Qu'est-ce qu'un réseau étendu à faible consommation d'énergie (LPWAN) ?

L'internet s'est développé à pas de géant au cours des deux dernières décennies. Aujourd'hui, la connectivité ne concerne plus seulement les appareils tels que les smartphones et les ordinateurs. L'internet des objets (IoT) crée des écosystèmes et des applications plus vastes et plus complexes. Les réseaux étendus à faible consommation d'énergie (Low-Power Wide Area Network ou LPWAN) en constituent un élément important, comme nous le verrons dans cet article.

Qu'est-ce qu'un réseau étendu de faible puissance (LPWAN) ?

Qualifié de catégorie de réseaux de connectivité sans fil en 2013, le réseau étendu à faible consommation d'énergie (LPWAN) couvre une poignée de technologies de réseau sans fil. Pour l'essentiel, ces technologies de connectivité sans fil ont une portée de communication, une consommation d'énergie et un coût standard. Ces caractéristiques en font un choix idéal pour les applications industrielles et les villes intelligentes.

Les principales caractéristiques des technologies LPWAN sont les suivantes :

• Gamme étendue :

Les technologies LPWAN offrent une connectivité allant d'environ 3KM à 50KM pour les zones urbaines et rurales, respectivement. Une telle portée entre les appareils peut en faire une solution adaptée aux applications intérieures et extérieures pour lesquelles les technologies sans fil à courte portée, telles que Bluetooth, Wi-Fi et Zigbee manque.

• Faible consommation d'énergie :

Le faible débit de données est la clé de la faible consommation d'énergie du LPWAN dans les applications à longue portée. De nombreuses solutions de surveillance IoT n'ont pas besoin d'un débit de données massif et peuvent donc fonctionner avec des batteries bon marché à faible consommation d'énergie pour les applications à longue portée. même 15 ans.

• Permet de réduire les coûts :

La facilité de mise en œuvre du réseau permet d'éliminer les complexités de conception matérielle avec des dispositifs à faible coût. En outre, la plupart des technologies LPWAN utilisent la topologie en étoile, ce qui élimine l'architecture de réseau réductrice. Les technologies LPWAN peuvent utiliser des bandes sous licence ou sans licence pour votre cas d'utilisation idéal.

Quelles sont les technologies LPWAN ?

Les technologies LPWAN peuvent être divisées en deux catégories principales en fonction de leurs besoins en matière de licences. Ici, les connectivités cellulaires telles que NBIoT et LTE-CAT M1 fonctionnent sur des bandes de fréquences sous licence. Parallèlement, LoRaWan et SigFox fonctionnent sur des bandes de fréquences sans licence.

Ces technologies peuvent répondre à des besoins d'application uniques grâce à leurs caractéristiques telles que la portée, la largeur de bande, le taux de transmission, la consommation, le spectre de fréquences et la couverture nationale. Voici la répartition détaillée des principales technologies LPWAN à comparer et à comprendre :

• LoRa :

LoRa fonctionne sur un spectre de fréquences sans licence de 868/915MHz avec une bande passante de 125KHz. Il est particulièrement utile pour les besoins de faible puissance où des paquets plus petits sont échangés avec un nombre illimité de messages par jour. En tant que tel, il offre un débit de données allant de 0,3 KBPS à 50 KBPS. Les appareils et passerelles LoRaWAN peuvent être facilement accessibles et utilisés dans de nombreuses applications intérieures/extérieures. LoRa consomme la plus petite puissance des technologies LPWAN.

• NB-IoT :

Le NBIoT est le chef de file parmi les Part de marché LPWANLoRa vient juste après. Le NBIoT utilise la bande LTE sous licence, y compris les bandes inutilisées de 200 kHz précédemment utilisées pour le GSM ou le CDMA. Par rapport à LoRaWAN, il offre une bande passante de 180 kHz et un débit de données similaire de 50 kbps.

• LTE-M :

Ensuite, la technologie LPWAN à bande sous licence la moins populaire est le LTE-M, qui fonctionne sur la même bande In LTE. Cependant, elle offre une largeur de bande beaucoup plus élevée (1,08MHz) et un débit de données de 1 Mbps. En outre, le LTE-M prend en charge les échanges vocaux en plus des données, contrairement aux autres technologies présentées ici.

• SigFox :

SigFox utilise une technologie propriétaire fonctionnant sur 868/915 MHz par l'intermédiaire d'un seul opérateur dans tout le pays. Ce qui distingue SigFox, c'est la communication en visibilité directe de 1 000 km avec un débit de 100bps. Cependant, SigFox offre actuellement une couverture dans 45 pays et détient la plus petite part de marché des quatre.

Quelles sont les applications les plus courantes du LPWAN ?

Comme son nom l'indique, le LPWAN est le choix le plus approprié pour les applications où une faible consommation d'énergie est nécessaire pour couvrir une vaste zone. Voici quelques-unes des principales applications industrielles, urbaines intelligentes et commerciales du LPWAN :

1. Installations industrielles intelligentes

L'utilisation du LPWAN pour les applications industrielles est en plein essor. Il peut être utilisé pour surveiller des installations plus vastes et contrôler des infrastructures massives. Avec l'utilisation de nœuds et d'un ensemble de passerelles, le LPWAN peut être utilisé pour surveiller les opérations et les conditions industrielles.

Il peut s'agir de détecter les départs de feu, de gérer les employés, de surveiller le niveau d'eau, de détecter les fuites de gaz, et bien d'autres applications finales. Avec un minimum de maintenance et une facilité de mise en œuvre, le LPWAN peut contribuer à rationaliser les opérations des installations industrielles, des chaînes d'approvisionnement, des installations de fabrication et des usines.

2. Solutions de comptage :

Les compteurs intelligents peuvent aider les villes à évoluer et à gérer en douceur leur approvisionnement en énergie, en eau et en gaz. Le problème du comptage est le vol, les redevances et la corruption dans la consommation de ces ressources. Les compteurs intelligents basés sur le LPWAN peuvent aider à lutter contre ces problèmes avec un minimum d'efforts manuels de la part de l'administration.

3. Gestion et exploitation de la flotte :

La gestion d'une flotte de véhicules peut être fastidieuse et conduire à une logistique inefficace, voire à des conditions accidentelles sur des sites dangereux. La gestion de flotte avec LPWAN peut être très utile dans les zones où une mauvaise gestion des véhicules peut être accidentelle, comme les sites miniers ou les ports. Une gestion rationalisée de la flotte augmentera l'efficacité, économisera du carburant et optimisera les délais de livraison.

4. Infrastructures des villes de rue :

Les solutions LPWAN pour les villes intelligentes peuvent aider à contrôler l'éclairage public, à résoudre les problèmes de congestion du trafic et à surveiller l'état de vastes structures. Un réseau de capteurs et de passerelles peut être installé dans plusieurs modules sur une vaste zone de la ville. Une telle chaîne de réseaux peut gérer les villes intelligentes avec ordre et contrôle. En conséquence, le LPWAN permettra aux citoyens des villes intelligentes de vivre une vie saine, pratique et prospère.

5. Surveillance de la qualité de l'eau :

La surveillance de la qualité de l'eau est un besoin urgent en raison de la pollution croissante de l'eau. La surveillance du niveau de l'eau dans une zone plus vaste à travers le réseau d'approvisionnement n'est pas réalisable sans LPWAN. Le LPWAN peut aider à suivre l'approvisionnement dans chaque zone et peut identifier les polluants sur n'importe quel nœud particulier afin de sauvegarder l'approvisionnement.

Cependant, ce ne sont pas les seules applications auxquelles se limite le LPWAN. Pour gérer et contrôler des régions étendues, le LPWAN peut être utilisé pour d'autres applications telles que le ramassage des ordures, la mesure de la qualité de l'air, la gestion des catastrophes, et bien d'autres encore.

En résumé

Le LPWAN a débloqué une vaste gamme d'applications IoT à longue portée et à faible consommation d'énergie. Ces applications à longue portée rationaliseront de vastes infrastructures, ce qui permettra d'améliorer l'écosystème en termes de sécurité, de connectivité et de croissance. Pour donner un ordre d'idée, on prévoit qu'il y aura 24 milliards d'euros dispositifs interconnectés d'ici 2050 avec ce taux de croissance de l'IdO.