Technologie radio avec ou sans licence
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Lors du développement d'appareils pour l'internet des objets, la question se pose très rapidement de savoir quelles normes de connectivité IoT mettre en œuvre. Si les normes sans licence telles que LoRa ou SigFox peuvent être mises en œuvre de manière indépendante et sans qu'il soit nécessaire de payer des frais supplémentaires à un opérateur de réseau mobile, elles ne présentent pas les avantages importants qu'apportent les normes sous licence telles que la 2G, la 3G, la 4G ou même la 5G, le NB-IoT ou le LTE-M.
Cet article est le premier d'une série de trois sur la connectivité IoT et le choix des normes. Dans cette partie, nous mettons l'accent sur les normes de technologie radio avec ou sans licence et souhaitons examiner certaines normes de communication courantes pour les cas d'utilisation LPWA (Low Power Wide Area) afin de vous donner une meilleure compréhension de ce que vous devriez viser, en fonction du projet que vous développez.
Technologie radio avec ou sans licence
Lorsque vous développez des dispositifs IoT pour une utilisation mobile ou extérieure, les technologies bien connues telles que le WIFI classique ou le Zigbee sont hors de question. Ces protocoles sont conçus pour la communication à l'intérieur et sont principalement établis dans le domaine des solutions domestiques intelligentes pour le marché grand public. Leur consommation d'énergie et leur utilisation de la bande passante ne sont pas adaptées aux appareils qui doivent fonctionner dans des endroits éloignés ou sans source d'énergie externe pendant une longue période.
Il ne nous reste donc plus que les normes établies mais sans licence, telles que LoRa ou SigFox (pour n'en citer que deux), qui utilisent toutes deux la bande de 868 MHz en Europe. Elles ont une grande portée, même à travers les bâtiments, et sont conçues pour une faible consommation d'énergie. L'une des principales raisons de choisir des solutions sans licence est de pouvoir activer de manière indépendante des réseaux privés qui peuvent être déployés partout. Aucun opérateur externe n'est nécessaire, du moins pour les réseaux LoRaWAn. Il n'y a pas de frais à payer ni de contrats à respecter. Mais cette liberté s'accompagne de restrictions.
Les normes sans licence présentent des différences régionales
Imaginez que vous souhaitez commercialiser votre produit en dehors de l'Europe. Les fréquences sub-gHz ne sont pas harmonisées entre les différentes régions et sont soumises à une variété de bandes de fréquences. Alors que l'Europe utilise la bande 865-868 MHz, vous devrez utiliser 902-928 MHz aux États-Unis et 923 MHz en Asie. Cela rend la planification et le développement de vos produits beaucoup plus complexes.
Restrictions du rapport cyclique et du temps d'antenne
Il ne s'agit pas seulement des fréquences elles-mêmes, le diable se cache dans les détails : L'Europe a une limite de puissance inférieure à celle des États-Unis, une contrainte qui peut avoir un impact sur la portée de votre appareil. Ensuite, il y a le cycle d'utilisation dans chacune des sous-bandes que vous devez respecter en Europe. L'Europe ne vous autorise à émettre que pendant 1 % d'une heure, soit un maximum de 36 secondes toutes les 60 minutes. Les États-Unis, en revanche, ne permettent pas de rester à l'antenne plus de 400 millisecondes pour les signaux de largeur de bande inférieure à 500 kHz. Il se peut donc que vous deviez utiliser le saut de fréquence pour obtenir vos données.
Interférences et fiabilité régionale
La fiabilité de votre appareil dans chacune des régions est un autre point à prendre en considération lorsque vous optez pour des réseaux sans licence. Les interférences peuvent avoir un impact important sur la fiabilité de votre appareil. Alors qu'en Europe, la bande 868 est relativement exempte d'interférences puisque de nombreuses autres solutions sans fil fonctionnent à 2,4 GHz ou 433 MHz, la bande américaine de 900 MHz est nettement plus bruyante. Elle a été utilisée pour de nombreux autres appareils tels que les téléphones portables ou les moniteurs pour bébés.
Différences réglementaires
Il existe un autre obstacle, à savoir les différents régimes réglementaires : Aux États-Unis, par exemple, la Commission fédérale des communications (FCC) fait office d'organisme de certification chargé de l'application, des essais, de l'octroi des licences et de la conformité. Sans son approbation, vous ne pourrez pas vendre vos produits dans ce pays. L'Europe exige également que vous vous conformiez à certaines normes définies par l'Institut européen des normes de télécommunication (ETSI), mais contrairement aux États-Unis, vous pouvez vous certifier vous-même ou par l'intermédiaire d'un organisme d'essai tiers.
Nécessité de passerelles supplémentaires
Pour que vos données soient transmises au nuage, un réseau LoRaWan nécessite des passerelles dédiées supplémentaires. Un matériel supplémentaire est synonyme de complexité accrue et de coûts plus élevés. De plus, alors que NB-IoT utilise la couverture du réseau cellulaire disponible, avec LoRa, vous devrez très probablement installer votre propre réseau LoRaWan car il n'y a pas de couverture comparable.
Les normes sous licence permettent une qualité égale dans le monde entier
Si vous envisagez un produit mondial, un produit où la fiabilité est cruciale, vous pourriez envisager d'opter pour une communication cellulaire sous licence. Outre les normes 2G, 3G, 4G qui ont été principalement conçues pour l'interaction humaine ou en raison de l'augmentation de la bande passante à des fins multimédias, il existe également les nouvelles normes telles que NB-IoT ou LTE-M disponibles spécifiquement conçues pour la communication entre les machines ou les appareils.
La capacité de données de NB-IoT ou LTE-M est plus élevée que celle de LoRa ou SigFox. Cela s'explique par le nombre limité de messages pouvant être transmis par jour, mentionné précédemment, en particulier dans les réseaux européens. Ils sont principalement conçus pour transporter des dizaines d'octets par heure plutôt que des kilo-octets. Néanmoins, NB-IoT ou LTE-M peuvent également supporter des durées de vie similaires de 5 à 10 ans.
Enfin, les communications cellulaires sous licence offrent une technologie éprouvée avec des normes de sécurité élevées. Le spectre de fréquences sous licence existant permet d'améliorer la qualité de service (QoS).
Le prix des communications sous licence devient attrayant
La baisse des prix des communications mobiles sous licence les rend de plus en plus attrayantes pour les développeurs IoT. L'un des derniers obstacles est la multiplicité et la complexité des modèles de tarification proposés par les différents opérateurs de téléphonie mobile. 1NCE a développé le plan IoT 1NCE Lifetime Flat, un modèle de tarification fixe et peu coûteux qui permet une connectivité mobile pour seulement 10 euros sur 10 ans, y compris 500 Mo de données et 250 SMS. En partenariat avec l'opérateur allemand Deutsche Telekom et China Telecom Global, nous sommes en mesure de fournir une connectivité mobile de haute qualité dans plus de 100 pays à travers le monde. L'obstacle des tarifs complexes appartient au passé.
Cependant, malgré tous les avantages que NB-IoT et LTE-M apportent en termes d'autonomie de la batterie, leur disponibilité n'en est qu'à ses débuts et la couverture mondiale, en particulier à des conditions tarifaires égales, doit encore être améliorée. Heureusement, d'autres normes mobiles peuvent s'avérer très utiles dans l'intervalle.
Dans la deuxième partie : Aperçu des normes de réseaux cellulaires disponibles
Jusqu'à présent, nous avons comparé les normes de technologie radio avec et sans licence. Dans la deuxième partie de notre série de blogs en trois parties, nous examinerons plus en détail les normes de réseau cellulaire disponibles et nous vous expliquerons comment les utiliser au mieux dans le cadre de votre projet IoT.