Conheça a NB-IoT: a poderosa rede que impulsiona a comunicação entre dispositivos IoT na indústria

Os especialistas prevêem que haverá mais de 27 bilhões de dispositivos conectados à Internet das Coisas (IoT) até 2025. O volume de dispositivos conectados exigirá redes sem fio que possam suportar todos eles. Alguns prevêem que a IoT de banda estreita (NB-IoT) será a melhor opção de rede de área ampla de baixa potência (LPWAN). De qualquer forma, a IoT celular se tornará uma opção de conectividade cada vez mais dominante com o advento do 5G.

O que é IoT de banda estreita (NB-IoT)?

NB-IoT é a sigla para “Narrowband Internet of Things” e significa Banda Estreita para Internet das Coisas. A NB-IoT é uma LPWAN (Low Power Wide Area Network) ou na tradução, redes de grande alcance com baixo consumo de energia e foi desenvolvida para viabilizar a aplicação da Internet das Coisas em maior escala.

A tecnologia do NB-IoT é ideal para projetos que abrangem uma grande área, mas que não demandam um alto volume de transmissão de dados. As cidades inteligentes, por exemplo, utilizam a IoT para funcionar, mas para que estejam 100% conectadas, precisam de uma rede que seja durável, segura e economicamente acessível.

A rede é mais indicada para dispositivos estáticos, como medidores ou sensores fixos em um local e geralmente é utilizada em ambientes em que a conectividade 3G/4G e Wi-Fi, não funciona tão bem, como em estacionamentos, que são espaços muito fechados, e na área rural.

Principais Vantagens

As principais vantagens do uso da NB-IoT são:

• Baixo custo;
• Bateria com maior duração;
• Alta densidade de conexão;
• Melhor cobertura em espaços fechados.

NBI-oT no mundo e no Brasil

Em junho de 2016, a 3GPP, uma organização tecnológica criada por cinco empresas da área de telecomunicações que visa padronizar a tecnologia para redes móveis, finalizou as especificações para a tecnologia NB-IoT.

Em junho de 2019, a TIM ativou a funcionalidade NB-IoT em sua rede comercial 4G em Santa Rita do Sapucaí (MG), onde se localiza o Instituto Nacional de Telecomunicações (Inatel), parceiro da operadora junto com a Ericsson, para o desenvolvimento de soluções em IoT para cidades inteligentes.

Em outubro de 2019, a Tim expandiu a cobertura NB-IoT para mais de 3 mil municípios, incluindo todas as capitais brasileiras.

Aplicações da NB-IoT

Já existem diversas aplicações e usos para NBIoT, confira alguns exemplos a seguir:

• Medição inteligente (eletricidade, gás e água)
• Serviços de gestão de instalações
• Alarmes de intrusão e incêndio para residências e propriedades comerciais
• Aparelhos pessoais conectados que medem parâmetros de saúde
• Rastreamento de pessoas, animais ou objetos
• Infraestruturas inteligentes da cidade, como lâmpadas de rua ou lixeiras
• Equipamentos industriais conectados, como máquinas de solda, compressores de ar, injetoras, extrusoras de plástico, dentre outros

Porque a cobertura NB-IoT está se tornando mais popular? 

O NB-IoT proporciona uma maior vida útil para produtos alimentados a bateria. Em casos onde se precisa coletar pequenas quantidades de informação com pouca frequência, o NB-IoT é a solução perfeita para a aplicação. Oferecendo a capacidade de transmitir dados sem consumir muita largura de banda no momento da transmissão. É isso que faz do NB-IoT a escolha de baixo custo ideal, para aplicações que requerem comunicações com tolerância à latência e com baixo consumo de energia.

Redes Lora e Sigfox

LoRa e Sigfox são concorrentes na rede LPWAN mas cada uma conta com tecnologia e modelo de negócios diferentes.

As duas soluções estão sendo usadas ao redor do mundo em diversos mercados como Smart Cities, arquitetura, agronegócio, saúde ou manufaturas industriais. Vamos lá entender um pouco mais sobre cada uma delas?

Sigfox

Desenvolvida pela empresa francesa que leva o mesmo nome, a Sigfox é uma tecnologia de banda ultra-estreita com infraestrutura parecida às redes de operadoras do celular: ela conta com torres, antenas e servidores de rede necessários para que sua aplicação possa enviar os dados para a nuvem.

Benefícios da rede Sigfox

A principal vantagem da Sigfox é a conexão confiável entre dispositivos a longa distância, mesmo com ruídos e interferências. Isso porque, na hora de se comunicar, os dispositivos conectados através da Sigfox contam com plano B e plano C: eles enviam duas réplicas da mensagem em diferentes frequências e tempo. Esse “backup de mensagem” aumenta a tolerância a interferências e permite que o dado chegue onde precisa por diferentes caminhos.

Os receptores, instalados normalmente a grandes altitudes, são muito sensíveis e permitem que você use chips com potência mais baixa.

Pontos de melhoria da Sigfox

Uma desvantagem dessa tecnologia pode ser o investimento inicial. Não precisamos criar uma rede e gerenciar gateways, mas é necessário instalar as antenas e adquirir hardware: os receptores Sigfox necessitam sensores específicos para transmitir dados através dessa rede e, portanto, onde não tiver cobertura, não é possível criar uma aplicação de IoT usando a rede Sigfox.

Por isso, para fábricas ou empresas menores, o custo-benefício de implementar Sigfox pode não ser tão interessante, já que apenas dispositivos desta rede se beneficiarão com a solução.

Outro ponto negativo é a largura da banda: são apenas 12 bytes de upload por mensagem no limite de 140 envios por dia e, no caso de download, 4 retornos por dia de apenas 8 bytes.

LoRa

Assim como a Sigfox, a LoRa também é uma solução francesa, desenvolvida pela Cycleo, que posteriormente foi adquirida pela Semtech. A tecnologia da LoRa usa o espalhamento espectral com uma faixa ampla (normalmente 125 kHz ou mais) e seu chirp (Chirp Spread Spectrum – CSS), articulado por frequência, utiliza o ganho de codificação para aumentar a sensibilidade do receptor.

A LoRa analisa uma quantidade maior de espectro do que o SigFox (e, portanto, recebe mais interferência). Pela maior largura da banda, a comunicação pela LoRa é afetada com maior quantidade de ruídos em comparação à Sigfox, mas ganha quando a questão é codificação.

A LoRa Alliance promove um padrão aberto para redes baseadas em LoRa, denominadas LoRaWAN. Elas oferecem comunicação entre dispositivos, suporte a criptografia de ponta-a-ponta, mobilidade e serviços de localização.

A LoRa (abreviatura de Long Range, ou área ampla, em português) tem se destacado mundialmente por possibilitar comunicação a longa diståncia (5 km em áreas urbanas e até 50 km em áreas rurais) e pelo baixo consumo de energia em dispositivos conectados a ela, sendo bastante usada em áreas de campo onde a necessidade de recarga de bateria inviabiliza outras tecnologias.

Outra vantagem da LoRa é sua fácil instalação: seus dispositivos normalmente são pequenos e alimentados com pequenas baterias. Não podemos esquecer também do custo da implementação: com LoRa, uma estação base (Gateway) é capaz de reconhecer o sinal de centenas de dispositivos com uma ampla cobertura e por isso o investimento inicial pode ser mais baixo.

Ponto de melhoria da LoRa

Assim como no caso da Sigfox, para implementar LoRa, precisaremos adquirir e instalar antenas de transmissão, além da estrutura completa de IoT.

Outra desvantagem em comum é que a LoRa só se comunica com dispositivos LoRa e não suporta conexões com sistemas que trabalham com outros protocolos, como WiFi, ZigBee e Bluetooth Low Energy (BLE). Apesar da maior distância atendida, a LoRa possui baixa taxa de transmissão de dados.

As redes LoRa são uma boa solução para empresas que precisam contar com sinal em locais com baixa penetração de radiofrequência, como áreas rurais. LoRa beneficia projetos de digitalização do campo, auxiliando em processos de tomada de decisão baseada em dados, aumento de produtividade e redução de perdas.

Como implementar o IoT em sua manufatura

Geralmente há um choque de culturas na implementação de transformação digital. Você conta com fornecedores que oferecem novas tecnologias, e existem maneiras antigas ou diferentes de fazer as coisas em cada organização. Isso cria vulnerabilidades porque é preciso formar e reeducar as pessoas.

É preciso mostrar-lhes a importância da nova tecnologia e como podem utilizar as melhores práticas para se manterem seguras quando a utilizam. Também se deve saber o que se pretende transformar e estabelecer parcerias com fornecedores que possam ajudar na digitalização e segurança.

A Sigmais oferece um modelo de negócio inovador, conhecido como HaaS (Hardware as a Service), que permite às indústrias usufruir de soluções completas de IoT sem a necessidade de criar ou construir uma estrutura própria de energia ou conectividade. Com o HaaS da Sigmais, as indústrias podem adquirir uma solução completa que inclui dispositivos inteligentes, conectividade embarcada e plataforma em nuvem.

A Sigmais, sempre de olho no futuro, já consegue entregar seus dispositivos utilizando NB-IoT, além dos dispositivos com conectividade Sigfox que já faziam parte de seu portfólio.

A participação da Sigmais no setor industrial tem sido significativa, com a empresa oferecendo soluções inovadoras e eficientes para empresas desse segmento. Um exemplo disso são os sensores Sigmeter Pulse e Sigmeter 4 a 20MA, que têm sido utilizados com sucesso em diferentes aplicações industriais.

Se você quer saber mais sobre a Sigmais e suas soluções de IoT, não deixe de ler este artigo e visitar o site sigmais.com.br.