Qu’est-ce que la technologie LoRa ?
La
technologie LoRa est largement répandue dans le monde de l’internet des
objets (IoT). Elle permet notamment la transmission de données
de faible volume par des capteurs fixes. Le principe
des réseaux LoRa est de transmettre des données par liaison hertzienne depuis
des capteurs à faible puissance d’émission, potentiellement isolés ou difficile
d’accès, fonctionnant sur batterie pour 5 à 10 ans. tc bolts
Fonctionnellement,
les capteurs mesurent et stockent leurs données avant de les transmettre sur le
réseau LoRa. Ils envoient leurs trames à une (ou plusieurs) gateway(s) (ou
concentrateur(s)) qui fait office de relais entre un grand nombre de capteurs
dans son rayon de couverture et les serveurs de stockage et de traitement de
données ad hoc. Gateways et serveurs sont
interconnectés sur réseau cellulaire, en fibre optique,
ou en liaison cuivre selon les cas de figure.
En
LoRa les liaisons bidirectionnelles sont possibles, c’est-à-dire capteurs à SI
et SI à capteurs. Cette fonctionnalité peut avoir son importance s’il y a des
mises à jour du firmware[1] à
effectuer par exemple. Même si le débit dépend aussi du protocole implémenté
sur la modulation LoRa, retenons
qu’il ne dépasse pas 150kbit/s dans le sens montant (capteurs à SI), et dans le
sens descendant (SI à capteurs) il est de l’ordre de 50kbit/s. Bien qu’il soit
bidirectionnel, le protocole est plutôt optimisé pour la remontée de données.
Contrairement
au Sigfox,
le nombre de messages par capteurs (aussi bien montants que descendants) est
illimité sur les réseaux LoRa. La voix ne peut être transmise sur les réseaux
LoRa, et le protocole n’assure pas non plus la gestion du handover, c’est-à-dire la gestion de capteurs mobiles.
En
termes de couverture, une gateway peut recevoir les capteurs dans un rayon de
5km en zone urbaine, et dans un rayon de 15km en zone rurale. Les objets
enterrés peuvent être reçus dans une certaine mesure, retenons que la couverture
indoor est bonne, mais celle des réseaux
Wize (169 MHz) et NB-IoT est meilleure.
Quelle est différence entre LoRa et
LoRaWAN ?
Les
notions de LoRa et LoRaWAN sont
parfois confondues, alors qu’il s’agit d’éléments incomparables sur le plan
technique. En effet, comme dit précédemment, LoRa est une technologie de
modulation de signal qui permet la transmission de données en respectant un
protocole, LoRaWAN par exemple. Ce protocole est le principal protocole LoRa
existant, qui a été établi par la LoRa Alliance avec pour
ambition de standardiser un protocole d'échange de données avec les objets
connectés. Sur la modulation LoRa, différents protocoles peuvent être
implémentés. Par exemple, Link Labs a développé le protocole
Symphony Labs, spécialement dédié aux Amériques.
Typiquement,
Link Labs a développé le protocole Symphony Labs,
spécialement dédié aux Amériques d’ailleurs. Les capteurs doivent être capable
de moduler en LoRa au moment de l’émission (et de démoduler en réception), et
ils appliquent le protocole LoRaWAN qui fixe les règles de communication sur le
réseau (en matière de format de trames, de temps d’émission, d’encodage, etc.).
La seule société fabricante de chipset LoRa à l’heure actuelle est la société
Semtech, qui a acquis en 2013 la start-up grenobloise Cycléo, qui avait
développé le standard LoRa en 2009. Le protocole LoRaWAN régit la communication
depuis le capteur jusqu’au serveur d’application, et la transmission LoRa se
limite au périmètre de communication radio bas débit (jusqu’à la gateway).
Cas d’usage à titre illustratif
Grâce
à la technologie LoRa, une société en charge de la gestion des déchets d’une
ville peut connaître le niveau de remplissage des bennes pour optimiser les
tournées de ses camions : une benne pleine sera privilégiée à une benne qui
n'est pas encore pleine.
Comment
ça marche ? Dans chaque benne a été installée un capteur de remplissage
fonctionnant par ultrason. Sur batterie, ce capteur a une partie émettrice qui
envoie toutes les N minutes la valeur du niveau de remplissage relevée par le
capteur ultrasonique à cet instant. L’information respectant les règles du
protocole LoRaWAN est envoyée en LoRa et une gateway la reçoit. Techniquement,
la gateway renvoie un accusé de réception de la trame, sans quoi le capteur
aurait renvoyé l’information après un temps donné. Cette même gateway collecte
les données de X capteurs répartis sur son périmètre de couverture, et les
retransmet au système d’information (SI) cible en 4G (par exemple).
En
respectant le protocole LoRaWAN, la gateway émet sur le réseau 4G les données
collectées, qui sont reçues et décodées par l’interface réseau du SI cible. Le
serveur les stocke selon les règles ad
hoc et les met à disposition des applications métiers qui
réalisent le traitement pour lequel elles ont été implémentées. L’application
affiche sur une carte le taux de remplissage des bennes supervisées afin que le
responsable de gestion des déchets de la ville puisse modifier le cadencement
ou le parcours des tournées de maintenance en fonction de ces indicateurs.
Qu’est-ce que la LoRa Alliance ?
Créée
en 2015, la LoRa Alliance se compose de plus de 500 membres, institutionnels,
industriels et opérateurs de réseaux, et ne cesse de s’élargir. Les membres
fondateurs de la LoRa Alliance sont IBM, MicroChip, Cisco, Semtech, Bouygues
Telecom, Singtel, KPN, Swisscom, Fastnet et Belgacom. Le profil des industriels
membres de l’Alliance va de celui de fabricant de composant électronique à
celui d’intégrateur de solutions et d’opérateur télécom. Début 2019, la LoRa
Alliance comptait 100 opérateurs de réseaux
LoRaWAN parmi ses membres.
La norme LoRaWAN tire
avantage d’une approche de protocole ouvert menée par la LoRa Alliance qui
fédère la spécification, le développement et le déploiement de la norme,
élabore les guides de certification et assure l’interopérabilité entre les
fournisseurs d’infrastructures radio, les vendeurs de cœurs de réseaux et les
concepteurs et fabricants de dispositifs terminaux. L’Alliance est l’autorité de certification de produits LoRaWAN.
La certification LoRaWAN garantit l’interopérabilité entre les produits
(capteurs, gateway) et leur conformité de fonctionnement avec la norme, et elle
offre une visibilité marketing accrue.
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