Introdução
Os protocolos de comunicação NB-IoT e LTE-M, que contempla o CAT-M1, já são realidade para milhares de empresas no Brasil. Apontados como o futuro da Internet of Things (IoT) e do Machine to Machine (M2M), eles já ajudam muitas operações a diminuir custos e a aumentar a lucratividade, por meio de transmissão de dados eficiente e moderna.
Neste texto iremos trazer um panorama sobre esses novos protocolos de comunicação para transmissão de dados entre máquinas (M2M) e IoT. Te ajudaremos a entender as características de cada um e suas diversas aplicações como rastreamento de ativos e segurança patrimonial.
A estimativa é de que até 2025 mais de 50 bilhões de dispositivos estejam conectados à internet. Certamente, boa parte dessas máquinas usarão os protocolos de comunicação NB-IoT e LTE-M.
O que são os protocolos NB-IoT e LTE-M?
NB-IoT e LTE-M (ou CAT-M1) são protocolos de comunicação da área de telecomunicações, classificados como protocolos do tipo LPWA – Low Power Wide Area ou, em tradução livre, protocolos para comunicação de dados em grande alcance e com baixo consumo de energia.
Esses protocolos utilizam a rede 4G para transmitir dados, mas são exclusivos para aplicações M2M (machine to machine) e IoT, as comunicações realizadas exclusivamente entre máquinas ou dispositivos IoT em banda estreita. Ou seja, ambos possibilitam trafegar baixas taxas de dados (códigos binários, textos), como é o caso da maior parte de aplicações de telemetria, por exemplo rastreamento de frotas, medidores de energia, medidores de água e de gás, todo tipo de medidores inteligentes, sensores em agricultura de precisão e várias outras aplicações.
A tecnologia NB-IoT tem um alcance bastante grande e altíssima disponibilidade, mas só pode ser acessada por dispositivos compatíveis com essa tecnologia. Na hora de comprar ou trocar os equipamentos de sua empresa, verifique se são compatíveis com o protocolo de conexão NB-IoT.
NB-IoT é uma tecnologia útil para transmitir dados com dispositivos estáticos, como medidores inteligentes de todo tipo, por exemplo, os de energia, gás e água, já o CAT-M1 (também conhecido como LTE-M), é útil para trafegar dados em dispositivos que estarão em movimento, como rastreadores e sensores utilizados em veículos, em máquinas pesadas como as de linha amarela e linha verde, nos setores do agro, florestal e silvicultura, além de várias outras aplicações.
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O que é NB-IoT?
O NB-IoT é um protocolo de comunicação para dispositivos IoT e M2M. Sua principal característica é que ele foi projetado para dispositivos que requerem comunicação de baixa largura de banda e alta eficiência energética, ou seja, consumo muito baixo de energia, e quase que exclusivo para dispositivos estáticos, como sensores e medidores inteligentes.
Imagine a rede elétrica ou de esgoto de uma cidade conectada, por exemplo. Seria inviável trocar todas as baterias dos dispositivos anualmente, ou até mesmo mensalmente. O protocolo de conectividade de dados NB-IoT, nesse cenário, traz a vantagem de só precisar trocar a bateria dos dispositivos após 10 anos.
Principais vantagens do NB-IoT:
- Baixo consumo de energia (até 80% menos), ampliando a vida útil de baterias por mais de 10 anos;
- Redução de despesas operacionais, por exemplo, a troca de baterias e os custos relacionados à esta atividade, como visitas em campo;
- Monitoramento em tempo real da performance de eventos, por exemplo da iluminação ou de temperatura;
- Transmissão de dados em dispositivos estáticos, como em sensores e medidores em geral;
- Excelente alternativa para substituir os planos de dados de seus dispositivos que utilizam a rede 2G, quando ela não estiver mais disponível.
O que é CAT-M1?
O CAT-M1 (também conhecido como LTE-M e LTE Cat-M) é um protocolo de comunicação que transmite dados utilizando a rede 4G e tem como principal diferencial o longo alcance de sinal e a conexão com redes GPRS, as redes de telecomunicação móvel ou celular.
Sendo assim, ele é muito utilizado para casos onde a mobilidade do dispositivo é importante, como na gestão e monitoramento de frotas, rastreamento de veículos, no agro. Também é adequado para transmitir dados em tempo real.
Juntar um bom alcance do sinal, com mobilidade para o dispositivo e com boa eficiência energética transformam o CAT-M1 em um dos protocolos de conectividade M2M/IoT mais versáteis e utilizados do mercado.
É uma alternativa para substituir os planos de dados de seus dispositivos que utilizam a rede 2G, quando ela não estiver mais disponível.
Qual a diferença entre NB-IoT e CAT-M1?
A principal diferença entre o NB-IoT e o CAT-M1 (LTE-M) é mobilidade do dispositivo que utilizará o plano de dados com o protocolo.
Enquanto o NB-IoT é adequado para dispositivos estáticos, o CAT-M1 é adequado para dispositivos que precisam se movimentar.
Se o dispositivo trafegará poucos dados, mas de dispositivo estático, utilize NB-IoT, agora, se o dispositivo estará em movimento, considere o CAT-M1 como opção.
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NB-IoT e o CAT-M1: alcance da conectividade M2M/IoT
Antes de falarmos de cada protocolo, vale a pena explicar algumas características comuns entre os dois. Para começar, tanto o NB-IoT quanto o CAT-M1 são protocolos de telecomunicação que derivam da tecnologia 4G.
A diferença deles para o sinal de 4G que usamos em nossos celulares é que o NB-IoT e o CAT-M1 são exclusivos para aplicações M2M em banda estreita (contrário de banda larga). Eles foram criados com o intuito de trafegar pequenos pacotes de dados, como códigos binários e textos. Por isso, são extensamente utilizados na telemetria e na telemetria avançada.
Devido a sua baixa frequência, o sinal de ambos os protocolos têm alta capacidade de penetração em locais de difícil alcance, e longo alcance. O NB-IoT e o LTE-M chegam a ter uma cobertura de 10 a 50 quilômetros, com apenas uma torre de telefonia. Para você ter uma ideia, em testes realizados pela TIM com NB-IoT, o tráfego de dados alcançou até 100km.
Consumo de energia das tecnologias NB-IoT e o CAT-M1
Outra característica fundamental na hora de falar dos dois protocolos é que ambos são classificados como LPWA – Low Power Wide Area – ou, em tradução livre, protocolos para comunicação em grande alcance e com baixo consumo de energia.
O NB-IoT e o CAT-M1 têm como principal benefício o baixo consumo de energia, aumentando a vida útil de alguns equipamentos por até 10 anos sem a necessidade de troca da bateria. Consequentemente, isso reduz os custos operacionais das empresas com manutenção de bateria.
Esses dois protocolos são complementares às formas de conectividade já existentes no país e podem ajudar a resolver algumas falhas de comunicação que ocorrem nas aplicações de telemetria e de IoT, sobretudo na rede 2G.
Para empresas que precisam de alternativas às redes 2G e 3G, para quando estas forem desligadas no Brasil, os planos de conectividade móvel com protocolos NB-IoT e CATM-1 devem ser considerados.
Resumo: Tabela comparativa dos protocolos para conectividade M2M
A tabela abaixo traz um resumo das principais características de cada protocolo de comunicação que faz parte do ecossistemas de tecnologias para transmissão de dados em banda estreita, narrow band.
| Ecossistema de Conectividade | Protocolo de Comunicação | Tipo de Dispositivo | Consumo de Energia | Largura de Banda | Latência | Taxa Máxima Download | Taxa Máxima Upload | Alcance do sinal de 1 antena |
| NB-IoT | NB-IoT | Estático | Muito baixo | Muito baixa | > 100 ms 10 a 15 s | ~250 kbps | ~250 kbps | Até 10 Km |
| LTE | CAT-1 | Estático ou móvel | Moderado | Até 10 Mbps | 50 – 100 ms | 10 Mbps | 5 Mbps | Até 5 Km |
| LTE-M | CAT-M1 | Móvel | Baixo | Até 1 Mbps | < 50 ms 10 a 50 ms | 1 Mbps | 1 Mbps | Até 10 Km |
É importante notar que as especificações técnicas desses protocolos de comunicação podem variar de acordo com a região do Brasil e as regulamentações locais.
Esta tabela se baseia nas normas estabelecidas pela Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL) para o Brasil. Antes de investir em atualização de tecnologia, novos equipamentos, consulte a Datatem.
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Aplicações e casos de uso do protocolo NB-IoT
Como comentamos anteriormente, o ponto forte do protocolo NB-IoT é oferecer um sinal de longo alcance, com forte penetração de sinal e com uma excelente eficiência energética. Recomenda-se seu uso também para ambientes internos e subterrâneos, como estacionamentos, edifícios, subsolos.
De forma contrária, desaconselha-se utilizar o NB-IoT em dispositivos móveis.
Sendo assim, existem três cenários onde os planos de conectividade com chips NB-IoT são muito recomendados: dispositivos de controle de recursos como medidores de água, gás, eletricidade, em projetos e aplicações de Smart City (Cidades Inteligentes) e em dispositivos de sensoriamento remoto, em todas as situações, é específico para transmitir poucos volumes ou pequenos pacotes de dados. Não transmite dados em tempo real e nem am banda larga.
Em dispositivos de controle de recursos ou utilities, o chip NB-IoT é utilizado para monitorar medidores inteligentes, como os de gás, água e eletricidade. Dessa forma é possível acompanhar, medir e validar esses dispositivos.
Quando falamos em Smart City, ou Cidade Inteligente, o chip NB-IoT promete conectar dispositivos de uma uma cidade inteira, gerando diferentes tipos de dados. Ao conectar sensores nas ruas, máquinas, prédios, tubulações e circuitos elétricos, é possível ter uma noção exata da utilização dos recursos públicos e melhorar a qualidade desses serviços para a população.
Também é possível utilizar chips M2M e IoT com a tecnologia NB-IoT em dispositivos de sensoriamento remoto, como por exemplo em monitores de indústrias e do campo (Agricultura de Precisão). Acessar a qualquer momento dados sobre um sistema de irrigação ou a temperatura de uma máquina, por exemplo, já é uma situação super comum utilizando a tecnologia disponível de chips NB-IoT.
Que tal entender o melhor protocolo e tecnologia para a sua operação?
Na complexidade de cada situação, outras soluções podem fazer sentido para essas e outras aplicações.
Aplicações e casos de uso do protocolo CAT-M1
Se o NB-IoT é o protocolo bastante recomendado para dispositivos estáticos, o CAT-M1 / LTE-M é mais adequado para uso em dispositivos móveis, o que o torna ainda mais versátil.
Como o CAT-M1 tem uma maior largura de banda e menor latência, ele se sai muito bem no uso em interior de edifícios e em locais remotos.
Alguns de seus casos de uso: rastreamento de frota, de máquinas, de animais de estimação, de alarmes e medidores industriais, de monitores de saúde, de smartwatches e até mesmo máquinas de cartão nos pontos de venda (POS).
Um caso já clássico do uso do CAT-M1 é o rastreamento de frota, ajudando a monitorar a rota, o consumo de combustível e a conservação de peças dos veículos. Aliás, o LTE-M mantém sua conectividade mesmo se o dispositivo estiver em alta velocidade nas estradas, até 200km/h.
Também é possível utilizar o CAT-M1 no contexto das Smart Cities, ao monitorar, por exemplo, o sistema de transporte da cidade.
Implementação de NB-IoT e CAT-M1 no Brasil: O Futuro da Conectividade M2M
→ Cobertura Nacional
- NB-IoT: disponível em aproximadamente 98% dos municípios brasileiros.
- CAT-M1/LTE-M: Ampla cobertura e em contínua expansão.
→ Cobertura por Operadoras
- TIM: oferece cobertura NB-IoT em 5.167 municípios (dados de jun/24, fonte Teleco).
- Vivo: conta com 4.006 município com cobertura NB-IoT (dados de jun/24, fonte Teleco).
Importância da Verificação de Cobertura
Antes de investir em soluções de conectividade IoT, é fundamental verificar a disponibilidade de cobertura, de cada tecnologia, na região onde sua empresa utilizará. A Datatem oferece suporte técnico gratuito para auxiliar a sua empresa com isso:
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O mercado IoT brasileiro só tende a crescer com a implementação dos protocolos NB-IoT e LTE-M / CAT-M1. Com o custo- benefício de ambos, as empresas serão estimuladas a desenvolver novas soluções e aplicações dentro dessa área.
Deixe a complexidade com a gente
É um assunto complexo, com muitos detalhes para considerar e analisar, mas não se preocupe, a Datatem oferece Suporte Técnico sem custo adicional, para auxiliar na etapa de seleção do tipo de tecnologia mais adequada para a necessidade de sua empresa.
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Qual a diferença entre o protocolo CAT-M1 e o CAT-1?
A comparação do CAT-M1 com o CAT-1 é interessante, mas, podemos resumir dizendo que o CAT-M1 trouxe ainda mais possibilidades em algumas aplicações de IoT. O protocolo CAT-1 possui uma largura de banda mais ampla que o CAT-M1, o que faz com que sua velocidade de download (10 Mbps) e upload (5 Mbps) sejam maiores. Em compensação, seu consumo energético é maior do que no CAT-M1.
O CAT-M1 veio para trazer mais eficiência energética, trabalhando em uma largura de banda menor. Então, no contexto da IoT, ele tem características e aplicações bem específicas.
Por isso, é importante entender a necessidade de uso em sua operação, para selecionar o tipo de comunicação mais adequado, considerando todos os fatores já mencionados, por exemplo: o quesito eficiência energética é importante para o projeto? Ou uma largura de banda maior é necessária?
Levar em consideração o consumo de energia necessário, a quantidade de dados que serão transmitidos, velocidade de transmissão necessária, entre outros aspectos, facilitará a comparação entre o CAT-M1 e o CAT 1.
Importância de adotar os novos protocolos
Como vimos, cada novo protocolo de comunicação agrega características e possibilidades na aplicação do IoT. Utilizar o protocolo que mais se adequa à sua aplicação é fundamental para o sucesso do seu projeto.
Esses novos protocolos de comunicação estão tornando a conectividade entre máquinas muito mais eficiente. Podemos prever que nos próximos anos, eles substituirão quase que a totalidade das transmissões de pequenos pacotes de dados que acontecem hoje na rede 2G.
Por isso, escolher um protocolo atualizado é fundamental para trazer eficiência na sua aplicação de IoT e telemetria, quando necessário.
Ainda em dúvidas se é possível atualizar seus chips para a tecnologia mais atual? Conte com a Datatem para entender sua demanda e descobrir alternativas mais eficientes para o seu projeto.
Benefícios das tecnologia LTE
→ CAT-1
O CAT-1 é um protocolo bem versátil. Possui uma largura de banda de 20Mhz, possibilitando download de 10 Mbps e upload de 5 Mbps. Também tem compatibilidade em situações de mobilidade. Por isso, sua aplicação é bem variada. Vai desde a telemetria até a transmissão de vídeo, como em câmeras de segurança para videomonitoramento.
→ CAT-M1
O CAT-M1 é um protocolo para transmissão de dados móvel com baixo consumo de energia e tamanho de banda menor (1.4 mHz). Por isso, é utilizado para transferência de arquivos menores.
É usado em caixas automáticos, sensores, sistemas de monitoramento, monitoramento de frota e em muitos outros contextos.
Conclusão
A IoT traz eficiência, praticidade e muitos benefícios para todo tipo de empresa, inclusive a sua. Escolher o protocolo de comunicação mais adequado para conectar sua rede M2M é fundamental para assegurar a qualidade da conectividade, além de não investir mais do que o necessário.
A Datatem se consolidou como líder nacional no fornecimento de chips com conectividade CAT-1, CAT-M1 e NB-IoT com APN Privada própria e plataforma de gestão.
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