Nel mondo dell’IoT connettere dispositivi in modo efficiente, stabile e a basso consumo è diventato un requisito fondamentale. Usare una SIM telefonica ordinaria per questi strumenti è spesso una scelta inesatta.
Le reti mobili tradizionali nascono per le comunicazioni vocali, ma oggi gestiscono anche grandi quantità di dati e streaming video. L’IoT invece ha esigenze molto diverse. Ecco perché sono nate tecnologie come LTE-M (o Cat-M1) e NB-IoT: due standard della rete 4G, pensati esclusivamente per l’IoT, che consumano pochissimo, penetrano bene anche in ambienti chiusi o sotterranei, e permettono comunicazioni semplici ma affidabili. In questo articolo vediamo cosa sono, come funzionano, e soprattutto quando ha senso usarle al posto delle soluzioni tradizionali.
Standard LTE-M
LTE-M, conosciuto anche come Cat-M1, è uno standard sviluppato nell’ambito delle reti 4G LTE per rispondere alle esigenze specifiche dell’IoT. Si tratta di una tecnologia LPWAN (Low Power Wide Area Network) cellulare progettata per offrire un equilibrio tra efficienza energetica, mobilità e larghezza di banda.
Rispetto ad altre tecnologie IoT, LTE-M garantisce una velocità di trasmissione più elevata, con throughput teorici fino a 1 Mbps in up-link e down-link. Supporta inoltre la mobilità tra celle e la comunicazione vocale tramite VoLTE, rendendolo adatto a scenari in cui il dispositivo si sposta o richiede interazione vocale (es. sistemi antifurto).
Dal punto di vista energetico, LTE-M integra modalità avanzate di risparmio energetico che permettono di allungare notevolmente la durata della batteria nei dispositivi alimentati a batteria. Offre, infine, un’ottima copertura in ambienti chiusi o sotterranei, con una penetrazione radio superiore rispetto alla LTE standard, grazie a una maggiore tolleranza alla perdita di segnale.
Tecnologia NB-IoT
Narrowband IoT (NB-IoT) è una tecnologia di rete cellulare per l’IoT sviluppata per offrire massima efficienza energetica e copertura estesa, a scapito della velocità e della mobilità. Anch’essa parte dell’ecosistema, si distingue per il suo funzionamento a banda stretta: utilizza canali da 180 kHz per trasmettere piccoli pacchetti di dati, in genere con throughput inferiori ai 100 kbps.
NB-IoT è stata progettata per scenari statici, dove i dispositivi non si muovono e trasmettono informazioni in modo saltuario. Non supporta la comunicazione vocale né il handover tra celle, rendendola inadatta a dispositivi in movimento.
Uno dei principali vantaggi di NB-IoT è il bassissimo consumo energetico. In condizioni ottimali, è possibile ottenere autonomie superiori ai 10 anni con batterie di piccole dimensioni. NB-IoT garantisce una copertura radio eccezionale, con un guadagno di penetrazione fino a +20 dB rispetto al segnale LTE tradizionale, risultando efficace anche in ambienti particolarmente difficili come scantinati, cavidotti o zone rurali.
Perché LTE-M e NB-IoT sono adatti all’IoT
Le tecnologie LTE-M e NB-IoT rispondono ai requisiti fondamentali delle applicazioni IoT e, in particolare, si distinguono per tre caratteristiche principali.
Per prima cosa, entrambe le tecnologie implementano meccanismi di risparmio energetico evoluti:
- Power Saving Mode (PSM): consente al modulo di entrare in uno stato di sospensione profonda mantenendo la registrazione alla rete, riducendo al minimo il consumo durante i periodi di inattività;
- (eDRX) Extended Discontinuous Reception: permette di estendere gli intervalli di ascolto per la ricezione dei dati, riducendo ulteriormente i consumi.
Questi accorgimenti permettono ai dispositivi IoT di funzionare per anni senza manutenzione, anche in assenza di alimentazione fissa, rendendo possibile il deployment di massa in contesti complessi o remoti.
In secondo luogo, dal punto di vista della trasmissione, LTE-M e NB-IoT sono ottimizzati per inviare e ricevere pacchetti di piccole dimensioni, con overhead minimo. Questo rende possibile l’impiego in dispositivi con esigenze di comunicazione saltuarie o periodiche, come nel caso dei sistemi di telelettura o dei sensori ambientali.
Infine, la copertura radio estesa è uno dei tratti distintivi di queste tecnologie: sono progettate per garantire comunicazioni affidabili anche in ambienti critici grazie a un guadagno di penetrazione del segnale superiore rispetto alle reti mobili tradizionali.
Confronto tecnico
Sebbene LTE-M e NB-IoT condividano alcuni obiettivi comuni, si differenziano nettamente per prestazioni, ambiti applicativi e capacità funzionali. La scelta tra le due dipende dal tipo di dispositivo, dal comportamento atteso e dalle condizioni operative. LTE-M è infatti da preferire quando il dispositivo è mobile, quando sono richieste comunicazioni più rapide o si necessita del canale vocale. NB-IoT, al contrario, è ideale in scenari statici, con comunicazioni infrequenti e di piccola entità, dove l’autonomia della batteria e la copertura profonda sono prioritari. È la scelta naturale per la sensoristica ambientale, la telemetria remota e i sistemi connessi in ambienti difficili.
Le SIM consumer non accedono alle reti LTE-M e NB-IoT
Un aspetto spesso trascurato riguarda la compatibilità delle SIM con le reti LTE-M e NB-IoT. Nonostante queste tecnologie operino all’interno dell’infrastruttura 4G, non tutte le SIM sono abilitate a utilizzarle.
Le SIM consumer tradizionali non sono abilitate alla registrazione su reti NB-IoT o LTE-M per due motivi principali:
- policy dell’operatore mobile: molti operatori limitano l’accesso a queste reti a profili SIM specifici, progettati per applicazioni IoT, che includono impostazioni di segnalazione, accesso a bearer token (token di portatore) dedicati e modalità di autenticazione coerenti con le architetture LPWAN;
- tecnologie di rete dedicate: NB-IoT, in particolare, può operare in modalità standalone o in bande riservate, il che ne rende l’accesso tecnicamente non compatibile con SIM progettate per l’uso su rete LTE “piena”.
Per sfruttare a pieno le potenzialità delle reti IoT mobili è indispensabile utilizzare SIM specifiche per applicazioni IoT, fornite da operatori che ne supportano l’accesso tecnico e amministrativo. Con l’evoluzione delle reti mobili e il graduale passaggio verso infrastrutture 5G, si prevede una crescente integrazione di questi standard, che continueranno a svolgere un ruolo chiave nella scalabilità, sostenibilità e affidabilità delle reti IoT del futuro.
