Si vous êtes en train de lire ces lignes, c’est que vous vous demandez probablement quelle technologie de connectivité choisir pour votre solution IoT ?
Avant d’aller plus loin, je peux vous conseiller de lire notre excellent article sur les architectures IoT détaillant les 4 couches de base d’une solution IoT.
Sinon, vous vous demandez sûrement quelle technologie choisir pour votre projet en particulier ?
Il n’existe pas de réponse unique à cette question. Des applications différentes auront des besoins différents, et la solution la plus appropriée variera en fonction des circonstances spécifiques.
La connectivité est un des principaux piliers d’une architecture IoT. Se tromper en cours de route, peut mettre en péril tout votre projet. C’est pour cela qu’il est important de bien choisir la technologie de connectivité en amont.
Pour cet article, nous avons choisi les deux principaux candidats à la connectivité pour l’IoT. Qui sont les réseaux cellulaires (y compris les technologies NB-IoT et LTE-M) et LoRaWAN.
Critères de choix
Avant d’entrer dans le vif du sujet, nous allons détailler les spécificités à considérer pour choisir la technologie la mieux adaptée :
- Consommation énergétique : mon matériel est-il connecté à une source d’alimentation constante et fiable ? Ou est-il hors réseau et connecté à l’énergie solaire ou à la batterie ? Combien de temps l’appareil doit-il durer sur batterie ?
- Portée : A quelle distance de la passerelle mon appareil va-t-il se trouver ? Comment va être l’environnement de déploiement de mon appareil (intérieur, extérieur, contenant des obstacles …)
- Emplacement : Dois-je prendre des mesures afin de protéger mes appareils contre le vandalisme par exemple ?
- Débit de données : Quelle quantité de données dois-je envoyer et à quelle fréquence ? Est-il acceptable que les données arrivent dans le Cloud à toutes les minutes, heures ou jours (ou immédiatement lorsqu’une alerte se produit) ?
- Installation et mise en place : Est-ce que ma solution doit être installée par des professionnels ou est-ce que je vise le grand public et par conséquent des consommateurs non techniques ?
- Bande passante : Quelle est la bande passante maximale dont j’ai besoin pour mon application ?
- Coût : Est-ce que les coûts initiaux et récurrents doivent être pris en compte ?
Voyons voir de plus prêt comment fonctionnent ces différentes technologies.
Technologie LoRaWAN
LoraWAN : c’est quoi ?
La spécification LoRaWAN est un protocole de réseau LPWA. Comme il s’agit d’une spécification ouverte, n’importe qui peut implémenter le protocole lui-même sur son propre équipement. Le protocole utilise la technologie propriétaire de modulation radio LoRa, qui appartient à Semtech.
LoRaWAN fonctionne dans la bande ISM (industrielle, scientifique et médicale) sans licence, sur une portée d’environ 5 à 10 km. Son objectif principal est que les appareils fonctionnant sur batterie envoient de petites quantités de données à intervalles peu fréquents sur Internet.
FAQ : Quels sont les différents modes du réseau LoraWAN ?
Qu’est-ce qu’un réseau public Lora ?
Un réseau LoRa public est un réseau ouvert à tous (comme le propose Orange en France). Il n’est pas nécessaire de s’inscrire ou de demander l’accès. La seule exigence est que les appareils que vous souhaitez utiliser sur le réseau soient conformes à la spécification LoRaWAN.
Qu’est-ce qu’un réseau privé Lora ?
Un réseau privé LoRa est un réseau qui n’est pas ouvert au public. Vous devez demander l’accès et obtenir l’autorisation de l’opérateur du réseau pour pouvoir l’utiliser. Les réseaux privés offrent généralement plus de fonctionnalités et de meilleures performances que les réseaux publics, mais ils sont également plus coûteux à exploiter.
Qu’est-ce qu’un réseau communautaire ouvert de LoRa
Un réseau communautaire ouvert de LoRa est un réseau ouvert à tous ceux qui veulent le rejoindre et l’utiliser. Il n’est pas nécessaire de demander une autorisation ou de s’enregistrer. La seule exigence est que vos appareils soient conformes à la spécification LoRaWAN.
Qu’est-ce qu’une infrastructure publique pour des réseaux privés
C’est ce que propose la société Helium. Son réseau est unique en ce sens. Il fournit une infrastructure sans fil publique pour les serveurs de réseau LoRaWAN privés.
Quels sont les avantages et les inconvénients de chaque type de réseau ?
- Les réseaux publics Lora ont l’avantage d’être ouverts à tous et de ne nécessiter aucune autorisation particulière. Cela les rend très faciles à utiliser, notamment pour les consommateurs. Toutefois, comme ils sont ouverts à tous, ils peuvent être plus encombrés et offrir des performances moins fiables que les réseaux privés.
- Les réseaux privés Lora sont fermés au grand public et offrent plus de fonctionnalités, de meilleures performances ainsi qu’une meilleure sécurité que les réseaux publics. Cependant, ils sont également plus coûteux à exploiter.
- Les réseaux communautaires ouverts de Lora constituent un bon compromis entre les deux : ils sont ouverts à tous mais offrent plus de fonctionnalités et de meilleures performances que les réseaux publics.
- Une infrastructure publique pour les réseaux privés Lora est une excellente option pour les entreprises qui souhaitent bénéficier des avantages d’un réseau privé mais ne veulent pas gérer l’infrastructure elles-mêmes. Ils fournissent une infrastructure sans fil publique sur laquelle les entreprises peuvent utiliser leurs propres serveurs de réseau LoRaWAN.
Connectivité Cellulaire IoT
La connectivité cellulaire est un type de communication sans fil qui utilise des tours cellulaires pour transmettre des données entre des appareils. Les réseaux cellulaires sont le type de réseau sans fil le plus utilisé dans le monde, et ils offrent des connexions de données à haut débit et une couverture dans presque toutes les régions.
Il existe différentes technologies cellulaires :
GSM (2G, 3G)
Le GSM (Global System for Mobile Communications) est une technologie cellulaire qui utilise deux fréquences, 900 MHz et 1800 MHz. C’est la technologie cellulaire la plus ancienne et la plus répandue dans le monde, et elle offre des vitesses et une couverture modérées dans la plupart des régions.
Le GSM (2G, 3G) est un type de technologie cellulaire qui utilise deux ou trois fréquences pour transmettre les données entre les appareils. C’est la technologie cellulaire la plus ancienne et la plus répandue dans le monde. Elle offre des vitesses et une couverture modérées dans la plupart des régions.
LTE (4G, 5G)
Le LTE (Long Term Evolution) est un type de technologie cellulaire qui utilise quatre ou cinq fréquences pour transmettre les données entre les appareils. Elle offre des connexions de données à haut débit et une couverture dans la plupart des zones. Le LTE est la dernière technologie cellulaire, et elle est en train de devenir rapidement la norme en matière de communication sans fil.
LTE-M
LTE-M (LTE-Machine) est un type de technologie cellulaire qui utilise trois ou quatre fréquences pour transmettre les données entre les appareils. Elle offre des connexions de données à haut débit et une couverture dans la plupart des zones. Cette technologie est utilisé dans les solutions IoT.
NB-IoT
NB-IoT est l’abréviation de « Narrowband IoT » et est un type de technologie cellulaire qui utilise une ou deux fréquences pour transmettre les données entre les appareils. Elle offre des connexions de données à haut débit et une couverture dans la plupart des zones, et devient rapidement une des normes de communication sans fil dans le secteur de l’IoT.
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Comparatif : Cellulaire vs LoRaWAN
Pourquoi opter pour la technologie cellulaire ?
Comparés à LoRaWAN, les réseaux cellulaires offrent une bande passante plus large, une latence plus faible, une plus grande fiabilité et une couverture plus étendue. Cependant, tous les réseaux cellulaires ne sont pas idéaux pour les applications LPWA.
Faire le bon choix dépend principalement des exigences du cas d’utilisation :
- Le GSM 2G et 3G offrent des options à moindre coût et à faible consommation d’énergie que le LTE, et sont donc une option pour les appareils simples nécessitant une autonomie de quelques années.
- La 4G LTE et la 5G sont toutes deux adaptées aux besoins en matière de bande passante élevée, de faible latence et de haute sécurité. la 5G est particulièrement adaptée aux applications critiques.
- NB-IoT est une technologie qui prend en charge les cas d’utilisation à faible puissance et à forte pénétration, tels que les capteurs souterrains.
- Le LTE-M n’est pas aussi économe en énergie que le NB-IoT, mais il prend en charge une bande passante plus élevée et des exigences de latence plus faibles.
Avantages de la technologie cellulaire par rapport à LoRaWAN
- La couverture est complète dans de nombreuses régions, avec des accords d’itinérance étendus entre les opérateurs pour soutenir la mobilité.
- Les modules d’appareils peuvent prendre en charge différentes options RAT (Radio Access Technology), leur permettant de basculer entre différents réseaux si nécessaire pour maintenir une connectivité optimale. Par exemple, lors des déploiements NB-IoT et LTE-M, les appareils pourraient fonctionner en 2G ou 3G. Ou un appareil peut passer de NB-IoT à un réseau plus rapide pour recevoir des mises à jour importantes du firmware, ce qui permet d’économiser la batterie.
- Une infrastructure de réseau étendue dans le monde entier est disponible pour les abonnés sans besoin d’investissement ou d’expertise technique pour l’utiliser.
- Il n’y a pas de limites sur le volume de données que les appareils peuvent envoyer, autres que les maximums convenus contractuellement.
- La fiabilité est élevée avec une très faible perte de données, même sur de longues distances.
Avantages de la technologie LoRaWAN par rapport au cellulaire
- Le réseau LoRa est une technologie plus économe en énergie que le cellulaire, ce qui peut se traduire par une plus grande autonomie des appareils (des batteries pouvant atteindre facilement 10 ans)
- Les taux de transmission de données avec LoRa sont plus lents qu’avec le cellulaire, mais cela peut être suffisant pour de nombreuses applications IoT telles que les parkings, l’agriculture…
- La technologie LoRa fonctionne dans des bandes sans licence, ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire d’acheter ou de louer des licences de spectre.
- Les modules LoRa sont moins chers que les modules cellulaires.
- Lora est plus adaptée aux zones rurales et éloignées où la couverture cellulaire est limitée.
- Les réseaux Lora sont mieux adaptés aux applications qui ne nécessitent que de petites quantités de données à transmettre ainsi qu’une densité plus élevée de devices. Comme le suivi des biens ou des personnes
Combiner LoRaWAN et Cellulaire IoT
La technologie LoRaWAN n’est pas forcément un concurrent aux technologies Cellulaire IoT (NB-IoT et LTE-M). Dans certains cas, les combiner ensemble peut être le meilleur choix.
Prenons à titre d’exemple un parking connecté nouvelle génération. Chaque emplacement possède un capteur LoRa permettant d’envoyer son état (libre ou pris). Il serait trop coûteux de mettre des cartes SIM et un module Cellulaire dans chaque capteur qui n’est actif que pour envoyer quelques octets de données.
Ces exigences en matière de capteurs à faible coût et à faible consommation sont mieux traitées par la technologie LoRaWAN.
Les technologies cellulaires IoT seraient cependant nécessaires dans, par exemple, un capteur de détection de fraude activant une caméra qui envoie un flux en direct de photo ou de vidéo si par exemple la barrière de sécurité du parking a été forcée.
Conclusion
Alors, quelle technologie est la meilleure pour votre application IoT ?
Cela dépend des exigences spécifiques du cas d’utilisation. Il n’est pas forcément nécessaire de choisir une seule technologie, comme nous venons de le démontrer, il est possible de combiner les technologies ensemble.
Au moment de prendre votre décision, n’oubliez pas que les deux technologies sont en constante évolution. De nouveaux cas d’utilisation apparaissent en permanence. Ainsi, même si une technologie répond mieux à vos besoins aujourd’hui, cela pourrait changer à l’avenir, au fur et à mesure de l’évolution des technologies.
L’article LoRaWAN ou Cellulaire : Quel est le meilleur choix pour l’IoT ? est apparu en premier sur IoT Industriel Blog.