La technologie de réseau étendu à faible puissance (LPWAN), en tant que terme, n'est apparue qu'en 2013, mais n'a pris de l'importance qu'en 2015. LPWAN est une technologie de réseau qui sert d'interconnexion entre des appareils alimentés par batterie et à faible bande passante. Les appareils IoT ont une autonomie de batterie limitée, ce qui crée un besoin de normaliser la transmission à faible puissance sur une large plage de communication.
Le LPWAN est conçu pour répondre aux besoins de l'Internet des objets et des réseaux machine-to-machine (M2M). Tout en prenant en charge un bon nombre de connexions d'appareils sur une zone géographique considérablement étendue, le LPWAN offre une efficacité énergétique plus fiable que n'importe quel réseau mobile traditionnel et à moindre coût.
Voici les détails que vous devez connaître sur la technologie LPWAN et en quoi elle diffère de LoRaWAN.
Type d'appareils IoT LPWAN
Les appareils LPWAN IoT se présentent sous des formes et des tailles variées. Ceux-ci incluent le LoRa, Zigbee, Sigfox, Nwave, LTE-M et NB-IoT, entre autres. Cependant, LoRa, NB-IoT, LTE-M et Sigfox représentent plus de 96 % de l'installation mondiale d'appareils LPWAN. Habituellement, les LPWAN peuvent fonctionner sur une fréquence sous licence ou sans licence, y compris des options propriétaires ou standard ouvertes.
LoRa
LoRa est un type de norme technologique non cellulaire. LoRa sans licence, pris en charge par le Alliance LoRa, a une portée modeste, consomme peu d'énergie et offre aux utilisateurs une connexion abordable. Conçu spécifiquement pour les appareils fonctionnant sur batterie, il favorise l'interopérabilité entre plusieurs appareils IoT sans nécessiter d'installations complexes. Avec la capacité de transmettre sur plusieurs fréquences jusqu'à plusieurs sous-gigahertz, LoRa est moins sujet aux interférences de communication. En tant que l'un des plus prometteurs, il est prévu que LoRa, aux côtés de NB-IoT, gagnera environ 85 % de la part du réseau d'ici 2025.
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NB-IdO
Les IoT à bande étroite (NB-IdO) est similaire à d'autres normes technologiques et fonctionne sur l'infrastructure IoT cellulaire existante (LTE et GSM). Le NB-IoT peut facilement connecter jusqu'à 50,000 10 appareils IoT par cellule NB-IoT en capitalisant sur le coût et l'efficacité énergétique du LTE-M. Il prend également en charge de nombreuses nouvelles connexions en utilisant seulement une partie de son spectre disponible. Cela aide à minimiser la consommation d'énergie et étend la durée de vie de la batterie de l'appareil IoT à plus de XNUMX ans.
LTE-M
Construction LTE-M est une note LPWAN typique publiée par l'organisme de normalisation 3GPP. En tant que l'une des technologies cellulaires de première génération, le LTE-M capitalise sur les réseaux LTE existants pour assurer une connexion réseau très efficace à l'intérieur et sous terre. Il offre une bande passante beaucoup plus élevée que le NB-IoT. Avec la technologie LTE-M, il n'y aura pas besoin de plusieurs modules et variantes. Il offre une large latence et une vitesse équivalente au réseau 3G.
SIGFOX
En tant que l'une des technologies LPWAN sans licence largement acceptées, Sigfox fonctionne sur une infrastructure de réseau public tout en n'autorisant qu'un seul opérateur de réseau par pays. Confiné par sa taille de paquet à une limite quotidienne de 150 messages de 12 octets, il peut permettre une communication de plus de 30 km à 50 km en zones reculées, de 3 km à 10 km en milieu urbain et d'environ 1,000 XNUMX km en ligne de site. applications.
Application du LPWAN
La technologie LPWAN permet aux appareils IoT et M2M de fonctionner sur une seule charge de batterie pendant environ 10 ans. Les LPWAN sont couramment utilisés dans des applications telles que les compteurs intelligents, l'éclairage intelligent, la surveillance et le suivi des actifs, la ville intelligente, l'agriculture intelligente, la surveillance du bétail, la gestion de l'énergie, la fabrication et d'autres déploiements d'applications de bâtiments intelligents.
smart Lighting
Un nombre insondable d'ampoules sont allumées dans le monde - sur les trottoirs, les ponts aériens, les intersections, les allées ou les autoroutes. Le LPWAN permet une surveillance et un suivi efficaces. Par exemple, le système conventionnel de surveillance intelligente de la foudre implique généralement que quelqu'un voit la lumière s'éteindre et contacte les autorités compétentes. Cependant, le LPWAN peut automatiser le processus pour permettre aux lumières d'informer le centre de commande le plus proche d'une ampoule qui ne fonctionne pas, ou si elle est allumée ou éteinte, assurant ainsi une meilleure utilisation de l'énergie et contribuant à la sécurité à l'intérieur comme à l'extérieur.
Les compteurs intelligents
Le comptage intelligent fournit l'un des cas d'utilisation les plus pertinents et sans doute le plus adopté sur le marché LPWAN. Ces dernières années, il y a eu un déploiement complet de plusieurs projets de comptage intelligent à grande échelle fortement tributaires de la connectivité LPWAN. Des pays d'Europe, tels que l'Italie, la Suède, la Lituanie et les Pays-Bas, ont chacun installé plus d'un million de compteurs d'électricité et de gaz connectés via la technologie NB-IoT ou LTE-M. De même, China Telecom a également installé plus de 1 millions de compteurs d'eau intelligents et environ 20 millions de compteurs de gaz connectés via son réseau national NB-IoT. L'Arabie saoudite s'est récemment lancée dans un projet de comptage d'électricité intelligent NB-IoT de plus de 25 millions de dollars. NICIAS, un distributeur d'énergie intégré au Japon, a achevé avec succès la modernisation de 5 850,000 compteurs de gaz, connectés via Sigfox.
Suivi intelligent
Le suivi du mouvement des marchandises est essentiel pour garantir que les marchandises arrivent à destination en toute sécurité. Cependant, avec la technologie LPWAN, il est possible de faire bien plus que simplement suivre l'emplacement des marchandises. Les palettes intelligentes équipées de LPWAN peuvent fournir des données en temps réel sur l'état des marchandises, par exemple si elles ont été ouvertes ou abandonnées. Ces informations peuvent être utilisées pour améliorer la sécurité et l'efficacité des expéditions.
Avantages du LPWAN
Le LPWAN présente de nombreux avantages qui facilitent une communication transparente entre les réseaux. Certains des principaux sont:
Nombre limité de passerelles
Bien qu'il nécessite moins de passerelles réseau, le LPWAN peut communiquer sur de longues distances, ce qui contribue à réduire les coûts d'infrastructure. Par exemple, Amsterdam est densément construite, mais seulement 24 passerelles sont nécessaires pour couvrir toute la ville.
Spectre radio libre
Avec LPWAN, vous pouvez transmettre et recevoir des données sur le spectre radio libre, c'est-à-dire sans aucun paiement ni licence. Cela signifie que n'importe qui peut être un fournisseur de passerelle et n'encourir toujours qu'un coût nul sur les données.
Faible consommation d'énergie
La consommation d'énergie d'un appareil IoT est principalement déterminée par la fréquence à laquelle il communique et la quantité de données transmises au fil du temps. Les LPWAN sont connus pour leur faible consommation d'énergie, car ils régulent la fréquence de transmission des données (en activant le mode veille lorsque l'appareil IoT n'est pas utilisé), prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie à plus de 10 ans.
Inconvénients du LPWAN
Là où le LPWAN présente des avantages importants, il n'est pas dépourvu d'inconvénients. Voici quelques-uns des principaux inconvénients de l'utilisation de la technologie LPWAN :
Inapte aux applications fréquentes de transfert de données
LPWAN ne prend pas en charge les applications IoT qui nécessitent la transmission fréquente de données volumineuses.
Faibles débits de données
Étant donné que LPWAN ne prend en charge que les faibles débits de données, il ne peut pas être utilisé pour les applications IoT ayant des besoins en débit de données plus élevés.
Risque élevé de colmatage sur le réseau
Lorsqu'ils opèrent sur le spectre radio libre, il peut y avoir un grand nombre d'opérateurs sur la même fréquence de réseau. Le colmatage du spectre radio libre entraînera probablement une interruption de la transmission.
Ne convient pas aux applications à faible latence
Le LPWAN est très inadapté aux applications IoT à faible latence, car la technologie ne peut fournir qu'une latence élevée entre les nœuds de bout en bout.
LoRaWAN contre NB-IoT contre LTE-M contre Sigfox
| Paramètres | LoRaWAN | NB-IdO | LTE-M | SIGFOX |
| Bande passante | 125 kHz | 180 kHz | 1.08MHz | 100 Hz |
| Couverture | 165 dB | 164 dB | 156 dB | 165 dB |
| Vie de la batterie | plus de 15 ans | plus de 10 ans | plus de 10 ans | plus de 15 ans |
| Courant de Pointe | 32 mA | 120 mA | 500 mA | 49 mA |
| Sommeil actuel | 1 µA | 5 µA | 9 µA | 1.3 µA |
| Cadence de production | 50 Kbit/s | 200 Kbit/s | 1 Mbps | 600 bps |
| Latence | Dépendant de la classe de périphérique | <10 s | <15 ms | <30 s |
| Sûreté | AES 128 bits | 3GPP (128 bits à 256 bits) | 3GPP (128 bits à 256 bits) | AES 128 bits |
| Géolocalisation | Oui (TDOA) | Oui (3GPP version 14) | Oui (3GPP version 14) | Oui (RSSI) |
| Efficacité des coûts | Haute | Moyenne | Haute | Haute |
| Consommation d'énergie | Faible | Haute | Faible | Moyenne |
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Références
Alliance LoRA — Qu'est-ce que LoRAWAN ?
Sam Tech Corporation — Technologie LoRa
