L’Internet continue de se développer, et l’Internet des objets (IoT) est un domaine qui continue de croître à un rythme soutenu. Les réseaux étendus à faible puissance (LPWAN) sont à l’origine d’une grande partie de cette croissance, un type de connexion à faible puissance pour un réseau étendu qui est utile pour le déploiement et l’utilisation de l’IdO.
Examinons donc de plus près les LPWAN, leurs différents types et quelques exemples concrets de leur utilisation.
Qu’est-ce que l’IdO ?
Pour comprendre les LPWAN, il faut comprendre ce qu’est l’IdO. Il n’est pas nécessaire d’aborder ce sujet en profondeur, mais un minimum de connaissances permet de mieux comprendre les réseaux LPWAN.
Le terme IoT fait référence aux dispositifs physiques interconnectés. Ces dispositifs vont des thermostats intelligents de votre maison aux lampadaires intelligents d’une ville.
Parmi les appareils courants compatibles avec l’IdO, on peut citer
- Les appareils domestiques intelligents : Thermostats, éclairage, caméras de sécurité
- Industriel : Capteurs dans les équipements de fabrication, capteurs de contrôle des stocks
- Ville intelligente : Eclairage public et feux de signalisation, transports publics
- Agriculture : capteurs de sol, irrigation intelligente, contrôle du bétail
Ce ne sont là que quelques exemples d’utilisation de l’IdO. Mais pour que les systèmes IoT fonctionnent, ils doivent être connectés, et les LPWAN jouent souvent ce rôle.
Qu’est-ce qu’un LPWAN ?
Un LPWAN est un réseau de communication sans fil capable d’assurer des transmissions de données à faible bande passante et à faible consommation d’énergie sur une zone étendue. En raison de la zone qu’un LPWAN peut couvrir, il est parfait pour aider les réseaux IoT à communiquer.
Un réseau LPWAN n’a pas de taille de zone fixe spécifique qu’il peut couvrir. La couverture dépend de plusieurs facteurs, notamment la technologie de transmission, le nombre d’appareils IoT connectés, les débits de données disponibles, etc. En outre, d’autres facteurs affectent la couverture et la transmission LPWAN, tels que les obstacles environnementaux.
Comment fonctionnent les LPWAN ?
Les propriétés de faible consommation des réseaux LPWAN sont la clé de leur fonctionnalité. Les appareils IoT sont souvent alimentés par des batteries et consomment peu d’énergie. En outre, la plupart des appareils IoT transmettent de minuscules quantités de données à des débits binaires faibles. Les réseaux LPWAN sont donc idéaux pour connecter ces appareils sur de longues distances en utilisant un minimum d’énergie.
Les réseaux LPWAN utilisent principalement des fréquences radio sans licence. Il n’est donc pas nécessaire d’obtenir une licence, ce qui réduit les coûts. La manière dont les données sont codées et transmises dépend du type de LPWAN. Mais au cœur de chaque type se trouve une technique de modulation conçue pour transmettre des données sur de longues distances avec un minimum d’interférences.
Voici quelques-unes des méthodes utilisées pour y parvenir :
- Utilisation de codes correcteurs d’erreurs
- L’étalement du signal (diffusion du signal sur une large bande de fréquence)
- Réduction du débit de données
Il est utile de penser à un robinet d’eau. Ouvrez-le à fond et vous obtiendrez un débit puissant ; on pourrait comparer cela à un réseau étendu traditionnel (WAN) avec beaucoup de données (eau) qui circulent très rapidement. L’inconvénient, c’est qu’il faut beaucoup d’énergie pour maintenir le débit.
Réduisez ce flux à un goutte-à-goutte régulier et vous obtenez un LPWAN. L’eau parcourt toujours la même distance, mais une faible quantité d’énergie est nécessaire pour maintenir le goutte-à-goutte.
3 avantages clés des réseaux LPWAN
La raison pour laquelle les réseaux LPWAN sont utilisés pour connecter les appareils IoT peut être résumée en considérant trois avantages clés offerts par ces types de réseaux.
- Le coût : Le coût d’un réseau LPWAN est inférieur à celui d’un réseau WAN traditionnel. Tant du point de vue du matériel que des coûts de mise en œuvre, les réseaux LPWAN offrent une solution de connectivité peu coûteuse.
- Portée : La portée d’un réseau LPWAN varie en fonction de facteurs tels que la topologie, les exigences de conception, les conditions environnementales et les interférences. Un réseau typique peut fonctionner sur une distance d’environ six miles. Mais comme nous le verrons dans la section suivante, certains types de LPWAN peuvent se vanter d’avoir une portée maximale d’environ 25 miles.
- Puissance : Les émetteurs-récepteurs LPWAN, les capteurs et autres éléments sont généralement des dispositifs à faible consommation d’énergie. Par exemple, beaucoup d’entre eux sont alimentés par des piles, et il est courant que la durée de vie d’une pile se mesure en années.
Ces attributs contribuent à l’adoption des LPWAN en tant que principale forme de connectivité pour des millions de dispositifs IdO.
Les principaux types de LPWAN
Il existe plusieurs types de LPWAN. Le type de LPWAN que vous choisissez dépend de plusieurs facteurs. Par exemple, le type de LPWAN Sigfox a une portée pouvant atteindre 25 miles, ce qui le rend utile lorsque les appareils sont dispersés sur une longue distance.
Voici quelques-uns des types de LPWAN les plus courants :
- LoRaWAN : Cette technologie utilise une technique appelée Chirp Spread Modulation pour atteindre une communication longue distance. Cette même technique lui permet d’y parvenir avec une très faible consommation d’énergie. Les réseaux LoRaWAN offrent plusieurs avantages, notamment un faible coût et une grande évolutivité. Ils prennent également en charge les fonctions de géolocalisation et la communication bidirectionnelle.
- NB-IoT : Il s’agit d’un LPWAN qui fonctionne sur des réseaux cellulaires. Cela lui permet de conserver les caractéristiques définissant un LPWAN, mais avec les avantages supplémentaires de débits de données accrus et d’une sécurité améliorée.
- Sigfox : Sigfox est un service LPWAN propriétaire qui se targue d’une couverture mondiale. Il utilise une modulation à bande ultra étroite pour répondre aux exigences de portée et de puissance des appareils connectés et, dans des conditions optimales, peut atteindre une portée de 25 miles.
- En apesanteur : Weightless atteint ses objectifs LPWAN de connectivité longue distance et à faible puissance en utilisant la modulation de fréquence à large bande et le multiplexage de fréquence orthogonale. Il s’agit d’un autre service à couverture mondiale.
Comme vous pouvez le constater, il existe différentes façons d’atteindre les objectifs d’un réseau LPWAN. Cependant, le choix d’un réseau LPWAN dépend en grande partie des fonctions qu’il est censé remplir, ce que l’on comprend mieux en examinant certains modes d’utilisation des réseaux LPWAN.
À quoi servent les réseaux LPWAN ?
Nous avons déjà abordé ce sujet, mais la meilleure façon de comprendre pleinement le fonctionnement des LPWAN est de discuter de certains scénarios réels dans lesquels les dispositifs IoT sont utilisés.
Villes intelligentes
Les villes utilisent de plus en plus les réseaux LPWAN à bon escient. Voici quelques-unes des utilisations les plus courantes :
- Éclairage public intelligent : Les lampadaires intelligents utilisent les réseaux LPWAN à plusieurs fins. La plus courante consiste à économiser de l’énergie en ajustant la luminosité des lumières en fonction de facteurs tels que les conditions climatiques, l’heure de la journée et le niveau d’activité dans la rue.
- Feux de circulation intelligents : Ces feux sont utilisés pour réduire les embouteillages en donnant la priorité aux feux de circulation afin d’optimiser le flux de trafic.
- Stationnement intelligent : Des capteurs peuvent être utilisés pour surveiller la disponibilité des places de parking.
L’évolution vers des villes plus intelligentes vise à améliorer la qualité de vie des habitants et à réduire l’empreinte carbone et la facture énergétique des municipalités.
Agriculture
L’agriculture est un autre secteur qui a connu une augmentation rapide de l’utilisation des dispositifs IoT et des réseaux LPWAN. Voici quelques-unes des façons dont les réseaux LPWAN aident les agriculteurs :
- Surveillance des sols : Les LPWAN et les capteurs peuvent surveiller les conditions du sol comme l’humidité et la température. Cela permet aux agriculteurs d’économiser de l’eau en n’arrosant que là où c’est nécessaire et quand c’est nécessaire.
- Contrôle du bétail : La localisation du bétail peut être utilisée par des capteurs connectés à un LPWAN.
C’est un autre secteur où un LPWAN peut réduire les coûts et l’impact environnemental des pratiques agricoles.
Santé
Les réseaux LPWAN transforment les soins de santé et la manière dont nous surveillons les patients et leurs pathologies. Parmi les utilisations de cette technologie, on peut citer
- Fournir des informations en temps réel sur l’état de santé des patients à l’aide de dispositifs de surveillance à distance.
- Suivre l’état et l’emplacement des équipements
- Contrôler et ajuster les conditions environnementales dans les établissements de santé
Dans l’ensemble, le LPWANS peut contribuer à rationaliser le traitement des patients tout en réduisant les frais généraux.
LPWANs : La lenteur et la régularité gagnent la course
Les réseaux LPWAN sont les héros méconnus d’un monde de plus en plus connecté. Grâce à une approche lente et régulière du transfert de données, ces réseaux rendent nos villes plus intelligentes, nos maisons plus sûres et notre agriculture plus efficace.
Le pouvoir de l’information ne se résume pas aux « big data » ; parfois, ce sont les petites choses de la vie qui comptent.
