NB-IoT vs. LTE-M: cómo elegir la red celular para tu proyecto IoT

Un medidor de agua que reporta una vez al día desde un sótano y un rastreador que viaja en un tráiler por la carretera tienen algo en común: ambos son dispositivos de Internet de las Cosas (IoT) que necesitan conectividad barata, con poco consumo de energía y con buena cobertura. Pero sus necesidades son muy distintas, y por eso la industria celular no creó una tecnología para IoT, sino dos: NB-IoT y LTE-M.

En este artículo explicamos de dónde vienen, en qué se diferencian, cómo elegir entre ellas y qué ha pasado con ambas en México.

Mismo origen: 3GPP Release 13

Las dos tecnologías fueron especificadas por 3GPP, el organismo que define los estándares de las redes móviles (LTE, 5G), en el Release 13.¹ Ambas nacieron con los mismos objetivos de diseño: baja complejidad del dispositivo, cobertura extendida y larga duración de batería, además de soportar una gran densidad de conexiones.²

En la nomenclatura de 3GPP, LTE-M aparece como eMTC (enhanced Machine-Type Communication). NB-IoT conserva su nombre: Narrowband IoT.

Al ser estándares celulares, las dos operan en espectro licenciado del operador. Esa es la diferencia principal frente a otras redes de área amplia y bajo consumo (LPWA) que usan bandas libres.

Las diferencias técnicas que importan

Característica	LTE-M	NB-IoT
Ancho de banda del canal	1.4 MHz	200 kHz (180 kHz útiles)
Subportadoras OFDM	72	12
Modulación	QPSK o 16QAM (subida y bajada)	BPSK/QPSK en subida; QPSK en bajada
Duplexación	Full o half-duplex (las redes usan half-duplex FDD)	Half-duplex
Rendimiento y latencia	Mayor throughput y menor latencia	Menor throughput
Penetración en interiores	Buena	Mejor alcance y penetración; pensada para interiores
Movilidad	Soporta movilidad	Poco eficaz en escenarios con movimiento
Ahorro de energía	PSM, eDRX y RAI	PSM, eDRX y RAI

Fuentes: Nordic Semiconductor¹ y RCR Wireless News.³

Ancho de banda: la raíz de todo

LTE-M usa un canal de 1.4 MHz, mientras que NB-IoT usa uno de apenas 200 kHz, siete veces más angosto.¹ De ahí se derivan casi todas las demás diferencias. Con más ancho de banda, LTE-M ofrece mayor velocidad de datos y menor latencia. Con un canal estrecho, NB-IoT concentra la energía y logra mayor alcance y mejor penetración, ideal para dispositivos en sótanos, ductos o interiores de edificios.¹

Movilidad y voz

Si el dispositivo se mueve, la balanza se inclina hacia LTE-M. NB-IoT se describe como poco eficaz en entornos con movilidad,³ mientras que LTE-M ofrece capacidades más robustas, como movilidad, VoLTE y ancho de banda suficiente para actualizaciones de firmware y software a distancia.⁴

Batería: PSM, eDRX y RAI

Las dos tecnologías comparten los mismos mecanismos para ahorrar energía:¹

PSM (Power Saving Mode): el dispositivo se “duerme” profundamente entre transmisiones y sigue registrado en la red.
eDRX (extended Discontinuous Reception): el dispositivo revisa si tiene mensajes con mucha menos frecuencia que un teléfono.
RAI (Release Assistance Indication): el dispositivo avisa a la red que ya terminó de transmitir, para liberar la conexión antes.

Bien configurados, estos mecanismos permiten que un sensor opere durante largos periodos con una sola batería. Por eso la configuración del dispositivo y de la red importa tanto como la tecnología elegida.

Despliegue en la red del operador

LTE-M funciona dentro del marco de LTE, así que para un operador con red 4G suele bastar con actualizar el software de la estación base.³ NB-IoT se parece más a un despliegue nuevo, aunque puede aprovechar bloques de recursos dentro de una portadora LTE e incluso operar en frecuencias de GSM.³

Esto tiene una implicación práctica para quienes trabajamos en campo: en ambos casos la integración, el comisionamiento y la validación del sitio son lo que define si el servicio funciona como se espera.

¿Cuál conviene para cada caso?

Regla rápida: si el dispositivo se mueve, necesita voz o recibe actualizaciones frecuentes, piensa en LTE-M. Si está fijo, envía pocos datos y está en un lugar difícil, piensa en NB-IoT.

LTE-M suele ser la mejor opción para:¹

Rastreo de activos y flotillas
Monitores de salud
Paneles de alarma
Monitoreo ambiental
Estacionamientos inteligentes

NB-IoT suele ser la mejor opción para:¹

Medición inteligente (agua, gas, electricidad)
Monitoreo ambiental
Alumbrado inteligente

Muchos módulos comerciales soportan ambas tecnologías. En ese caso, el criterio final suele ser qué tecnología está disponible y con qué cobertura en la zona del proyecto.

¿Y el 5G? Ya son parte de él

Una duda común es si estas tecnologías quedarán obsoletas con 5G. La respuesta corta es no. Cuando 3GPP entregó su propuesta 5G a la UIT para IMT-2020, el componente LTE de la propuesta incluyó explícitamente NB-IoT y eMTC (LTE-M).⁵ IMT-2020 contempla tres familias de casos de uso: banda ancha móvil mejorada (eMBB), comunicaciones ultraconfiables de baja latencia (URLLC) y comunicaciones masivas tipo máquina (mMTC), que es justo el terreno de NB-IoT y LTE-M.⁵

Investigaciones académicas posteriores también señalan que NB-IoT y LTE-M han demostrado satisfacer los requisitos de mMTC definidos por la UIT-R para 5G.⁶

La situación en México

Los dos operadores con los que hemos trabajado han apostado por estas tecnologías:

Telcel anunció en marzo de 2018 la disponibilidad de LTE-M, junto con el lanzamiento de su red 4.5G. Entre los usos que mencionó están el monitoreo del hogar, la medición de consumo de agua y electricidad, la localización vehicular y el monitoreo de tráfico.⁷ Hoy, su sitio oficial para viajeros lista NB-IoT en la banda 5 entre las tecnologías de su red.⁸
AT&T anunció en junio de 2018 que lanzaría NB-IoT como complemento de su red LTE-M (LTE Cat M1), que para entonces ya tenía desplegada en México y Estados Unidos.⁴

Para un proyecto concreto, recomendamos consultar directamente con el operador la cobertura vigente de cada tecnología en las ubicaciones donde se instalarán los dispositivos. Los mapas de cobertura cambian con el tiempo y no siempre se publican por tecnología.

Conclusión

NB-IoT y LTE-M no compiten: se complementan. Elegir bien depende de cuatro preguntas: ¿el dispositivo se mueve? ¿cuántos datos envía? ¿dónde estará instalado? ¿qué cobertura hay en esa zona? Con esas respuestas, la decisión suele ser clara.

En Drai Spectrum participamos en el proyecto Telcel IoT, con soluciones basadas en LTE-M, NB-IoT, SIM y eSIM para monitoreo, telemetría y automatización. Si estás evaluando un despliegue, platiquemos.

Nordic Semiconductor, documentación de nRF Connect SDK sobre LTE-M y NB-IoT. ↩ ↩² ↩³ ↩⁴ ↩⁵ ↩⁶ ↩⁷
3GPP, “3GPP 5G – Briefing for Evaluation Groups”. ↩
RCR Wireless News, “Sorting out LTE-M and NB-IoT”. ↩ ↩² ↩³ ↩⁴
TeleSemana, 21 de junio de 2018. ↩ ↩²
3GPP, “3GPP finalizes contribution for IMT-2020”, 3GPP Highlights, 2020, Issue 01. ↩ ↩²
Kovalchukov et al., arXiv:2101.07158, 2021. ↩
TeleSemana, 15 de marzo de 2018. ↩
Telcel, página “Viajar a México – Antes de partir”. ↩

Fuentes

#NB-IoT
#LTE-M
#IoT
#3GPP
#5G
#LPWA