IoT LPWAN: Pourquoi le LPWAN est-il nécessaire dans le monde de l'IoT ?

It’s becoming harder to see a future without the Internet of Things in our daily lives. Nous nous appuyons de plus en plus sur des objets compatibles avec les réseaux de communication, qui peut non seulement envoyer et recevoir des données mais également effectuer des tâches spécifiques. Notre monde est rempli de capteurs et de caméras LPWAN IoT qui transmettent diverses informations, du niveau de pollution atmosphérique à l'état de la circulation en passant par la géolocalisation des scooters et vélos à usage partagé dans les rues peuplées.

Le fait que l'IoT devienne une norme dans notre vie quotidienne signifie qu'il y a des éléments qui conduisent à la croissance exponentielle de son écosystème. D'un autre côté, IoT’s network connectivity – a backbone of the Internet of Things – has been mainly stimulated by LPWAN IoT technology. La prévalence de cette technologie dans le développement de l'IoT peut être principalement observée dans le secteur industriel.

Les rapports du marché prévoient que les appareils compatibles IoT devraient passer de 8.6 milliard à 29.42 milliard (2019 – 2030), avec LPWAN IoT étant un moteur majeur de cette croissance. A recent market report that extensively analyzes LPWAN’s contribution to IoT growth estimates that the fastest-growing IoT communication technology within the next half-decade will be LPWAN. Le même rapport prédit que le nombre d'appareils IoT qui utilisent LPWAN est appelé à augmenter de 109% chaque année, dépassant le milliard d'appareils en 2023.

Comprendre les réseaux étendus à faible puissance

Ce sont des technologies radio qui prennent en charge la communication sans fil sur de longues distances. Contrairement aux technologies sans fil comme Bluetooth et Wi-Fi qui transfèrent de gros paquets de données sur de courtes distances, Les LPWAN enverront des paquets de données plus petits mais sur de plus grandes distances.

Il existe plusieurs façons de concevoir et de déployer des LPWAN en fonction de l'application prévue. Les LPWAN peuvent être classés en deux catégories: non cellulaire et cellulaire. Les LPWAN cellulaires utilisent des fréquences sous licence telles que LTE-M et NB-IoT. D'un autre côté, les LPWAN non cellulaires fonctionnent sous des bandes radio ISM sans licence comme LoRa et Sigfox. Cette différence rend l'application finale des deux classes assez différente.

Exemples des principales technologies IoT LPWAN non cellulaires

Today’s most commonly used non-cellular protocols are Sigfox and LoRa.

Sigfox a utilisé une modulation à bande ultra-étroite, qui est l'une des méthodes de transmission de données les plus efficaces. pourtant, il ne peut envoyer que de petites charges de données (autant que 12 octets de données). Puisque le protocole est installé dans tout le pays, il a joué un rôle déterminant dans la création d'une large couverture LPWAN IoT dans les grandes villes américaines pour les appareils IoT.

Sigfox devices don’t require access points or gateways since Sigfox-enabled devices can easily connect to the cloud through Sigfox towers – just like regular cell towers. Étant donné que Sigfox a un débit de données extrêmement faible, il est destiné à la communication dans des environnements bruyants et en plein air. Ce protocole est idéal pour les appareils à capteurs simples qui n'ont besoin d'envoyer ou de recevoir qu'un petit nombre de messages par jour., tels que les systèmes de surveillance des événements d'urgence et les alarmes de sécurité.

LoRa (Longue portée) utilise un schéma de modulation à spectre étalé chirp pour le transfert d'informations numériques sur de longues distances. LoRaWAN, qui est construit sur LoRa, est un MAC disponible en libre accès (Contrôle d'accès au support) spécification de couche. En plus de transférer des charges de données plus importantes que Sigfox, LoRaWAN est également résistant à l'évanouissement par trajets multiples. Il nécessite plus de bande passante que Sigfox en raison de son schéma de modulation, ce qui le rend idéal pour prendre en charge un grand nombre d'appareils.

Technologies IoT LPWAN non cellulaires notables

Les autres normes LPWAN non cellulaires notables sont Weightless et Ingenu. En tant que protocole ouvert, Weightless est compatible avec plusieurs groupes sans licence. SIG en apesanteur, les créateurs du réseau, avait initialement conçu trois normes LPWAN différentes; Apesanteur-N, Apesanteur-W, et en apesanteur-P. Chaque norme a ses propres caractéristiques uniques. pourtant, la société semble avoir déplacé toute son attention vers Weightless-P.

RPMA ingénieux (Accès multiple en phase aléatoire) est l'autre norme. Il peut offrir un soutien à presque 400,000 nodes per “sector’, avec tous nécessitant des points d'accès minimaux. Contrairement à LoRa et Sigfox, le protocole utilise les normes mondialement acceptées 2.4 Bande ISM GHz. Il prend également en charge le transfert de données bidirectionnel sur de vastes zones de couverture. Ingenu gère le réseau de machines accessible au public, qui est utilisé pour fournir des services à 30+ villes américaines.

Today’s Leading Cellular LPWAN IoT Technologies

Les opérateurs de réseaux cellulaires ont évalué leurs technologies de réseau existantes pour identifier comment ils peuvent les utiliser pour améliorer les fonctionnalités de l'IoT. Conventionnellement, les réseaux cellulaires ont été classés comme des réseaux à maintenance élevée et à forte consommation d'énergie. Aujourd'hui, les opérateurs cellulaires ont servi des applications à bande étroite grâce à des normes cellulaires préexistantes.

LTE-M (autrement appelé LTE Cat-M1) permet aux appareils IoT de se connecter directement à Internet à l'aide des réseaux LTE existants. Le réseau n'est pas seulement moins coûteux que les réseaux cellulaires traditionnels, mais il est aussi plus économe en énergie. It also holds the spot for today’s highest bandwidth LPWAN IoT technology.

IoT à bande étroite (également connu sous le nom de NB-IoT) prend en charge une couverture étendue à faible coût tout en maintenant des taux de consommation d'énergie réduits. NB-IoT évite le chevauchement avec d'autres protocoles en fonctionnant différemment des autres normes LTE. Il nécessite également sa propre bande passante dédiée. LTE-M et NB-IoT sont des produits du projet de partenariat de 3e génération (3CELA N'A PAS D'IMPORTANCE) et fonctionnent sur des fréquences autorisées.

Ce qui rend le LPWAN idéal pour les capteurs IoT?

1. Couverture étendue
LPWAN peut permettre la communication d'appareils IoT sur de longues distances (3-20 km). C'est un exploit impressionnant compte tenu de sa consommation déjà faible. pourtant, la distance qu'il peut communiquer dépend en grande partie de nombreux facteurs. Dans les villes à forte densité de construction, LPWAN peut communiquer pour 2-5 km, considérant qu'il y a forcément des interférences des bâtiments et de l'électricité. Zones avec une ligne de vue dégagée, comme les établissements ruraux, peut s'attendre à un transfert de données d'appareils IoT sur de plus grandes distances (15-30 km).

2. Connectivité directe au cloud
Les protocoles LPWAN tirent parti des sous-GHz fréquences qui se connectent de manière similaire aux réseaux cellulaires et offrent une connectivité longue portée. Cela implique essentiellement qu'il est possible de placer des stations de base ou des passerelles à des kilomètres les unes des autres. Ces passerelles permettent aux appareils IoT de se connecter au cloud sans que l'utilisateur n'ait besoin d'investir dans ses propres routeurs à courte portée ou opérations de maillage.. En comparaison, d'autres protocoles à courte portée comme le Wi-Fi et Zigbee nécessitent des passerelles intermédiaires pour transférer les données des appareils IoT dans le cloud.

3. Faible consommation d'énergie
La quantité de données transmises et le mode de transmission affectent la consommation électrique des appareils IoT. Les appareils IoT fonctionnant sous le protocole LPWAN ont tendance à utiliser moins d'énergie que les autres. Encore mieux, Les appareils IoT qui utilisent le protocole ont tendance à être automatiquement mis en veille lorsqu'ils ne sont pas utilisés. Cela aide à préserver la charge, c'est pourquoi les appareils peuvent être utilisés pendant longtemps (5-10 ans).

4. Coûts réduits
Le coût global de possession des écosystèmes IoT fonctionnant sous LPWAN est assez faible. Étant donné que le protocole fonctionne à faible puissance, vous n'aurez qu'à investir dans des batteries bon marché. Ces batteries ont tendance à durer plus longtemps, réduire les coûts d'entretien. Aussi, un faible nombre de passerelles sera nécessaire pour prendre en charge de manière optimale un écosystème IoT basé sur LPWAN, ce qui réduit les coûts de déploiement.

Exemples d'applications IoT activées par LPWAN IoT

Les capacités de faible puissance et de longue portée des appareils LPWAN IoT les rendent idéaux pour de multiples applications. Certaines de leurs applications incluent:

• Gestion de flotte: Les entreprises avec de grandes flottes doivent souvent garder un œil sur leurs allées et venues et leurs taux d'utilisation actuels. Les appareils LPWAN IoT LW001-BG Pro peuvent aider les gestionnaires de flotte à suivre l'emplacement spécifique des actifs, identifier les besoins d'entretien, et établir les meilleures pratiques en matière d'économie de carburant.

• Gestion de flotte: Les appareils LPWAN peuvent facilement être utilisés pour renforcer la sécurité et la sûreté sur le lieu de travail. Les appareils IoT peuvent être étiquetés sur des actifs pour identifier où ils se trouvent et qui les utilise. Dans des environnements de travail dangereux, les employeurs peuvent proposer aux employés des boutons de panique LW004-PB alimentés par LPWAN pour une communication plus facile en cas d'accident.

• Agriculture intelligente: Les appareils IoT définissent l'avenir de l'agriculture. Appareils IoT LW002-TH peut être distribué dans les fermes et les serres pour la surveillance de l'environnement. Leurs capteurs peuvent être programmés pour mettre quelques choses en mouvement au cas où l'humidité et la température environnementales seraient en dehors des niveaux recommandés..

• Activation de la ville intelligente: Les villes intelligentes sont censées avoir plusieurs appareils IoT qui peuvent communiquer entre eux, de la conduite automobile aux lumières de la ville. Les appareils LPWAN IoT LW001-BG peuvent être lancés pour aider au contrôle intelligent des feux de circulation, stationnement intelligent, et gestion intelligente des déchets, pour ne citer que quelques cas d'utilisation possibles.

• Automatisation de la maison: Les gens adoptent lentement la domotique, des systèmes de surveillance domestique intelligents aux thermostats intelligents. La prise IoT MK103 peut faciliter la vie à la maison grâce à des appareils interconnectés. Par exemple, vous pouvez éteindre l'éclairage de votre maison à distance, contrôler les températures, et configurez votre système de sécurité. Cette combinaison de fonctionnalités sécurise les habitations, confortable, et pratique à vivre.

• Usine connectée à l'IoT: Les entreprises peuvent également utiliser LW001-BG Pro pour suivre et gérer les appareils IoT industriels. Les appareils aideront les utilisateurs à accéder aux données de métriques clés, telles que l'efficacité de l'équipement et les données de télémétrie. Vous pouvez utiliser ces informations pour la maintenance préventive de l'équipement, renforcer la sûreté et la sécurité, et l'amélioration de l'efficacité de l'usine, tout peut être fait à distance.

• Connecter les systèmes de santé: Les appareils LPWAN IoT ont révolutionné la facilité avec laquelle les professionnels de la santé peuvent suivre la santé des patients à distance, surtout pendant la pandémie. Les patients peuvent porter le LW004-CT pour une surveillance plus facile de leur santé. En cas d'anomalie, les appareils enverront une alarme au professionnel de la santé respectif pour action. Il facilite également le suivi de l'état de santé des personnes atteintes de conditions critiques.

L'IoT crée un avenir meilleur

Les appareils IoT définissent l'avenir de la communication et de l'automatisation. Avec des technologies comme le LPWAN, on ne sait pas jusqu'où ces appareils peuvent nous emmener. Mettez en œuvre des appareils LPWAN IoT dans votre vie ou votre entreprise aujourd'hui pour profiter des avantages qu'ils ont à offrir.