Combiner des technologies sans fil pour les applications intelligentes
Cet article présente quelques exemples d'applications où un mélange de technologies peut coexister pour fournir une connectivité de nouvelle génération.
Aucune technologie sans fil n'est parfaitement adaptée à tous les besoins de la nouvelle génération d'applications intelligentes. Un mélange de plusieurs technologies de connectivité est nécessaire, allant du cellulaire à large bande passante avec des canaux dédiés, au Wi-Fi et au Bluetooth dans les bandes sans licence, en passant par le LPWAN à plus faible bande passante et à portée beaucoup plus grande. Cet article présente quelques exemples d'applications où un mélange de technologies peut coexister pour fournir une connectivité de nouvelle génération.
En 2026, le nombre total de connexions longue portée basse puissance (LPWA) non cellulaires atteindra 1,3 milliard, tandis que dans le même temps, les connexions LPWA cellulaires, qui comprennent NB-IoT, LTE-M et 5G, atteindront 1,5 milliard de connexions, selon l'analyste de marché ABI Research. Ces chiffres traduisent bien la volonté de mettre en place des systèmes s'appuyant sur des technologies réseaux à accès radio multiples (multi-RAN).
Il y a d'abord un besoin de communication temps-réel fiable avec une bande passante large. La 5G peut fournir cela aux applications d'automatisation industrielle, notamment pour de la vidéo à faible latence avec une qualité de service (QoS) garantie. Toutes les applications qui font appel à l'analyse et à la surveillance vidéo sur les lignes de production peuvent utiliser des canaux 5G dédiés renvoyant les données vers le cloud, sans risque d'interférence ni de perte de paquets. Cette capacité temps-réel à faible latence peut être fournie par des réseaux privés à l'aide d'une station de base installée sur le site industriel, et offrir ainsi tous les avantages du réseau cellulaire à l'application Industrie 4.0.
La 5G est également une technologie clé pour les caméras de sécurité de l'usine, qui permet une transmission fiable et en temps réel des vidéos au centre de contrôle et aux algorithmes de surveillance. Étant donné que les caméras adoptent de plus en plus la résolution 4K pour fournir des images plus claires et de meilleure qualité, les besoins en bande passante augmentent considérablement. La 5G est un moyen efficace de diffuser ces images 4K sur un canal sécurisé.
NB-IoT et Cat M sont des options cellulaires moins coûteuses que la 5G pour les données critiques transmises à basse puissance. Ces deux technologies peuvent fournir un canal garanti dans une bande sous licence, mais elles présentent des problèmes d'évolutivité et d'itinérance, et aussi d'autonomie des piles ou batteries. La mise en œuvre peut être coûteuse, ce qui limite l'utilisation à des applications à forte valeur plutôt qu'à celles qui comptent des millions de capteurs.
Le WiFi peut aussi être utilisé pour la vidéo, souvent pour un traitement plus local, basé sur un serveur, à partir d'une caméra locale. Le passage au WiFi6 et 6E dans les bandes sans licence 5 GHz, et maintenant 6 GHz, permet d'ouvrir davantage le spectre pour éviter les conflits qui peuvent entraîner la perte de paquets et ralentir les débits. Toutefois, la portée du WiFi est limitée et sa consommation énergétique peut poser problème.
Les passerelles programmables telles que celles de MultiTech combinent plusieurs technologies pour offrir aux développeurs d'IoT industriel (IIoT) et aux concepteurs de réseaux une flexibilité maximale. Ces passerelles combinent Ethernet filaire et connectivité 2G, 3G, 4G-LTE, Wi-Fi, Bluetooth/BLE et GNSS, aux capacités LPWAN de LoRaWAN pour une approche à spectre complet.
Le réseau basse puissance LPWAN dans les bandes sans licence sous le GHz est bien adapté aux capteurs alimentés par pile ou batterie et convient parfaitement aux fonctions de maintenance et de surveillance au sein de l'usine intelligente. Bien établie auprès des services publics d'énergie dans les applications de comptage intelligent, cette technologie permet de surveiller les infrastructures critiques comme des vannes, des détecteurs de fuite de gaz, les pylônes et les sous-stations électriques, ou encore les installations de logistique. Cela peut aussi inclure la surveillance des conditions de transport des articles, en particulier le suivi de la chaîne du froid.
Le déploiement de compteurs intelligents représente la plus grande part des déploiements de l'IoT de masse aujourd'hui, avec plus d'un tiers de l'ensemble des connexions IoT au réseau étendu (WAN) en 2019.
Les fournisseurs de services publics recueillent les données de consommation électrique des compteurs intelligents à une fréquence plus élevée, allant de cinq à quinze minutes, avec une taille maximale de paquets pouvant atteindre 1 200 octets, ce qui convient parfaitement aux applications LPWAN. Les nouveaux protocoles comme DLMS (Device Language Message Specification)/Companion Specification for Energy Metering (COSEM), qui sont en train de s'imposer, commencent à exercer une pression sur la bande passante, mais la start-up française Acklio, par exemple, a mis au point un moyen d'utiliser efficacement le protocole LoRaWAN dans les compteurs électriques intelligents.
La géolocalisation est une fonctionnalité essentielle qui a été ajoutée aux systèmes LPWAN. Avec des technologies telles que LoRa Edge, la connectivité LoRaWAN est combinée à un balayage des signaux de navigation par satellite GNSS et des points d'accès Wi-Fi pour récolter les données du réseau satellitaire. Les données sont ensuite envoyées dans le cloud pour y être traitées afin de déterminer la localisation des biens tracés.
Ercogener, par exemple, a développé une solution de traçage d'actifs de bout en bout, qui utilise le protocole LoRaWAN et est exploitée par la SNCF (Société Nationale des Chemins de Fer français) pour tracer les expéditions à travers le réseau ferré.
JRI-MySirius, également en France, utilise des capteurs configurés et gérés à distance par LoRaWAN pour se connecter au cloud et suivre la température de conteneurs frigorifiques utilisés par des supermarchés, que ces conteneurs soient stationnaires sur site ou en transit. Le système a été déployé sur une flotte nationale de 650 véhicules.
Dans le secteur de la maison intelligente, où le WiFi est omniprésent, le LPWAN sert à connecter des dispositifs finaux plus difficiles à atteindre, qui peuvent par exemple se trouver dans le grenier ou à l'extérieur. LoRa, par exemple, est déjà utilisé comme connexion fiable à faible bande passante pour les sonnettes vidéo Ring, pour gérer la surveillance, la messagerie et la configuration, en parallèle des données vidéo qui utilisent le WiFi dont la bande passante est plus élevée mais la portée limitée.
L'ajout de la capacité LoRaWAN aux réseaux existants permet de créer un périmètre suffisamment large autour de la maison pour créer un réseau communautaire. C'est ce qui se passe avec le projet Sidewalk d'Amazon.
De nombreuses zones reculées ne bénéficient pas d'une couverture cellulaire. Le LPWAN permet donc d'étendre la couverture des réseaux de capteurs à faible coût sur le terrain, et d'utiliser les réseaux cellulaires ou même satellitaires comme liaison retour vers le cloud.
Un exemple de ceci est le réseau Dryad. Il s'agit d'un réseau maillé LPWAN de détecteurs de fumée installés en forêt pour détecter et prévenir les incendies de forêt. Le réseau LPWAN se raccorde à une liaison cellulaire à l'orée de la forêt pour transmettre les messages à distance.
Les caractéristiques de longue portée et de basse consommation des réseaux LPWAN sont essentielles pour déployer des millions de capteurs raccordés à l'Internet des objets, dans le cadre d'une mise en œuvre échelonnable. Mais ces déploiements nécessitent également des liaisons supplémentaires dédiées à haut débit, ainsi qu'un backhaul. Les technologies Wi-Fi, Bluetooth et cellulaires vont continuer de coexister avec tout un tas de technologies LPWAN. Chaque technologie RAN continue d'innover, de donner naissance à de nouveaux usages et à de nouvelles applications, tout en contribuant à la mise en place d'une connectivité du futur.