NB-IoT, LTE-M, Cat-1 bis e Cat-4

O número Cat não é um ranking. Carga, intervalo, mobilidade e bandas de destino decidem o portador. Compare as trocas antes de escolher o módulo.

practitioner · 5 min de leitura · Aula 6 / 7

NB-IoT, LTE-M, Cat-1 bis e Cat-4 são quatro portadores celulares com trocas diferentes em carga, consumo, mobilidade e alcance. O número de categoria descreve a capacidade de pico, não a adequação. Escolha pelo que o dispositivo envia, com que frequência, se ele se move e quais bandas as operadoras de destino usam.

Fatos-chave

  • Cat-4 chega a 150 Mbps de download e 50 Mbps de upload. Cat-1 bis chega a 10 Mbps de download e 5 Mbps de upload.
  • NB-IoT usa um canal de 180 kHz; LTE-M usa 1,4 MHz dentro da grade LTE.
  • NB-IoT é feito para dispositivos fixos; LTE-M, Cat-1 bis e Cat-4 suportam mobilidade.
  • A economia de energia vem de PSM, eDRX e do rádio; o portador sozinho não define a autonomia.

O número Cat não é um ranking

Cat-4 não é melhor que Cat-1 bis, e Cat-1 bis não é melhor que LTE-M. Cada rótulo descreve um equilíbrio diferente entre taxa, consumo, mobilidade e alcance. Um medidor de água e uma câmera precisam de dados celulares, mas pedem coisas opostas ao rádio. Escolher o número mais alto compra consumo e tamanho de módulo que o dispositivo talvez não precise.

Comece pelo tráfego e pela instalação física, não pela categoria. Um dispositivo que envia 40 bytes uma vez por dia de um subsolo tem um perfil diferente de um que sobe uma foto ao detectar movimento. O primeiro pode dormir dias e precisa de alcance profundo. O segundo precisa de capacidade de upload e de uma rede que lide com trocas de célula.

Os quatro portadores lado a lado

As taxas são máximos teóricos da categoria de UE, não uma promessa para uma rede específica; a taxa implantada é menor.
ElementoNB-IoTLTE-MCat-1 bisCat-4
CargaPequena e pouco frequentePequena a moderadaPosições, logs, imagens pequenasImagens, áudio, logs em volume
Intervalo de envioMinutos a diasSegundos a horasSegundos a minutosContínuo ou em rajadas
MobilidadeFixa; sem handoverTrocas de célula suportadasTrocas de célula suportadasTrocas de célula suportadas
ConsumoO mais baixoBaixoModeradoO mais alto
CoberturaMaior alcance em interioresCobertura LTE estendidaCobertura LTECobertura LTE
Taxa de pico (categoria UE, teórica)dezenas de kbps (Cat-NB1 ~26/66 kbps; Cat-NB2 ~127/159 kbps de pico)~1 Mbps de pico (Cat-M1)10 Mbps download / 5 Mbps upload de pico150 Mbps download / 50 Mbps upload de pico
Canal180 kHz1,4 MHzPortadora LTEPortadora LTE
VozNãoVoLTE opcionalVoLTE onde oferecido e se o módulo suportarVoLTE onde oferecido

As taxas de pico vêm da categoria de UE; a taxa implantada depende da operadora, da banda e do sinal.

3GPP TS 36.306: capacidades de acesso rádio de UE

Escolher a partir do perfil de tráfego

Escreva cinco respostas antes de comparar módulos: tamanho da carga, frequência de envio, se o dispositivo se move, fonte de energia e vida útil exigida. Um medidor que envia 40 bytes uma vez por dia, em ambiente interno e com bateria de dez anos aponta para NB-IoT ou LTE-M. Um rastreador que informa a posição a cada 30 segundos em movimento aponta para LTE-M, Cat-1 bis ou Cat-4. Uma câmera que sobe um JPEG ao detectar movimento aponta para Cat-4.

Depois acrescente as restrições que a folha de dados esconde: bandas que o módulo suporta em cada destino, se a operadora certificou aquele módulo, se o roaming é permitido e quanto sono de economia de energia o aplicativo tolera. O buscador de bandas confere o lado de rádio, e a ferramenta EARFCN traduz um número de canal em banda. Se o perfil ficar perto de um limite, faça o protótipo no portador de menor consumo e meça o consumo na caixa real.

Um módulo não cobre todas as bandas que uma rede usa

Um módulo não cobre todas as bandas que uma rede usa
Banda Alcance relativo O que significa
B28 Sim A rede usa
B3 Sim A rede usa
B7 Sim A rede usa
B41 Não A rede usa
n78 Não A rede usa
Módulo de exemplo: B28, B3 e B7 suportadas; B41 e n78 não. Confirme a folha de dados real em cada destino. Fonte: 3GPP TS 36.101 e TS 38.101-1: bandas de operação E-UTRA e NR
Descrição em texto

O módulo de exemplo suporta as bandas de 700, 1800 e 2600 MHz e não suporta 2500 MHz nem 3500 MHz. Uma operadora de destino pode usar qualquer uma delas. O suporte de bandas é uma propriedade do módulo e do projeto de antena, não do rótulo do portador, então confira a variante que você vai enviar.

O que o rótulo de taxa esconde

A categoria é um rótulo de taxa de pico negociada entre o dispositivo e a rede. Os 150 Mbps do Cat-4 pressupõem canal largo, bom sinal e rede limpa. Uma câmera atrás de uma parede verá muito menos. Cat-1 bis com 10 Mbps de download ainda é muito mais do que um relatório de posição precisa, e sua antena única de recepção reduz complexidade e consumo. NB-IoT e LTE-M trocam taxa por alcance e bateria; o valor está em o rádio poder dormir longos períodos e continuar alcançável.

Olhe o upload com o mesmo cuidado que o download. Atualizações de firmware, envio de logs e imagens vão nessa direção, e um dispositivo que parece rápido no papel pode travar em um upload de 5 Mbps. Largura de banda é uma restrição diferente da taxa de pico: NB-IoT cabe em um bloco de 180 kHz, LTE-M precisa de 1,4 MHz e as categorias LTE usam portadoras comuns. Um módulo multimodo pode fazer fallback, mas só se a operadora opera essa rede e certificou o módulo para ela.

Economia de energia e cobertura

A autonomia vem de recursos de rede, não só do rádio. O modo de economia de energia (PSM) deixa o dispositivo dormir horas ou dias e acordar com o contexto mantido. A recepção descontínua estendida (eDRX) alonga o ciclo de paginação para o receptor acordar menos. As duas são negociadas com a rede e precisam ser suportadas pelo módulo e pela operadora. Um sono longo economiza energia mas adiciona latência de despertar, o que importa se o aplicativo precisa de resposta sob demanda.

A cobertura funciona ao contrário. NB-IoT tem o maior orçamento de enlace dos quatro, por isso chega a medidores de subsolo e sensores lacrados. LTE-M adiciona melhoria de cobertura, mas menos que NB-IoT. Um orçamento de enlace no papel não sobrevive a um gabinete metálico, então teste a caixa, a antena e a posição de montagem reais. Se o dispositivo precisa ser alcançável a qualquer momento, meça o caminho de despertar, não só a corrente de repouso.

Vida da rede e roaming

Escolha um portador que as operadoras de destino realmente operam. Implantações de LTE-M e NB-IoT variam por operadora e por mercado, e algumas operadoras não operam nenhum dos dois. Cat-1 bis roda sobre LTE e herda a maior pegada, em troca de mais consumo e módulo maior. Desligamentos de rede adicionam tempo à decisão: um dispositivo projetado em torno do fallback 2G precisa de um plano para o dia em que esse fallback desaparecer, e um módulo certificado só para 2G é um ativo encalhado.

O suporte de roaming também não é uniforme. O roaming LTE-M é mais comum que o de NB-IoT, e mesmo onde existe, regras de roaming permanente podem limitar quanto tempo um perfil estrangeiro pode ficar. Peça a lista de operadoras e bandas por destino, com a data em que foi verificada. Pergunte a qual portador a cotação se refere, porque um módulo multimodo não significa que todos os modos estejam habilitados ou certificados.

Estimar a bateria de um rastreador

O cálculo roda no navegador. Mude o preset ou o intervalo de reporte para ver o que move o resultado.

Estime a duração da bateria de dispositivos LTE-M e NB-IoT pelo intervalo de envio, carga útil e economia de energia.

preset
tracker
Abrir a ferramenta

Experimente: dimensionar um rastreador

Um rastreador informa a posição a cada 60 segundos e funciona com uma bateria de 5.000 mAh. Abra o estimador de bateria com o preset de rastreador e leia a vida projetada. Depois coloque o intervalo em 300 segundos e compare.

O resultado esperado é uma vida mais longa com o intervalo mais lento, porque o rádio acorda menos. Se a mudança for pequena, o tamanho do relatório ou o caminho de despertar pesam mais que o intervalo. Esse é o número para levar à conversa com o fornecedor do módulo.

O que verificar antes de fechar

Peça a lista de mercados e bandas com a data em que foi verificada.

Confira o que aprendeu

  1. Uma câmera sobe um JPEG ao detectar movimento. Qual portador serve e por quê?

    Cat-4, porque a carga de upload e a rajada precisam de capacidade. NB-IoT e LTE-M são feitos para mensagens pequenas e pouco frequentes.

  2. Por que um dispositivo NB-IoT com cinco barras ainda pode ficar lento?

    As barras mostram intensidade de sinal, não capacidade. NB-IoT troca taxa por alcance, e o dispositivo pode estar em um ciclo de sono longo ou dividindo um canal estreito.

  3. O que decide se um módulo pode fazer roaming em um destino?

    O par de operadoras e o acordo de roaming, além do suporte de bandas e da certificação do módulo. O rótulo do portador não decide.

As respostas aparecem sob demanda. Nada é pontuado, armazenado ou enviado.

Perguntas frequentes

Um dispositivo pode suportar vários portadores?

Existem módulos multimodo. O perfil e a implantação da operadora ainda decidem o que fica habilitado e certificado em cada mercado.

Que taxa eu preciso?

Dimensione pela carga e pela cadência, não pela categoria. Um relatório de 50 bytes por hora precisa de poucos kilobits por dia; uma checagem diária de firmware é a carga maior.

NB-IoT faz handover entre células?

NB-IoT é feito para dispositivos fixos. Suporta reseleção de célula, mas não mobilidade contínua enquanto transmite. Um dispositivo que se move fica mais seguro em LTE-M ou Cat-1 bis.

Esses módulos podem fazer roaming?

O roaming LTE-M é mais implantado que o de NB-IoT, e os dois dependem do par de operadoras. Verifique as operadoras de destino e as regras de roaming permanente antes de projetar com um perfil estrangeiro.

Algum deles transporta voz?

NB-IoT não transporta voz. LTE-M e as categorias LTE podem transportar VoLTE onde a operadora oferece, mas voz é um serviço da operadora, não uma propriedade do rótulo de categoria.

Coloque em prática

Informe o tráfego, o destino e a medição necessária; respondemos com o próximo passo.