Saat para pelaku industri berupaya menyediakan konektivitas IoT generasi berikutnya, dua standar berbeda telah muncul di bawah rilis 13 3GPP – CAT-M1 dan NB-IoT .
NB-IoT vs Cat-M2
Selanjutnya, pasar menjadi terfragmentasi dan wajar untuk mengatakan bahwa kebingungan berlimpah. Memang, upaya yang dilakukan untuk memajukan setiap standar serta waktu dan uang yang dipertaruhkan mendorong pembuat chip, penyedia perangkat keras, dan jaringan layanan untuk memeriksa dengan cermat setiap opsi. Pertama, mari kita lihat beberapa perbedaan objektif pada bagan di bawah ini.
Parameter
CAT-M1 (CAT-M)
NB-IoT
Bandwidth
1.4MHz
200KHz
Mode Operasi
Dalam-band
In-band, Guard-band, standalone (GSM band)
Mode Dupleks
HD-FDD / FDD / TDD
HD-FDD (TDD sedang didiskusikan)
Laju Data Puncak
375Kbps (HD-FDD), 1Mbps (FDD)
~50kbps untuk HD-FDD (belum diputuskan di 3GPP)
Daya Transmisi UL
23dBm 20dBm
23dBm, daya lebih rendah dalam diskusi
dukungan VoLTE
Akan didukung
Tidak didukung
Dukungan mobilitas
Dukungan mobilitas penuh
Tidak ada mobilitas yang terhubung (hanya pemilihan ulang mode idle)
TTM
Keuntungan 6-9 bulan (perkiraan)
Standar belum final
Beberapa aspek ditunda menjadi R14
Seperti yang bisa kita lihat, Cat M-1 memiliki keunggulan dalam kecepatan data puncak serta waktu-ke-pasar, sementara NB-IoT memiliki fleksibilitas yang lebih besar dalam spektrum yang dapat digunakan dan mode operasi.
Tentu saja, parameter utama yang paling diminati oleh penyedia layanan adalah kinerja, biaya, dan daya. Persepsi pasar saat ini adalah bahwa NB-IoT menawarkan cakupan yang lebih baik, konsumsi daya yang lebih rendah, dan biaya yang jauh lebih rendah. Namun, melihat lebih dekat, lebih kritis pada data menunjukkan bahwa ini bukan realitas teknis. Mari kita pelajari 3 KPI penting ini dari sudut pandang teknis, kata Itay Lusky, direktur senior Pemasaran Produk Strategis di Altair Semiconductor.
Kinerja Cat-M1, Cat-M, NB-IoT, Cat-M2
Maximum coupling loss (MCL) didefinisikan sebagai total maksimum channel loss antara User Equipment (UE) dan port antena eNodeB (eNB) di mana layanan data masih dapat disampaikan. Secara praktis, ini termasuk gain antena, path loss, shadowing, dan gangguan lainnya. Semakin tinggi MCL, semakin kuat tautannya.
Menurut 3GPP, MCL untuk CAT-M1 adalah 155,7 dB sedangkan NB-IoT adalah 164 dB – perbedaan yang luar biasa lebih dari 8 dB. Di permukaan, ini akan menunjukkan keuntungan yang signifikan untuk kinerja NB-IoT. Namun, ini mengejutkan karena menurut Teori Shannon, kapasitas perkiraan SNR yang rendah tidak bergantung pada bandwidth jika noise berwarna putih.
Sebagai hasilnya, kami mengharapkan:
Cakupan serupa di uplink dengan asumsi total daya pancar yang sama
x6 (~8dB) cakupan yang lebih baik untuk CAT-M1 di downlink karena energi sinyal eNB yang masuk x6 lebih besar karena bandwidth yang digunakan lebih besar
Memang, melihat lebih dekat pada definisi skenario referensi mengungkapkan bahwa MCL dalam dua standar didefinisikan menggunakan daya pancar yang berbeda, Angka Kebisingan dan asumsi throughput target, menjadikannya perbandingan yang tidak merata. Hal ini dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
CAT-M1
NB-IoT
Referensi
3GPP 36.888, RP-150492
3GPP 45.820 7A
Tautan Bawah
Uplink
Tautan Bawah
Uplink
Tx Power
46dBm/9MHz
23dBm
43dBm /180kHz
23dBm
Gambar Kebisingan
9 dB
5 dB
5 dB
3 dB
Jika sebaliknya kita menggunakan asumsi yang sama (kekuatan Tx yang sama, Gambar Kebisingan dan throughput target), kita akan melihat bahwa harapan di atas berlaku:di UL kedua standar memiliki cakupan yang sama, dan di DL CAT-M1 memiliki cakupan ~8dB lebih baik daripada NB -IoT.
Dalam praktiknya, ketika kami mempertimbangkan fitur frequency hopping dan turbo/coding yang ada dalam standar CAT-M1, maka keunggulan CAT-M1 semakin terungkap.
Biaya
NB-IoT dianggap memiliki struktur biaya yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan CAT-M1, yang sangat penting dalam produk seperti, pelacak pintar, sensor, dan pengukur pintar.
Diagram modem tipikal di bawah ini akan membantu kami mengevaluasi klaim ini.
Diagram blok menunjukkan blok bangunan umum dari desain modul yang khas. Ini termasuk blok RF (seperti filter, sakelar, PA, rantai transmisi dan penerima, dll.), blok analog transmisi dan penerimaan, pita dasar ("BB"), implementasi protokol penanganan prosesor, memori, blok servis lainnya (kristal, Unit Manajemen Daya - PMU, dukungan eUICC, Jam Waktu Nyata- RTC) dan blok opsional (seperti GPS dan MCU).
Sebagian besar blok, ditandai dengan warna putih, tidak berubah sebagai fungsi standar 3GPP yang digunakan.
Ini berlaku dengan asumsi ada perbandingan antara teknologi (yaitu jumlah pita yang sama, layanan tambahan operator yang sama, kemampuan tambahan yang sama seperti GPS terintegrasi, MCU, dll.).
Blok utama yang diubah antara teknologi adalah Baseband Physical Layer (PHY) yang bertanggung jawab atas Digital Signal Processing (DSP) modem.
Ukuran blok PHY pita dasar dapat dikurangi secara substansial dengan berpindah dari pemrosesan 1.4Mhz ke pemrosesan 200KHz. Namun, mengingat teknologi saat ini, perbedaannya mencapai ~10 sen delta biaya, yaitu ~2% dari harga modul target untuk teknologi 3GPP R13. Kesenjangan itu akan menjadi lebih kecil dalam waktu sekitar 2-3 tahun ketika teknologi menjadi matang dengan mempertimbangkan penyusutan teknologi yang mengikuti hukum Moore.
Singkatnya, NB-IoT memang memiliki keunggulan biaya dibandingkan CAT-M1, namun jauh lebih kecil daripada persepsi industri saat ini.
Daftar ke Webinar Adopsi Global CAT-M1 dan NB1:Pandangan Lebih Dekat
Kekuatan
Konsumsi daya di perangkat IoT terdiri dari konsumsi daya siaga dan aktif.
Konsumsi daya siaga adalah fungsi dari desain dan teknologi yang digunakan, dan pada dasarnya tidak boleh berbeda antara CAT-M1 dan NB-IoT. Konsumsi daya aktif memang berbeda di antara kedua teknologi tersebut. Ini pada dasarnya adalah perkalian kepadatan daya yang ditransmisikan dan panjang transmisi.
Dimulai dengan konsumsi daya aktif DL, CAT-M1 memiliki dukungan throughput yang jauh lebih tinggi (baik x6 dalam bandwidth dan dukungan modulasi lebih tinggi) daripada NB-IoT. Akibatnya, waktu UE untuk menerima data tertentu jauh lebih kecil, sehingga konsumsi daya aktif diperkirakan 50% lebih rendah daripada NB-IoT.
Untuk UL, dalam kondisi saluran yang baik, CAT-M1 memiliki konsumsi daya aktif yang lebih rendah karena dukungan modulasinya yang lebih tinggi. Dalam kondisi saluran terbatas NB-IoT lebih unggul dari CAT-M1 karena dukungan transmisi nada tunggal. Manfaat itu kemungkinan akan ditutup dalam 3GPP R14.
Singkatnya, CAT-M1 memiliki konsumsi daya aktif yang lebih rendah di DL dan UL dalam kondisi saluran yang baik. Untuk kondisi saluran terbatas UL, NB-IoT saat ini memiliki nomor daya aktif yang lebih baik.
Kesimpulan
Baik CAT-M1 dan NB-IoT sedang dikejar secara agresif untuk menjadi solusi konektivitas de-facto untuk produk IoT. Meskipun kedua standar berjalan dengan baik dalam skenario yang berbeda, penting untuk tidak mengambil persepsi pasar pada nilai nominal, melainkan membandingkan kedua solusi secara merata, semua hal dianggap sama, untuk membuat keputusan teknologi yang tepat.
Kami menganalisis tiga KPI utama termasuk cakupan, biaya, dan konsumsi daya. Sementara persepsi pasar adalah bahwa NB-IoT memiliki keunggulan yang jelas dibandingkan CAT-M1 untuk KPI ini, kami menyimpulkan bahwa CAT-M1 sebenarnya menawarkan keuntungan untuk cakupan dan daya, dan hanya kerugian biaya minimal jika dibandingkan dengan NB-IoT.
Platform masa depan yang mendukung CAT-M1 dan NB-IoT pada akhirnya memungkinkan penyedia untuk melakukan lindung nilai terhadap taruhan mereka, tetapi sampai saat itu sangat penting untuk memahami data teknis dan mempertimbangkan nilai tambah yang sebenarnya sebelum memilih.
Penulis blog ini adalah Itay Lusky, direktur senior Pemasaran Produk Strategis di Altair Semiconductor
Tentang Penulis:
Itay Lusky adalah direktur senior Pemasaran Produk Strategis di Altair Semiconductor, penyedia terkemuka chipset LTE mode tunggal. Portofolio Altair mencakup spektrum lengkap kebutuhan pasar seluler 4G, mulai dari aplikasi video-centric supercharged hingga daya sangat rendah, IoT dan M2M berbiaya rendah. Altair telah mengirimkan jutaan chipset LTE hingga saat ini, yang digunakan secara komersial di jaringan LTE tercanggih di dunia.
