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IoT : comment bien choisir son réseau basse consommation ?

Pour connecter les objets, les réseaux cellulaires classiques, 2G, 3G, 4G et demain 5G, ainsi que le wifi sont des normes déjà bien intégrées. Mais le défi le plus intéressant concerne les réseaux basse consommation, comme le NB-IoT.

Ces derniers permettent, en effet, d’envisager des projets IoT d’envergure, complexes, sur le long terme, et avec des problématiques spécifiques en termes d’accès, d’alimentation et de connectivité. Éclairages et explications.


Les différents réseaux IoT basse consommation


L’internet des objets sera la prochaine grande révolution numérique. Les experts du cabinet Gartner misent sur plus de 20 milliards d’objets connectés en 2020. Selon IDC, rien qu’en France, on attend une croissance moyenne de 30% du marché de l’IoT.

Répondre à cette croissance impose donc de comprendre le fonctionnement d’un projet IoT qui dépend de deux grands paramètres : d’un côté, le capteur ou l’objet connecté, et de l’autre, le réseau utilisé pour le faire communiquer. Or, il existe une grande variété d’options techniques et de réseaux en fonction du projet IoT. C’est la raison pour laquelle dans un univers aussi fragmenté, le réseau dépend avant tout des usages, ainsi que des contraintes techniques propres au projet.

Qu’est-ce que le LPWAN ?

L'acronyme signifie Low Power Wide Area Network . C’est un standard qui est utilisé pour les projets IoT de basse consommation en raison de sa faible utilisation énergétique, sa bonne pénétration dans les bâtiments et sa capacité de communication sur de longues distances. 

Imaginez le nombre d’objets non alimentés électriquement pour lesquels les entreprises ont besoin de recueillir des données. Une grue sur un chantier de construction, un champ agricole ou une vigne, un compteur d’eau... autant de lieux ou d’objets pour lesquels le LPWAN représente la solution idéale. Un réseau, ou plutôt des réseaux LPWAN qui ont chacun leur spécificité.

Le LPWAN licencié 

Le réseau IoT basse consommation LPWAN se base sur l’infrastructure cellulaire classique et comprend deux technologies dominantes : le NB-IoT et le LTE-M.

NB-IoT : la simplicité et l’efficacité

Le Narrow-Band IoT (NB-IoT) est une technologie LPWAN normalisée par le 3GPP (l’organisation en charge de la standardisation dans le secteur des télécommunications). C’est une norme mondiale, reconnue et fiable. Basé sur des fréquences licenciées, le NB-IoT est un protocole sans fil promu par les grands opérateurs, les équipementiers de réseaux et les acteurs du marché IoT. Il s’appuie sur les infrastructures de communication existantes pour communiquer plus efficacement et ainsi pouvoir envoyer des informations brèves sur une longue distance. 

Le NB-IoT permet ainsi de connecter des objets fixes ou en mouvement qui peuvent envoyer à intervalle régulier des informations, comme la consommation mensuelle de gaz ou d’électricité, le taux d’humidité des sols ou des paramètres techniques pour un engin de construction. 

Grâce au NB-IoT, une batterie peut durer jusqu’à 10 ans. C’est une solution capacitive, pouvant adresser plusieurs dizaines de milliers d’objets par cellule et disposant d’une bonne capacité de pénétration dans les bâtiments et les infrastructures.

Enfin, le NB-IoT permet également une communication bidirectionnelle permettant d’envoyer des données, mais également d’en recevoir dans le cadre de la mise à jour du logiciel interne du capteur par exemple.

LTE-M : la connectivité et la mobilité

Le LTE-M signifie “Long Term Evolution, category M1”. C’est un système de communication qui utilise le réseau 4G existant, mais n’en conserve que ce qui est strictement nécessaire pour la connexion des objets connectés. Ses avantages sont un débit plus important que le NB-IoT, permettant d’intégrer des données plus volumineuses, comme la voix, mais aussi la gestion de la mobilité avec une latence réduite. 

Des usages qui permettent d’échanger des données plus volumineuses, en contrepartie d’une consommation énergétique plus importante. Le LTE-M peut ainsi être utilisé dans le cadre du traçage d’animaux dans la nature, du transport connecté ou du suivi d’un travailleur isolé ou en déplacement (pompiers, policiers, ambulanciers, militaires, mineurs, guides de haute montagne, etc.). 

Le LPWAN non licencié

S’il existe plusieurs solutions pour le LPWAN non licencié, on a généralement tendance à se concentrer sur deux grandes technologies courantes : Sigfox et LoRa. Ces réseaux utilisent des fréquences non licenciées, non normalisées et librement partagées par les constructeurs qui le décident. Des usages fonctionnels, mais susceptibles de faire face à des enjeux de pérennité sur le long terme.

Sigfox : la technologie propriétaire

Sigfox est à la fois le nom d’une technologie et d’une entreprise française qui est à l’origine de ce protocole de communication. Pionnier dans ce domaine et présent dans 45 pays, Sigfox base sa technologie sur l’UNB (Ultra Narrow Band). C’est ainsi que 1500 antennes couvrent près de 90% de la population française avec un signal de longue portée, mais uniquement réservé à une volumétrie très réduite. À noter également que le réseau Sigfox reste sensible aux obstacles naturels (vallées, montagnes, forêts...) et que sa couverture n’est pas optimale pour les zones peu densément peuplées.

LoRa : l’alliance ouverte

LoRa, de son côté, signifie Long Range, et est une technologie LPWAN portée par une alliance qui regroupe de nombreux acteurs des communications, équipementiers et opérateurs. Une technologie qui mise sur l’interopérabilité permettant aux capteurs et aux objets de se connecter sur tout type de réseau. Ainsi un objet LoRa pourra se connecter uniquement sur un autre objet LoRa membre du consortium. 

Il est possible d’exploiter son réseau Lora en construisant et exploitant sa propre infrastructure. Des usages que l’on retrouve dans des lieux qui sont géographiquement très délimités, comme un parking, une usine, une base militaire, etc.


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IoT : comment choisir le bon réseau ?

L’IoT n’est pas une industrie uniformisée. Il n’existe pas une solution de transport de l’information valable pour toutes les problématiques. Un manque d’universalité qui impose de se poser les bonnes questions pour choisir le bon réseau basse consommation :

  • Volume de données : est-ce que mes informations sont conséquentes ?
  • Fréquence : dois-je faire communiquer mes capteurs deux fois par an ou toutes les heures ?
  • Emplacement : mes objets sont-ils situés à l’intérieur des bâtiments ? Dans des zones peu ou mal couvertes ? Sont-ils difficiles d’accès ?
  • Alimentation électrique : est-ce que les capteurs sont connectés à un réseau électronique ? En tout temps ou par intermittence ? Quel type de batterie est nécessaire ?
  • Géolocalisation : est-ce une contrainte critique ? Si oui, quel est le niveau de précision attendu ? Du mètre ? Du kilomètre ? De plusieurs dizaines de kilomètres ?
  • Mouvement : est-ce que les capteurs sont fixes ou mobiles ? S’ils sont mobiles, dans quel périmètre géographique ? Quand doivent-ils communiquer ? À chaque mouvement ? À des étapes fixes ? Est-ce que le geofencing est nécessaire ?
  • Sécurité : est-ce que les informations transmises et envoyées sont confidentielles et comment sont-elles traitées ? Quels sont les mécanismes de surveillance et de contrôle ? Pour quelle conformité avec le RGPD ?
  • Durée de vie : est-ce que les capteurs sont facilement accessibles ou ont-ils vocation à vivre longtemps dans des lieux ou des endroits difficiles d’accès ?

Bien anticiper ses besoins est donc une étape essentielle dans le choix du bon réseau pour son projet IoT. C’est, en effet, l’objet qui dictera le choix du réseau et non l’inverse. Pour un seul et même écosystème, il peut y avoir plusieurs réseaux accessibles et plusieurs options possibles. Bien les connaître permet de piloter au mieux votre stratégie IoT dictée tant par des contraintes économiques que des critères fonctionnels.

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