Tecnologia de rádio licenciada vs. não licenciada

Fonte: Pixabay

Ao desenvolver dispositivos para a Internet das Coisas, a questão de quais padrões de conectividade de IoT devem ser implementados, é muitas vezes levantada. Embora os padrões não licenciados, como LoRa ou SigFox, possam ser implementados de forma independente e sem a necessidade de pagar taxas adicionais a uma operadora de rede móvel, eles não têm as mesmas vantagens que os padrões licenciados, como 2G, 3G, 4G ou mesmo 5G, NB-IoT ou LTE-M.

Este artigo é o primeiro de três sobre a conectividade da IoT e a escolha de padrões. Queremos enfatizar os padrões de tecnologia de rádio licenciados e não licenciados e investigar alguns padrões de comunicação comuns para os diferentes casos de uso de LPWA (Low Power Wide Area) para que você entenda melhor o que deve buscar, dependendo do projeto que estiver desenvolvendo.

Tecnologia de rádio licenciada vs. não licenciada

Ao desenvolver dispositivos de IoT para uso móvel ou externo, as tecnologias como o WIFI ou Zigbee estão fora de questão. Estes protocolos foram criados para uma comunicação em ambientes internos e estabelecidos principalmente no campo de soluções domésticas inteligentes para o mercado consumidor. Seu consumo de energia e uso de largura de banda não foram feitos para dispositivos que precisam funcionar em locais remotos ou sem nenhuma fonte de energia externa por um longo período.

Isso praticamente nos deixa com padrões estabelecidos, mas não licenciados, como LoRa ouSigFox (citando apenas dois), ambos utilizando a banda de 868 MHz na Europa. Eles têm grande alcance, mesmo através de edifícios, e são projetados para baixo consumo de energia. Um dos principais motivos para escolher soluções sem licença é poder habilitar de forma independente redes privadas que podem ser implantadas em qualquer lugar. Não é necessária uma operadora externa, pelo menos para as redes LoRaWAn, nem pagamento de taxas ou a existência de contratos com que se preocupar. Mas essa liberdade vem com restrições.

Os padrões livres de licença têm diferenças regionais

Imagine que você deseja comercializar seu produto fora da Europa. As frequências sub-GHz não são harmonizadas em diferentes regiões e estão sujeitas a uma variedade de bandas de espectro. Enquanto a Europa usa a banda de 865-868 MHz, você terá que usar 902-928 MHz nos EUA e 923 MHz na Ásia. Isso traz muito mais complexidade ao planejamento e ao desenvolvimento de seus produtos.

Ciclo de trabalho e restrições de tempo de antena

Não se trata apenas das frequências em si, o problema está nos detalhes: A Europa tem um limite de potência menor que o dos EUA, uma restrição que pode afetar o alcance do seu dispositivo. Além disso, há o ciclo de trabalho em cada uma das sub-bandas que você deve cumprir na Europa. Ela só permite que você fique no ar por 1% em uma hora, ou seja, no máximo 36 segundos a cada 60 minutos. Os EUA, por outro lado, não permitem que você fique no ar por mais de 400 milissegundos para larguras de banda de sinal inferiores a 500 kHz. Portanto, talvez seja necessário utilizar o salto de frequência para que seus dados sejam entregues.

Interferências e confiabilidade regional

A confiabilidade do seu dispositivo em cada uma das diferentes regiões é outro ponto a ser considerado ao optar por redes sem licença. As interferências podem ter um grande impacto na confiabilidade do seu dispositivo. Enquanto na Europa a banda 868 é relativamente livre de interferências, pois muitas outras soluções sem fio operam em 2,4 GHz ou 433 MHz, a banda de 900 MHz dos EUA é significativamente mais barulhenta. Ela tem sido usada para muitos outros dispositivos, como telefones celulares ou monitores para bebês.

Diferenças regulatórias

Há ainda outro obstáculo, os diferentes esquemas regulatórios: nos EUA, por exemplo, a FCC (Federal Communications Commission, Comissão Federal de Comunicações) atua como um órgão certificador que aplica, testa, licencia e cumpre a legislação. Sem a aprovação deles, você não poderá vender seus produtos lá. A Europa também exige que você esteja em conformidade com determinados padrões estabelecidos pelo European Telecommunication Standards Institute (ETSI), mas, ao contrário dos EUA, você pode se certificar por conta própria ou por meio de uma empresa terceirizada de testes.

A necessidade de gateways adicionais

Para que seus dados sejam entregues à nuvem, uma rede LoRaWan requer gateways dedicados adicionais. Hardware adicional significa complexidade adicional e custos mais elevados. Além disso, enquanto a NB-IoT utiliza a cobertura de rede celular disponível, com a LoRa você provavelmente precisará instalar sua própria rede LoRaWan, pois não há cobertura comparável.

Padrões licenciados permitem qualidade igual em todo o mundo

Se estiver considerando um produto global, um produto em que a confiabilidade é crucial, talvez queira considerar a possibilidade de optar pela comunicação celular licenciada. Além dos padrões 2G, 3G e 4G, que foram projetados principalmente para a interação humana ou para fins multimídia, devido ao aumento da largura de banda, há também novos padrões, como o NB-IoT ou o LTE-M, disponíveis especificamente para a comunicação entre máquinas ou dispositivos.

A capacidade de dados do NB-IoT ou do LTE-M é maior do que a do LoRa ou do SigFox. Isso se deve ao já mencionado número limitado de mensagens que podem ser transmitidas por dia, especialmente nas redes europeias. Elas são projetadas principalmente para transportar dezenas de bytes por hora, em vez de kilobytes. Ainda assim, a NB-IoT ou a LTE-M também podem suportar uma vida útil de dispositivo semelhante de até 5 a 10 anos.

Por fim, a comunicação celular licenciada oferece uma tecnologia comprovada com altos padrões de segurança. O espectro de frequência licenciado existente permite maior QoS (Qualidade de Serviço).

Os preços da comunicação licenciada estão se tornando mais atraentes

Com a queda dos preços da comunicação móvel licenciada, ela se torna cada vez mais atraente para os desenvolvedores de IoT. Um dos últimos obstáculos são os diversos e, às vezes, complexos modelos de preços oferecidos por várias operadoras de telefonia móvel. 1NCE desenvolveu o 1NCE IoT Lifetime Flat, um modelo de preço fixo e de baixo custo que permite a conectividade móvel por apenas 10 Euros durante 10 anos, incluindo 500 MB de dados e 250 SMS. Em parceria com a operadora alemã Deutsche Telekom e a China Telecom Global, somos capazes de fornecer conectividade móvel de alta qualidade em mais de 100 países em todo o mundo. O obstáculo das tarifas complexas é um obstáculo do passado.

No entanto, com todas as vantagens que o NB-IoT e o LTE-M trazem em termos de longa duração da bateria, sua disponibilidade ainda está em sua infância, e a cobertura mundial, especialmente em condições de preços iguais, ainda precisa ser melhorada. Felizmente, há outros padrões móveis que podem ser muito úteis nesse meio tempo.

Na Parte Dois: Visão geral dos padrões de rede celular disponíveis

Até agora, comparamos os padrões de tecnologia de rádio licenciados e não licenciados. Na segunda parte de nossa série de três partes no blog, analisaremos mais detalhadamente os padrões de rede celular disponíveis e explicaremos como você pode fazer o melhor uso deles para seu projeto individual de IoT.

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