Kommunikationssätt för fastighetsmätning 3 av 4

Kommunikationssätt för fastighetsmätning: NB-IoT

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, LoRaWAN och Mioty
Del 3: NB-IoT
Del 4: Jämförelse: M-Bus, trådlös M-Bus, LoRaWAN och NB-IoT

Fastighetsägare, BRF-styrelser och tekniska förvaltare kan i dag välja mellan flera sätt att samla in mätdata (värme, vatten, el med mera) i sina byggnader. Traditionell, trådad M-Bus har fått sällskap av trådlösa alternativ som Wireless M-Bus, IoT-nätverk som LoRaWAN (baserat på LoRa) och Mioty, samt det mobilnätsbaserade NB-IoT. I den här artikelserien jämför vi kommunikationssätten utifrån teknik, kostnad och användningsområde. Vi besvarar också vanliga frågor, till exempel vad som skiljer Wireless M-Bus från LoRaWAN, LoRa från LoRaWAN och NB-IoT från LTE.

NB-IoT – mobiloperatörernas IoT-nät på licensierat band

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 använder en smalbandig signal (180 kHz, som ryms i en 200 kHz-kanal) och utnyttjar befintlig mobilnätsinfrastruktur (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, så har operatören NB-IoT-täckning i området bör enheterna fungera direkt. Täckningen är dessutom ofta bättre än för vanlig 4G. Tekniken är optimerad för att nå inomhus och under mark, bland annat genom lägre frekvensband (under 1 GHz) och upprepade sändningar. NB-IoT har omkring 20 dB bättre länkbudget än GSM, vilket ger mycket god inomhustäckning i till exempel källare och schakt, förutsatt att operatören har aktiverat NB-IoT i sina basstationer. NB-IoT är också skalbart för många enheter. Basstationen schemalägger när varje enhet får sända, så det uppstår inga radiokollisioner som i olicensierade band, och en cell kan hantera tiotusentals enheter. Datahastigheten är högre än för LoRaWAN och mioty: från några tiotals upp till drygt 100 kbit/s, med meddelanden på upp till cirka 1 600 byte. Det möjliggör mer data per meddelande, till exempel loggar, larm eller firmware-uppdateringar. Tekniken är tvåvägskommunicerande: nedlänkskommandon kan skickas till enheten, men levereras först när den är vaken. Säkerheten är stark eftersom NB-IoT använder samma kryptering och autentisering som mobilnätet, via SIM-kortet. För kommunala eller storskaliga projekt kan NB-IoT vara attraktivt eftersom det är en global 3GPP-standard som stöds av många operatörer, även om täckning och villkor varierar mellan länder och operatörer.

Nackdelar: NB-IoT innebär en annorlunda kostnadsavvägning. I stället för en större engångskostnad (som en egen gateway) betalar man en löpande avgift per enhet till en operatör. IoT-abonnemang är ofta billiga, det kan röra sig om några kronor per månad och enhet vid stora volymer, men med hundratals mätare blir det en driftskostnad att budgetera för. Man blir också beroende av mobiloperatören och dess täckning. Om täckningen brister i ett hus, till exempel i en källare långt från närmaste mast, kan man behöva en extern antenn eller i värsta fall stå utan funktion. Man har heller ingen kontroll över nätets livscykel, vilket syns på 2G- och 3G-näten som successivt stängs ned. NB-IoT har funnits sedan 2016 och ingår i 5G, vilket talar för lång livslängd, men villkor och priser kan ändras. Strömförbrukningen är optimerad: enligt 3GPP:s mål ska batteritider på över 10 år vara möjliga för vissa användningsfall. Radiodelen drar ändå mer ström vid sändning än till exempel LoRa. Ett NB-IoT-modem kan dra 100–250 mA vid full uteffekt (23 dBm), jämfört med ungefär 25–45 mA för en LoRa-radio vid den uteffekt som är tillåten i Europa (14 dBm). Det kompenseras delvis av strömsparfunktioner (PSM och eDRX), men i svag täckning behöver modemet upprepa sina sändningar många gånger, vilket drar mer batteri. Modulerna är också mer komplexa och dyrare än enklare radiochip för sub-GHz. En NB-IoT-modul kan kosta runt 100 kronor i större volymer, mot några tior för en wM-Bus- eller LoRa-modul. Slutligen måste man stämma av med operatören vilka funktioner som stöds, till exempel SMS, energisparlägen eller uppdateringar över luften. Det ger mindre flexibilitet än ett eget nät där man styr allt själv.

NB-IoT vs LTE: NB-IoT blandas ibland ihop med “vanlig” LTE/4G, men de är inte samma sak. LTE (Long Term Evolution) är mobilnätstekniken för smartphones med bredbandshastigheter på licensierat spektrum, medan NB-IoT är en smalbandsvariant inom LTE-familjen som är specifikt inriktad på IoT-enheter. NB-IoT använder delar av LTE-systemet och samma basstationsinfrastruktur. Det kan köras inom ett LTE-band, i skyddsbandet mellan LTE-kanaler eller fristående. NB-IoT-enheter når dock inte de hastigheter eller funktioner som en telefon har. NB-IoT stöder till exempel inte röstsamtal, och enheten byter cell först när den inte är aktiv, så det finns ingen sömlös överlämning mellan celler som för en telefon i rörelse. Man kan säga att NB-IoT är en delmängd av LTE-standarden, och 3GPP kallar det LTE Cat-NB1/NB2. För fastighetsägaren innebär det att en NB-IoT-mätare ansluter till operatörens nät, men endast med de smalbandsfunktioner som behövs för små datamängder och energisnål drift. NB-IoT är alltså 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.