Vous voulez donc utiliser une technologie LPWAN pour votre connectivité IoT ? Vous voulez savoir comment vous y retrouvez ? Nous vous proposons ici une présentation de chacune d’entre elles.

À la fin de cet article, vous devriez avoir une idée générale des réseaux LPWAN tels que LoRa, SigFox, NB-IoT et LTE-M qui conviennent le mieux à votre projet ou déploiement IoT, et connaître les prochaines étapes à suivre.

Technologies LPWAN

Avec la 5G qui se profile à l’horizon, le paysage de la connectivité IoT est sur le point de connaître un changement majeur. Il est essentiel de comprendre comment les LPWAN s’intègrent dans ce paysage et comment évaluer les coûts et les avantages pour mieux appréhender les transformations dans les options de connectivité.

NB-IoT et LTE-M

Le LTE-M et le Narrowband-IoT (NB-IoT) sont des avénements prometteurs à l’espace LPWAN.

  • Le LTE-M est la réponse du Third Generation Partnership Project (communément appelé « 3GPP ») au vif intérêt pour les solutions LPWAN qui s’appuient sur la connectivité LTE standard tout en préservant les ressources existantes.
  • NB-IoT est une autre construction 3GPP qui conteste les perturbations provoquées par Sigfox et LoRa Alliance. Il est différent de LTE-M en fonctionnant en dehors de l’architecture LTE.

L’un des grands avantages de NB-IoT est sa forme d’onde plus simple : la technologie consomme un minimum d’énergie. Un autre grand avantage est le coût. En choisissant des chipsets spécialement conçus pour les protocoles NB-IoT, le coût global des composants sera réduit.

En outre, le protocole NB-IoT présente des avantages potentiels pour les applications de Smart Cities. On prévoit qu’il aura une meilleure pénétration des bâtiments que LTE-M. Néanmoins, le déploiement dans le cadre d’une omniprésence LTE  sera difficile. Comme les puces qui prennent également en charge le LTE-M sont d’un prix élevé, il faudra choisir. Mais souvent, tout dépend de vos applications spécifiques.

NB-IoT est mieux adapté aux actifs statiques comme les compteurs intelligents, tandis que LTE-M présente ses avantages dans les applications itinérantes comme les véhicules ou les drones.

Le LTE-M présente également des avantages notables. Tout d’abord, il offre des débits de données plus élevés, ce qui est important pour les cas d’utilisation riches en données. Contrairement à NB-IoT, son front-end est relativement simple.

Cependant, outre le fait que le LTE est avant tout une technologie américaine, d’autres limitations sont à prendre en compte. D’une part, nous n’avons pas encore une idée de l’efficacité énergétique du LTE-M. Il faut également tenir compte des problèmes draconiens liés aux licences.

En général, des forces économiques influenceraient le débat NB-IoT vs. LTE-M. Les fournisseurs de services américains favoriseront probablement le LTE-M, car ils ont déjà investi des milliards dans la technologie LTE. En revanche, dans le reste du monde, où les spectres GSM représentent la norme, on peut s’attendre à une préférence pour le protocole NB-IoT (non LTE).

LoRa

L’Alliance LoRa est une association ouverte, à but non lucratif, créée pour favoriser un écosystème pour certaines technologies LPWAN. Elle compte environ 400 entreprises membres en Amérique du Nord, en Europe, en Afrique et en Asie. Parmi ses membres fondateurs figurent IBM, MicroChip, Cisco, Semtech, Bouygues Telecom, Singtel, KPN, Swisscom, Fastnet et Belgacom.

LoRaWAN est communément définie comme une couche réseau standard ouverte régie par l’Alliance LoRa. Cependant, elle n’est pas vraiment ouverte puisque la puce sous-jacente permettant de mettre en œuvre une pile LoRaWAN complète n’est disponible que via Semtech. Fondamentalement, LoRa est la couche physique : la puce. LoRaWAN est la couche MAC : le logiciel qui est placé sur la puce pour permettre la mise en réseau.

Sa fonctionnalité est similaire à celle de SigFox. Elle est principalement destinée aux applications de liaison montante (données provenant de capteurs/d’appareils vers une passerelle) avec de nombreux points d’extrémité. Toutefois, au lieu d’utiliser la transmission à bande étroite, elle distribue les informations sur différents canaux de fréquence et débits de données à l’aide de paquets codés. Ces messages sont moins susceptibles d’entrer en collision et d’interférer les uns avec les autres, ce qui augmente la capacité de la passerelle.

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SigFox

Fondée en 2009, SigFox est une société française basée à Labège, en France. SigFox a connu un essor important dans l’espace LPWAN grâce à ses campagnes de marketing réussies en Europe. Elle dispose également d’un vaste écosystème de fournisseurs, dont Texas Instruments, Silicon Labs et Axom.

SigFox utilise une technologie propriétaire, par exemple en utilisant un taux de modulation lent pour obtenir une portée plus étendue. En raison de ce choix de conception, SigFox est une excellente option pour les applications où le système ne doit envoyer que de petites rafales de données peu fréquentes.

Parmi les applications possibles, citons les capteurs de stationnement, les compteurs d’eau ou les poubelles intelligentes. Cependant, SigFox présente aussi quelques inconvénients. La transmission de données aux capteurs/appareils (capacité de liaison descendante) est très limitée et les interférences de signal peuvent poser problème.

Symphony Link

Link Labs est membre de l’Alliance LoRa et utilise donc la puce LoRa mentionnée ci-dessus. Cependant, au lieu d’utiliser LoRaWAN, Link Labs a construit un logiciel propriétaire au-dessus des puces de Semtech, appelée Symphony Link.

Symphony Link ajoute certaines caractéristiques de connectivité essentielles par rapport à LoRaWAN, notamment la réception garantie des messages, la mise à niveau du micrologiciel par voie hertzienne, la suppression de la limite du cycle d’utilisation, la capacité de répéteur et la gamme dynamique.

Weightless

Weightless SIG (special interest group) a été fondé en 2008 avec pour mission de normaliser les technologies LPWAN. Il compte cinq membres, à savoir Accenture, ARM, M2COMM, Sony-Europe et Telensa.

Weightless est la seule norme véritablement ouverte qui fonctionne dans le spectre sans licence des sous-1 GHz. Il existe trois versions de Weightless qui répondent à des objectifs différents :

  • Weightless-W : exploite l’espace blanc (spectre local inutilisé dans la bande TV sous licence)
  • Weightless-N : protocole à bande étroite du spectre sans licence né de la technologie NWave
  • Weightless-P : protocole bidirectionnel issu de la technologie Platanus de M2COMM.

Weightless N et P sont plus populaires car Weightless-W a une autonomie plus courte.

Weightless-N/NWave

Nwave est très similaire à SigFox en termes de fonctionnalités, mais se targue d’une meilleure implémentation de la couche MAC. Il utilise des « techniques de démodulation avancées » pour permettre à son réseau de coexister avec d’autres technologies radio sans bruit supplémentaire. Comme SigFox, il est idéal pour les réseaux basés sur des capteurs, les relevés de température, la surveillance du niveau des réservoirs, les compteurs intelligents et d’autres applications de ce type.

Weightless-P

Cette norme utilise une modulation FDMA+TDMA en bande étroite de 12,5 kHz (supérieure à SigFox mais inférieure à LoRa). Elle possède également un débit de données adaptatif, similaire à celui de Symphony Link (200 bps à 100 kbps). La sensibilité est assez élevée, -134 dBm à 625 bps et supporte les modulations PSK et GMSK.

Weightless-P est intéressant pour les réseaux privés, les applications plus sophistiquées et les cas où le contrôle des données montantes et descendantes est important. Les kits de développement pour Weightless-P commencent tout juste à arriver sur le marché.

 

Il existe des nuances importantes entre les technologies LPWAN évoquées ci-dessus, et avec la concurrence constante des différents protocoles, il peut devenir difficile de suivre l’évolution du paysage LPWAN. Cet article a été écrit avec la motivation d’éclairer vos décisions lorsque vous choisirez parmi les différentes technologies LPWAN pour votre prochaine solution IoT.

 

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