kopplar upp sig mot mobilnätet precis som en vanlig telefon gör, men på ett mycket strömsnålare och enklare sätt. Varje enhet behöver ett SIM-kort eller eSIM (ofta speciella IoT-SIM) och ett tillhörande dataabonnemang hos en mobiloperatör.
Fördelar: Den uppenbara fördelen är att man slipper bygga egen radioinfrastruktur. NB-IoT använder mobilnätet – har operatören täckning i området så bör ens IoT-enheter fungera direkt. Täckningen för NB-IoT är dessutom ofta utökad jämfört med vanlig 4G; tekniken är optimerad för att nå “inomhus och under jord” genom att använda lägre frekvensband (t.ex. 700–900 MHz) för bra genomträngning. Man talar om ~20 dB bättre link budget än GSM, vilket ger utmärkt inomhustäckning och djup penetration i t.ex. källare och schakt (förutsatt att operatören aktiverat NB-IoT på sin mast). NB-IoT är också skalbart för många enheter med frekventa meddelanden – mobilnätet hanterar uppkopplingen av tusentals noder per cell genom schemalagd access (ingen risk för radiokollisioner som i olicensierade band, då basstationen koordinerar varje enhets sändning). Datahastigheten är högre än för LoRaWAN/Sigfox: en NB-IoT-enhet kan överföra upp till ~50–250 kbit/s och payloads upp till 1600 byte – vilket möjliggör mer data per meddelande (t.ex. månadsloggar, larm eller firmware-uppdateringar över luften). Även fördröjningen (latency) är lägre; NB-IoT kommunicerar i princip i realtid med nätet och kan hantera frekventa dataskick bättre än de flesta andra LPWAN. Dessutom är tekniken tvåvägskommunicerande som standard – man kan när som helst skicka ett nedlänkskommando till en NB-IoT-enhet (givet att den är vaken eller vaknar med jämna mellanrum för att lyssna). Säkerheten är stark, då NB-IoT använder samma kryptering och autentisering som mobilnät (SIM-kortets säkerhetsmodul) – det anses mycket robust mot avlyssning eller intrång. För kommunala eller storskaliga projekt kan NB-IoT vara attraktivt eftersom det är en global standard (stöds av de flesta operatörer världen över), vilket gör lösningen framtidssäker ifråga om standardisering.
Nackdelar: NB-IoT gör en lite annorlunda kostnadsavvägning. Istället för en större engångskostnad (som att köpa en egen gateway) betalar man löpande avgift per enhet till en operatör. Visserligen är IoT-abonnemang ofta billiga (kan röra sig om några kronor per månad per enhet vid stora volymer), men över hundratals mätare blir det en driftskostnad att budgetera för. Man blir också beroende av mobiloperatören – NB-IoT hanteras av mobiloperatörer och är beroende av deras geografiska täckning. Om täckningen brister i ett hus (exempelvis en källare utanför mastens räckvidd) kan man behöva installera en lokal antenn eller i värsta fall stå utan funktion. Man har heller ingen kontroll över nätets livscykel – operatören kan lova långsiktigt stöd, men se på 2G/3G som nu successivt släcks ner: IoT-teknik följer telekomindustrins planer. NB-IoT är ungt men troligen långlivat då det ingår i 5G, dock kan villkor och kostnader ändras. Strömförbrukningen hos NB-IoT-enheter är optimerad (enligt 3GPP ska 10-årsbatteri på ett par AA-celler vara möjligt för vissa användningsfall), men i praktiken drar radiodelen mer ström vid sändning än t.ex. LoRaWAN gör. Ett NB-IoT-modem kan toppa runt 200 mA ström under sändning (beroende på uteffekt), att jämföra med ~20 mA för LoRaWAN vid liknande uteffekt. Det kompenseras delvis av kortare sändtid (högre datatakt) och avancerade strömsparfunktioner (eDRX, PSM), men i svag täckning kan modemet behöva återkoppla och repetera mycket vilket drar mer batteri. Modulelektroniken för NB-IoT är också mer komplex och har högre pris än enklare sub-GHz radiochip – en NB-IoT-modul kostar kanske 100 kr i kvantitet, mot några tior för en wM-Bus- eller LoRa-modul. Slutligen kräver NB-IoT att man koordinerar med operatören om vilka funktioner som stöds (t.ex. vissa operatörer stödjer inte all typ av SMS eller multicast OTA i NB-IoT, osv.), vilket kan ge mindre flexibilitet jämfört med ett eget nät där man styr allt själv.
NB-IoT vs LTE: Det händer att NB-IoT blandas ihop med “vanlig” LTE/4G, men de är inte samma sak. LTE (Long Term Evolution) är den vanliga mobilnätstekniken för smartphones med bredbandshastigheter på licensierat spektrum, medan NB-IoT är en smalbandsvariant inom LTE-familjen specifikt inriktad på IoT-enheter. NB-IoT använder visserligen delar av LTE-systemet (den kan köra i LTE-band eller i skyddskanter av spektrum, och använder liknande basstationsinfrastruktur), men NB-IoT-enheter kan inte nå de höga hastigheterna eller funktionerna en telefon har. Exempelvis stödjer NB-IoT inte röstsamtal eller snabb rörelse mellan celler (roaming är begränsad och handover hanteras delvis annorlunda). Man kan säga att NB-IoT är ett underset av LTE-standarden – 3GPP kallar det ibland för LTE Cat-NB1/NB2. För slutanvändaren innebär det att en NB-IoT-mätare ansluter mot operatörens nät, men endast med de smalbandsfunktioner som behövs för små datamängder och energisnål drift. Så NB-IoT är inte samma sak som “full LTE”, men bygger på samma grundteknik och kräver liksom LTE en operatör med licensierat frekvensband.
Observera:
Informationen i denna artikel är sammanställd i informationssyfte och baseras på tillgänglig kunskap vid publiceringstillfället. Vi strävar efter att vara korrekta och uppdaterade, men vi reserverar oss för eventuella felaktigheter, förändringar i teknik eller externa faktorer som kan påverka innehållets riktighet över tid. För specifika beslut rekommenderar vi alltid att du kontaktar vår tekniska support eller rådgivare.