Qu'est-ce qu'une passerelle Sigfox et comment la choisir ?

Réseaux étendus à faible consommation d'énergie (LPWANs) sont devenues populaires ces dernières années en raison de leur couverture étendue et de leur faible consommation d'énergie. Cela a conduit au développement d'applications intéressantes telles que les villes intelligentes, l'agriculture intelligente, le suivi et la surveillance des actifs. Sigfox est une technologie LPWAN très répandue et largement déployée dans le monde. Dans l'architecture Sigfox, Passerelles Sigfox ou stations de base jouent un rôle clé. Elles agissent en tant qu'intermédiaires dans l'architecture du réseau, pour transmettre tous les messages reçus des appareils finaux. Cet article présente une vue d'ensemble de Sigfox et explique ce qu'est une passerelle Sigfox. Il abordera également les points suivants quand utiliser une passerelle Sigfox et fournir des conseils sur comment choisir une bonne passerelle Sigfox pour une certaine conception ou application.

Qu'est-ce que Sigfox ?

Sigfox est une technologie LPWAN populaire conçue pour répondre aux besoins de l'IoT et du Machine to Machine (M2M). Il hérite des principales caractéristiques des technologies LPWAN, notamment la faible consommation d'énergie et la couverture à longue distance. Sigfox a été introduit pour la première fois sur le marché en 2009, mais il a gagné en popularité récemment en raison de nombreuses applications IoT massives dans différentes industries. En outre, certaines caractéristiques intéressantes de Sigfox en font la technologie idéale pour des applications telles que les compteurs intelligents, les montres intelligentes, etc. Examinons brièvement certaines de ces caractéristiques.

La capacité élevée du réseau Sigfox présente un avantage par rapport aux autres technologies LPWAN. Cette caractéristique est rendue possible par l'utilisation de la technologie Bande ultra-étroite modulation. Ce schéma de modulation facilite également la résistance aux interférences. Grâce à cette caractéristique, Sigfox peut supporter de nombreux dispositifs à la fois, avec une diversité de fréquence et de temps activée. Une autre caractéristique intéressante de Sigfox est l'utilisation de la technologie faible consommation d'énergie semi-conducteurs permettant des niveaux de courant compris entre 10 mA et 50 mA. En outre, comme les appareils peuvent être connectés au réseau sans appairage initial, la durée de vie de la batterie des appareils s'en trouve encore améliorée.

Sigfox vise à couvrir une longue distance avec un nombre minimal de stations de base. Cependant, le débit de données est compromis lorsque l'on parvient à couvrir une longue distance. Un autre facteur qui contribue au fonctionnement à longue distance est la moindre sensibilité des stations de base Sigfox aux dispositifs à faible émission. Sigfox peut couvrir des distances d'une portée moyenne de 30 km - 50 km. L'une des caractéristiques les plus intéressantes de Sigfox est sa capacité à lutter contre lejamming.

Maintenant que nous avons une compréhension de base de Sigfox et de ses caractéristiques, nous allons nous concentrer sur les passerelles ou stations de base Sigfox, qui jouent un rôle critique dans l'architecture du réseau Sigfox.

Qu'est-ce qu'une passerelle Sigfox ?

La passerelle Sigfox ou la station de base Sigfox est responsable de l'acquisition des données des capteurs et des appareils finaux et de leur transmission au serveur d'application. Les passerelles Sigfox ont une connexion Sigfox avec les dispositifs finaux et les capteurs, tandis qu'elles maintiennent idéalement une liaison IP avec le serveur d'application. Dans ce cas, le serveur d'application serait idéalement un nuage, et la liaison IP serait donc établie au moyen d'une communication cellulaire ou d'une connexion Wi-Fi. Toutefois, il peut y avoir une connexion Ethernet, dans le cas où le serveur d'application est un serveur physique ou un ordinateur.

Une station de base Sigfox se compose de trois éléments majeurs.

• Une antenne: Il est responsable de la réception des messages par voie hertzienne en provenance des dispositifs finaux. Ils sont généralement placés en hauteur ou sur des tours pour augmenter la sensibilité.
• Un amplificateur à faible bruit (LNA): Cette fonction permet d'amplifier le signal reçu. L'amplification est nécessaire car le signal reçu peut être très bruité.
• Un point d'accès: Il est chargé de recevoir les messages Sigfox et de les envoyer au serveur en nuage. Ce point d'accès doit être capable de comprendre les messages Sigfox.

Outre cette classification générique des composants de la passerelle Sigfox, la passerelle Sigfox est constituée de trois composants matériels principaux basés sur leur fonction. Il s'agit du module radio, du processeur principal et du module de connectivité. Le module radio est le module Sigfox qui peut comprendre les messages Sigfox dans la couche physique. Le processeur, quant à lui, est responsable du traitement et de l'exécution du système d'exploitation et des microprogrammes nécessaires à l'acheminement des messages. Enfin, le module de connectivité est chargé de connecter la passerelle au réseau par le biais d'une liaison IP. Il s'agit de l'inférence matérielle du point d'accès.

Les passerelles Sigfox sont divisées en deux groupes en fonction de leur lieu de déploiement. Il y a les passerelles intérieures et les passerelles extérieures. En général, les passerelles extérieures ont tendance à consommer plus d'énergie que les passerelles intérieures. Cependant, les deux types peuvent gérer de nombreux appareils à la fois.

Les passerelles Sigfox sont conçues pour réaliser une couverture à longue portée avec le nombre minimum de passerelles déployées dans un système. L'un des grands principes sous-jacents est la diversité spatiale. La diversité spatiale est obtenue par une réception coopérative, où un appareil final n'est pas connecté à une seule passerelle. En moyenne, un appareil peut être connecté à trois passerelles à un moment donné.

La sécurité est un facteur critique dans les applications IoT modernes. Sigfox est considéré comme l'une des technologies LPWAN les plus sûres. Les passerelles Sigfox jouent un rôle clé pour assurer la sécurité du système, en plus de transmettre les messages des appareils au serveur d'application. Les passerelles Sigfox sont également chargées d'effectuer une validation CRC des messages avant de les transmettre afin de valider leur intégrité. De plus, Sigfox a intégré un module de plateforme de confiance (TPM) dans les passerelles pour sécuriser toutes les clés, ainsi qu'une connexion VPN entre la passerelle et le serveur d'application.

Quand utiliser une passerelle Sigfox ?

Maintenant que nous avons vu les principales caractéristiques des passerelles Sigfox, voyons quand nous aurons besoin d'une passerelle Sigfox. Nous pouvons avoir besoin d'une passerelle Sigfox dans notre conception dans les cas suivants :

• Couverture étendue : C'est l'une des principales raisons d'utiliser une Sigfox Gateway. En ayant plus de Sigfox Gateway dans votre réseau, vous pouvez facilement augmenter la portée des opérations.
• Fiabilité et intégrité du réseau : Dans la section précédente, nous avons vu comment une passerelle Sigfox est équipée d'un TPM. Cela améliore l'intégrité des messages qui passent par la passerelle. De plus, grâce à la diversité spatiale obtenue par la réception en coopération, si une passerelle tombe en panne, le réseau n'aura aucun problème de connexion. La fiabilité du réseau s'en trouve donc accrue.
• La sécurité : Les passerelles Sigfox peuvent servir de couche de sécurité supplémentaire dans l'architecture du réseau. La connexion VPN établie entre la passerelle et le serveur d'application peut minimiser les attaques d'écoute sur le réseau.
• Gestion des appareils : Une passerelle peut aider les utilisateurs à gérer les appareils en configurant le micrologiciel de la passerelle en conséquence. Il peut s'agir d'une mise à disposition égale des ressources, de fonctions de sécurité supplémentaires et de la surveillance des appareils finaux. Les fonctions de gestion des appareils dépendent du fabricant de la passerelle.

Comment choisir une bonne passerelle pour votre projet ?

Le choix de la bonne passerelle Sigfox dépend des exigences de la solution IoT et M2M. Cependant, nous pouvons toujours suivre un ensemble général de règles et de caractéristiques à rechercher. En voici quelques-unes à titre de référence,

• Couverture du réseau : Il s'agit d'un facteur crucial si votre projet s'étend sur une vaste zone. En général, les passerelles ayant une puissance nominale élevée permettent d'obtenir une bonne couverture du réseau.
• Capacité de l'appareil : Bien qu'il ne s'agisse pas d'une limitation majeure dans de nombreux cas, certaines passerelles d'intérieur peuvent avoir une limitation de dispositif. Vous devez également décider si vous voulez utiliser la liaison descendante et la liaison montante pour l'application.
• La sécurité : Différents fournisseurs peuvent proposer des fonctions de sécurité supplémentaires autres que celles héritées de Sigfox. Il est conseillé de rechercher des passerelles dotées de fonctions de cryptage et de démarrage sécurisé.
• Connectivité avec le serveur d'application : En fonction de l'emplacement du déploiement et de la nature de l'application, nous devons déterminer le type de connectivité avec le serveur d'application. La communication cellulaire et le Wi-Fi sont préférés lorsque la connexion doit être établie sans fil.
• Coût : Il s'agit d'un critère important lors du choix d'une passerelle. Le choix d'une passerelle adaptée à votre budget est un véritable défi.

Conclusion

Dans cet article, nous avons expliqué ce qu'est une passerelle Sigfox. Ensuite, nous avons brièvement discuté des caractéristiques de la passerelle Sigfox et de ses composants de base. Enfin, nous avons passé en revue certains des facteurs à prendre en compte lors du choix d'une passerelle Sigfox pour votre projet. Bien que ces facteurs soient des conseils généraux pour le choix, ils valent la peine d'être pris en compte.