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    Réseaux LPWA : où en sommes-nous ?

    Il existe deux types de technologies de communication sans fil destinées à l’IoT et au M2M : les réseaux à courte portée comme le Wi-Fi, le Bluetooth ou le RFID (qui émettent de quelques centimètres à quelques centaines de mètres maximum), et les réseaux longue portée efficaces jusqu’à plusieurs milliers de kilomètres via des réseaux d’antennes. Les réseaux cellulaires traditionnels (GSM, GPRS, etc..) couramment déployés pour le M2M, font partie de cette deuxième catégorie. Néanmoins, pour une utilisation qui exige le déploiement de nombreux capteurs communiquant une très faible quantité de données à faible débit, la solution des réseaux cellulaires traditionnels est surdimensionnée. Les LPWAN prennent alors la relève.

    LPWAN : l’émergence d’un réseau dédié à l’IoT

    Depuis quelques années, un nouveau type de réseau moyenne et longue portée se développe pour l’IoT : il s’agit du LPWAN (Low Power Wide Area Network), créé pour anticiper la disparition programmée des réseaux GPRS. Via des technologies de plus en plus connues comme LoRa, SigFox, LTE-M (Long Term Evolution-M) ou NB-IOT (Narrow Band Internet of Things) ce type de réseau permet d’émettre des messages sur une portée allant (1) et ainsi couvrir de vastes territoires via des antennes relai.

    Le LPWAN n’est néanmoins pas adaptée à tous les usages : il est destiné aux équipements basse consommation à capacité de mémoire et puissance de calcul limitée pour lesquels une autonomie de plusieurs années est requise. Dès lors que le volume de données est trop important et que la transmission des messages doit être rapide, d’autres technologies comme la carte SIM sont à privilégier.

    Le déploiement des réseaux bas débits

    Le marché de l’IoT en plein développement a entrainé une intensification du déploiement des réseaux LPWA. On peut classer ces réseaux en deux catégories : les réseaux non cellulaires type Sigfox ou LoRa qui sont dédiés à l’IoT et les réseaux utilisant les réseaux cellulaires existants comme le LTE-M et NB-IoT.

    Créée en 2009, SigFox est un pionnier français de l’IoT spécialisé dans le M2M. Actuellement, son réseau bas débit propriétaire du même nom, dispose de plus de 2000 antennes déployées en France et couvre 94 % de la population, selon les chiffres de l’opérateur (2). Le choix de cette technologie impose l’utilisation d’émetteurs/récepteurs certifiés par Sigfox mais en garantit la compatibilité et facilite l’interopérabilité entre chaque pays couvert (donc évite les problématiques de roaming).

    Principal concurrent de SigFox, le LoRaWan est spécialisé dans la transmission de petits paquets de données : entre 0,3 et 50 Kbits par seconde (3). Créé par la Start up française Cycleo, le protocole est racheté par Semtech qui fonde la LoRa Alliance. Celle-ci regroupe des opérateurs et industriels qui souhaitent promouvoir les réseaux compatibles. LoRa est commercialisé via des opérateurs comme Bouygues ou Orange, mais reste un réseau en open source pouvant être développé et exploité par n’importe quelle entreprise avec comme seule contrainte d’acheter des puces LoRa. Il permet donc de passer d‘un opérateur à un autre ou de bénéficier des accords de roaming en profitant d’acteurs membres de l’alliance. Si le réseau cherche encore à solidariser des accords de roaming pour permettre aux données IoT de transiter à l’international, ses points forts se situent sur une géolocalisation sans GPS bien plus précise (de 20 à 100 mètres selon le nombre d’antennes) que SigFox (de 10 à moins de 1 kilomètre).

    Des réseaux LPWA cellulaires standardisés 

    Si les technologies LoRa et SIGFOX représentent une part importante des LPWAN aujourd'hui, les opérateurs de réseau mobile font pression pour déployer du LPWAN cellulaire pour le M2M. Selon ABI Research, la concurrence risque de s’accentuer notamment dans le domaine des transports et de la logistique, de la distribution et la gestion d’énergie, des smart cities et smart buildings, des automatismes industriels ou de l’agriculture connectée (4).

    L’association 3GPP (3rd Generation Partnership Project) de standardisation des technologies mobiles propose des standards IOT s’appuyant sur les réseaux cellulaires existants : le LTE-M et NB-IoT. Le but étant de palier les problématiques de compatibilité des applications M2M et de diminuer les coûts de production des modules communiquant.

    Le LTE-M, utilisé par neuf des plus importants opérateurs mondiaux connaît un récent succès. Orange notamment expérimente ce réseau bas débit en complément du LoRa. Le LTE-M utilise les mêmes protocoles que la 4G et offre un débit plus soutenu, une faible latence et du roaming (5). Si le LoRa et le LTE-M ciblent les mêmes applicatifs, ils restent toutefois complémentaires le LTE-M proposant des débits plus élevés, allant jusqu'à 1 Mb/s, voire 10 Mb/s, contre quelques dizaines de kb/s pour le LoRa. LTE-M possède donc des avantages en termes de débits et de latence, mais pas en se qui concerne les tarifs et la consommation.

    Le NB-IoT est préféré par des géants du secteur des télécom tels que Huawei ou Vodafone. Cette technologie utilise la bande de fréquence 200 KhZ précédemment exploitée pour le GSM. Elle est idéale pour des parcs tel que la télémétrie comportant un grand nombre d’appareils fixes, nécessitant un faible volume de données et dont le délai de transmission n’est pas stratégique. A terme, si cette technologie parvient à se développer en masse le NB-IoT devrait permettre de réduire les coûts au regard des technologies concurrentes. (6)

    Dans un contexte où de nouvelles technologies naissent continuellement et tentent de s’imposer dans l’écosystème fortement concurrentiel, les réseaux LPWA ont révolutionné le secteur de l’IoT. Ces réseaux de moyenne et longue portée, idéaux pour les équipements communiquant quotidiennement de très faibles quantités de données à faible débit, ont en effet encore un fort potentiel de développement.

    Chaque technologie LPWA dispose de ses propres avantages concurrentiels et est adaptée à des applications spécifiques. Le véritable enjeu est donc de choisir la solution la plus adaptée à ses problématiques tout en considérant les interopérabilités entre ces différentes technologies. Par la suite, la 5G uniformisera tous ces réseaux cellulaires puisqu’elle intègre deux canaux : le bas et le haut débit.

     

    (1) Sources Dogital Dimension : http://www.digitaldimension.solutions/blog/avis-d-experts/2016/02/lpwan-le-reseau-emergent-de-liot/ 

    (2) Sources JDN / SigFox : http://www.journaldunet.com/ebusiness/internet-mobile/1195953-sigfox-abonnement-couverture-concurrents/

    (3) Sources JDN : http://www.journaldunet.com/ebusiness/internet-mobile/1197635-lora-reseau-differences-sigfox/

    (4) Source : https://www.lembarque.com/les-technologies-cellulaires-et-lpwan-menacent-les-solutions-courte-portee-sur-les-marches-iot_006283

    (5) Source : https://www.nextinpact.com/news/105432-objets-connectes-pourquoi-orange-pousse-lte-m-en-complement-lora.htm

    (6) Source : https://www.synox.io/nb-iot-lte-m-nouvelle-norme-internet-des-objets/

    Crédits Photo – FOTOLIA.com