Bluetooth Low Energy, WiFi-6 et l'avenir de l'IoT

Les nouveaux développements dans les deux technologies, Bluetooth Low Energy (BLE) versions 4.2 & 5.2 et Wifi 6, commencent à les faire converger. Alors, qu'en est-il ?

Le Bluetooth Low Energy est sans doute la technologie qui a "lancé" l'Internet des objets (IoT). Le problème du Bluetooth "classique" est qu'il nécessite une connexion continue. L'autonomie de la batterie est limitée et les appareils alimentés par batterie doivent être rechargés fréquemment. Dans l’Internet des objets, cela limite les cas d'usage pour lesquels il peut être facilement déployé. Le Bluetooth Low Energy a résolu ces problèmes en mettant les appareils en veille entre les transmissions tout en maintenant leur connexion. Il permet également un couplage ad-hoc facile. Parallèlement à diverses autres améliorations techniques, cela a permis le déploiement d'un grand nombre de dispositifs à faible puissance qui partagent des quantités relativement modestes de données tout en améliorant considérablement la connectivité générale. 

Jusqu'à présent, le WiFi a évolué dans une direction différente, principalement axée sur des débits de données toujours plus rapides pour permettre le streaming de contenu haute définition et répondre aux besoins de l'informatique en nuage (cloud). La consommation d'énergie n'était pas un sujet majeur et les questions relatives au spectre de fréquence n'étaient pas non plus une préoccupation importante. Le marché cible est un nombre relativement restreint de gros appareils puissants envoyant beaucoup de données. On pourrait dire que le WiFi est comme le marteau de forgeron et le Bluetooth Low Energy le scalpel - des outils différents pour des travaux différents. 

Nouveaux développements de Bluetooth 

Cependant, les nouveaux développements dans les deux technologies commencent à les faire converger. Du côté de Bluetooth, le débit de données a augmenté avec la version 4.2 et la version 5.2 a introduit des capacités de streaming pour l'audio, ainsi qu'un nouveau CODEC. Ce n'est pas tout à fait de la vidéo haute définition, mais cela éloigne le Bluetooth Low Energy de ses racines basées sur les données IOT. 

Le WiFi-6 apporte de nouvelles capacités

En ce qui concerne le WiFi, WiFi-6 est une évolution qui vise à améliorer les capacités du WiFi pour les solutions IoT. Comme nous l'avons mentionné plus haut, les itérations précédentes du WiFi étaient axées sur la vitesse. Cela a été rendu possible grâce à des canaux à large bande. Le revers de la médaille est qu'ils ne peuvent pas être très nombreux dans le spectre limité alloué à l'utilisation en clair. Cela n'a pas beaucoup d'importance si un ou deux utilisateurs diffusent en continu à partir d'un routeur domestique. Mais comme le savent tous ceux qui ont utilisé un service WiFi public dans un endroit très fréquenté, les réseaux peuvent facilement être saturés.

Le WiFi-6 emprunte donc quelques astuces au monde cellulaire et divise le spectre en sous-porteuses. Ceci permet à un plus grand nombre d'utilisateurs de transmettre simultanément, mais à un débit de données inférieur. Ces sous-porteuses peuvent être utilisées de manière assez souple, de sorte que différents utilisateurs peuvent se voir attribuer un nombre différent d'unités de ressources au cours d'une même période, en fonction de leurs besoins.

Une autre amélioration est la mise en œuvre du "Target Wake Time", qui permet aux appareils de demander à se réveiller après un intervalle de temps défini et de passer en mode veille entre les deux. Cette fonction vise à réduire le niveau minimum de consommation d'énergie requis pour un appareil WiFi.

Pour améliorer encore les capacités du WiFi dans les environnements denses, des antennes MiMo sont incluses aux deux extrémités d'une connexion, pour permettre le partage spatial du réseau. Des fonctionnalités supplémentaires permettent d'ignorer les réseaux qui se chevauchent et dont les signaux sont faibles.

Crossover

Tout cela fait entrer de plain-pied le WiFi dans le domaine des technologies de l'information et de la communication (IoT) : réseaux denses, utilisation flexible des données, dispositifs alimentés par batterie utilisant des quantités limitées de données. Tout cela ressemble beaucoup au discours tenu par Bluetooth Low Energy il y a dix ans.

Bluetooth Low Energy et WiFi-6 - des concurrents ?

Alors, qu'en est-il ? Ces technologies sont-elles désormais des "concurrentes" dont l'une va "gagner" et l'autre "perdre" ?

Pas tout à fait. Il y a clairement un rapprochement.  Les deux technologies sont plus que jamais destinées à diverses applications IoT. Il reste cependant des différences significatives : Bluetooth Low Energy offre toujours de bien meilleures caractéristiques de faible consommation que WiFi-6 et les capacités de débit de données de WiFi dépassent toujours de loin celles de Bluetooth. La technologie de saut de fréquence Bluetooth s'avérera toujours plus résistante dans les environnements bruyants et la connectivité ad hoc sera toujours plus facile à utiliser avec Bluetooth.

Une convergence serait peut-être une meilleure façon de le dire. Les applications IoT deviennent de plus en plus sophistiquées et, souvent, une seule technologie radio ne suffit pas. L'un des revers de la médaille des progrès du WiFi-6 est que le routeur doit devenir un appareil encore plus complexe que jamais, gérant davantage de connexions aux exigences différentes. La norme domotique Matter est un bon exemple de tentative de gestion de différentes normes radio sous un même toit. Cette norme pourrait envisager d'utiliser le WiFi pour l'échange de gros volumes de données et le Bluetooth pour la configuration locale des appareils.

Il est à noter que Nordic Semiconductor, le leader du marché du Bluetooth Low Energy, a récemment lancé son premier appareil WiFi. On peut donc s'attendre à l'arrivée prochaine de quelques appareils bi-radio prenant en charge la dernière génération des deux technologies.

Choix pour les concepteurs de systèmes

Pour les concepteurs de systèmes, il s'agira probablement moins de choisir l'un ou l'autre, mais plutôt, dans de nombreux cas, de déterminer quelles fonctions du système devraient utiliser quelle technologie sans fil.

On pourrait faire une analogie avec l'évolution des téléphones mobiles. Au départ, ils n'avaient qu'une connexion au réseau cellulaire. Avec le temps, ils sont devenus les appareils multiradio que nous transportons aujourd'hui. Les applications IoT suivent le même chemin, après avoir commencé par une simple connexion point à point entre l'appareil et un dispositif faisant office de passerelle. Nous disposons aujourd'hui de nombreuses architectures de solutions différentes, notamment des réseaux multi-radio, des réseaux maillés, des réseaux longues et courte distance, ainsi que diverses autres permutations.

En résumé, les deux technologies ajoutent des capacités, ce qui rend simplement les choses possibles. Aucune des deux ne semble devoir disparaître dans un avenir prévisible.