Guide du capteur LoRaWAN : Cas d'utilisation et types

Cet article est une introduction aux capteurs LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) et à leur importance. Il explique les avantages du déploiement d'un capteur LoRaWAN, ce qu'est un capteur de l'internet des objets (IoT), les types de capteurs disponibles et le principe de fonctionnement des capteurs LoRaWAN, suivis de quelques types différents de capteurs LoRaWAN. Enfin, nous conclurons sur les avantages de l'utilisation des capteurs LoRaWAN dans votre application IoT. 

Qu'est-ce que LoRaWAN et pourquoi est-ce important ? 

Comme nous l'avons vu dans les articles précédents, LoRaWAN est l'abréviation de "Long Range Wide Area Network" (réseau étendu à longue portée), qui est un protocole de réseau reposant sur la modulation radio LoRa. Il est devenu populaire grâce à l'avancée des alliances qui promeuvent LoRa dans les applications de l'internet des objets (IoT). Ces caractéristiques prometteuses sont les suivantes : 

• Fonctionnement à longue portée : Les applications LoRaWAN IoT peuvent établir une communication à longue portée allant jusqu'à 13 km dans un environnement rural et jusqu'à ~ 10 km dans un environnement urbain. 
• Faible consommation d'énergie : Les dispositifs LoRaWAN utilisant la modulation radio LoRa consomment peu d'énergie par rapport à d'autres réseaux étendus (WAN) tels que les réseaux cellulaires. 
• Connexion sécurisée : Les appareils compatibles LoRa sont dotés d'un système de cryptage AES 128 bits pour sécuriser la transmission des informations. 
• Amélioration de la durée de vie des batteries : Les dispositifs déployés par LoRa sont généralement alimentés par des piles et ont une durée de vie d'environ 10 ans. 
• Faible coût des dispositifs 

Ces caractéristiques font de LoRaWAN une option populaire pour les réseaux étendus à faible consommation d'énergie (LPWAN) les applications IoT qui nécessitent une charge utile et une bande passante réduites. 

Qu'est-ce qu'un capteur LoRaWAN ? 

Les capteurs LoRaWAN sont les dispositifs finaux déployés dans un réseau LoRaWAN. Ils font partie des grandes catégories de capteurs IoT. Il convient donc d'examiner ce qu'est un capteur IoT.  

Un capteur IoT est le dispositif final responsable de l'interaction avec l'environnement physique. Il acquiert des valeurs de paramètres physiques et les convertit en signaux qui sont ensuite lus par un nœud intelligent tel qu'un microcontrôleur. La principale caractéristique d'un capteur IoT est qu'il transmet les données physiques collectées via l'internet au nœud intelligent. Pour faciliter la connexion à l'internet, différents moyens de communication sans fil, tels que le Wi-Fi et la téléphonie cellulaire, sont largement utilisés. 

Maintenant que nous avons une brève compréhension de ce qu'est un capteur IoT, voyons ce que sont les capteurs LoRaWAN. Les capteurs LoRaWAN sont un type de capteur IoT dont le support de communication sans fil est la modulation radio LoRa. Ils possèdent intrinsèquement les caractéristiques avantageuses de la modulation radio LoRa dont nous avons parlé précédemment. Les capteurs LoRaWAN agissent comme des capteurs IoT ordinaires, à l'exception de ces caractéristiques inhérentes. Cependant, ils sont personnalisés pour être déployés dans des réseaux LoRaWAN plutôt que sur des réseaux WAN conventionnels. 

Le besoin de tels capteurs LoRaWAN est apparu en raison des nombreuses applications utilisant la modulation radio LoRa. Ce besoin a été motivé par leur coût peu élevé et leur faible consommation d'énergie, ce qui les rend idéaux pour les capteurs alimentés par batterie. En outre, les capteurs LoRaWAN peuvent transférer des informations sur une longue distance, ce qui les rend supérieurs aux capteurs IoT conventionnels. De plus, grâce à l'utilisation de la modulation radio LoRa, ils peuvent fonctionner très bien dans des environnements où il peut y avoir plus d'interférences et de bruit.  

Principe de fonctionnement du capteur LoRaWAN

Les capteurs LoRaWAN se composent de deux éléments principaux : 

• Élément de détection 
• Module LoRa 

L'élément de détection est responsable de l'acquisition ou de la détection des paramètres physiques souhaités. Il peut s'agir de différents éléments de détection tels que des accéléromètres, des éléments de détection de la température, des capteurs de pression, etc.  

Le module LoRa fait office de module radio ou de module de communication co1TP14. Il active la modulation radio LoRa pour permettre le transfert des données collectées par les capteurs vers une unité intelligente. Il est également chargé d'activer les mesures de sécurité telles que le cryptage approprié pour permettre la modulation radio LoRa. Les modules LoRa ne transmettent pas les données en continu et ont un taux de transmission limité. Cela ajoute toutefois un temps de latence dans la communication. Les capteurs LoRaWAN se répartissent en trois catégories principales, en fonction de leur mode de transmission des données sur la liaison de réception : 

• Classe A : ils sont autorisés à recevoir des informations sur des fenêtres de réception spécifiées. 
• Classe B : les fenêtres de réception sont plus nombreuses, mais elles sont planifiées à l'avance. 
• Classe C : ces dispositifs recevraient des informations à moins qu'ils ne transmettent des données, d'où une latence moindre. Cependant, ces classes de dispositifs sont très gourmandes en énergie 

Idéalement, les capteurs LoRaWAN communiqueraient les données des capteurs à un système de gestion de l'information. Passerelle LoRa dans le réseau LoRaWAN ou, dans certains cas, il communique directement dans un nœud central tel qu'un serveur. Ces informations sont ensuite traitées par un nœud central tel qu'un serveur local ou un serveur en nuage, où l'utilisateur peut accéder à son application et la contrôler. 

Types de capteurs LoRaWAN 

Les capteurs LoRaWAN peuvent être divisés en différentes catégories selon le type d'application utilisé. Les réseaux LoRaWAN sont populaires dans les secteurs verticaux suivants : 

• Applications de surveillance : Les dispositifs LoRaWAN peuvent envoyer des informations sous forme de courtes salves de messages, ce qui les rend adaptés aux applications qui ne nécessitent pas une surveillance ininterrompue. 
• Applications sécurisées : En raison des caractéristiques de sécurité inhérentes, les capteurs LoRaWAN sont privilégiés dans les applications qui requièrent une sécurité élevée. 
• Applications à longue portée : Les capteurs LoRaWAN peuvent transmettre des informations sur une longue distance, ce qui en fait des candidats idéaux pour la surveillance des actifs nécessitant une opération à longue distance. 

Les capteurs LoRaWAN diffèrent selon les secteurs verticaux et les types d'application. Dans cet article, nous passerons brièvement en revue quelques-uns des capteurs LoRaWAN les plus courants. 

• Capteurs de mouvement 

Ils sont utilisés pour détecter les mouvements dans des applications telles que la surveillance des biens, la sécurité domestique, les applications d'automatisation et le suivi de l'occupation. Les capteurs de mouvement peuvent détecter le mouvement de personnes et d'objets. Ils déclenchent alors une alarme ou comptabilisent les mouvements détectés. Il existe différents capteurs de mouvement commercial pour répondre aux différentes applications des utilisateurs. 

• Capteurs de suivi 

Les capteurs LoRaWAN de suivi sont utiles pour suivre les biens dans les industries telles que les chaînes d'approvisionnement. Ils sont généralement montés sur des objets ou des personnes pour les suivre sur de grandes distances. Le principal avantage des capteurs de suivi LoRaWAN, par rapport à d'autres dispositifs de suivi, est leur efficacité énergétique. 

• Capteurs environnementaux 

Il s'agit des capteurs LoRaWAN les plus populaires actuellement utilisés. Les capteurs LoRaWAN environnementaux peuvent mesurer le niveau de CO2, l'humidité, la température, la qualité de l'air, etc., et sont largement utilisés dans l'agriculture intelligente, les applications de surveillance des catastrophes, les villes intelligentes et d'autres services publics. La demande de capteurs environnementaux LoRaWAN est actuellement très forte, en raison de leur faible consommation d'énergie et de leur coût de maintenance moins élevé. 

Pourquoi utiliser un capteur LoRaWAN ? 

Vous pouvez envisager d'utiliser des capteurs LoRaWAN dans votre application si vous vérifiez les facteurs suivants : 

• Utilisation du réseau LoRaWAN pour permettre un fonctionnement à longue portée 
• Utilisation d'appareils finaux alimentés par batterie, ce qui limite la consommation d'énergie autorisée 
• La présence de nombreuses sources de bruit et d'interférences dans l'environnement de travail. Un bon exemple d'un tel environnement est une usine d'automatisation 
• La sécurité et la fiabilité sont des facteurs clés de l'application 

Cependant, les raisons de choisir des capteurs LoRaWAN ne se limitent pas aux facteurs ci-dessus, mais dépendent de la nature de l'application de l'utilisateur. 

Avantages du capteur LoRaWAN

Les principaux avantages du déploiement de capteurs LoRaWAN sont les suivants : 

• Ils sont faciles à déployer. En outre, les coûts de maintenance sont très faibles par rapport à d'autres solutions IoT telles que le Wi-Fi. 
• Les capteurs LoRaWAN utilisent le spectre de fréquences sans licencequi ne nécessite pas de coûts de licence supplémentaires 
• Leur faible consommation d'énergie et leur longue portée en font une solution populaire pour les réseaux LPWAN. 
• Avec l'établissement de Alliance LoRaLes capteurs basés sur la technologie LoRa bénéficient d'un soutien et d'une reconnaissance à l'échelle mondiale. 
• Durée de vie de la batterie 
• Connexion sécurisée et fiable 

Conclusion 

En conclusion, nous pouvons dire que les capteurs LoRaWAN sont une solution populaire pour votre application IoT si la plage de fonctionnement et la durée de vie de la batterie sont vos principales préoccupations. Néanmoins, les capteurs LoRaWAN garantissent la fiabilité des applications IoT en réseau étendu.