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LoRaWAN, LTE-M, NB-IoT, 5G… Quel réseau adopter pour son application d’IoT industriel et comment le mettre en oeuvre ?

LPWA et 5G

LPWA et 5G

Les 20 et 21 mars 2019 s’est tenue une série de salons dont IOT World et M2M Embedded Systems, deux événements consacrés aux services, produits et solutions liées à l’Internet des objets. Parmi les nombreuses conférences, celle nommé « LoRaWAN, LTE-M, NB-IoT, 5G… quel réseau adopter pour son application d’IoT industriel et comment le mettre en oeuvre ? » va faire l’objet de ce compte rendu. Le lecteur attentif aura déjà remarqué l’absence de Sigfox dans le titre de cette conférence, tout comme globalement sur le salon. Un peu comme Apple au CES. On en parle mais ils ne sont pas là. Ceci dit, Orange BS, Objenious, Adeunis et Actility étaient présents pour répondre à cette question et quelques autres.

Pour Gilles Guedj, Orange Business Service offre deux réseaux LPWA (Low Power Wide Area), un réseau LoraWan construit dès 2016, pour les cas d’usage où la consommation est faible et un réseau LTE-M (adaptation des réseaux 4G) pour les cas où le temps réel, la « vraie » bi-directionnalité et le roaming sont nécessaires.

Objenious est une startup dans un grand groupe nous dit Stéphane Allaire, son CEO. Son réseau LoraWan, déployé dès fin 2015, a une couverture nationale. La société développe des partenariats autour des usages permis par les réseaux LPWA.

Franck Fisher, Délégué général adjoint, Adeunis rappelle que sa société n’est pas un opérateur, mais un fabricant de capteurs et un apporteur de solutions – réseau + capteurs + services, supportant de nombreuses technologies différentes.

Enfin Gabor Pop, Directeur Marketing Stratégique nous explique qu’Actility le 1er fournisseur de solutions pour réseau LoraWan vers les opérateurs et aux entreprises. Actility est le « cerveau » dans le réseau pour les gateway et les capteurs. L’entreprise travaille entre autres avec Orange, Comcast, KPN, Swisscom et supporte également des réseaux de type NB IOT et LTE-M.

Sur le M2M, Gabor Pop, Actility rappelle que l’industrie n’a pas attendu LoraWan ou Sigfox pour développer des réseaux IOT à l’aide de technologies et des réseaux propriétaires aux différentes industries comme pour le bâtiment ou la ville intelligente. Les réseaux comme Sigfox ou Lorawan permettent de réduire ces silos, il n’y a plus besoin d’une infinité de réseaux. La disruption vient de l’impact sur les effets de volumes des capteurs, sur le coût, sur la simplification. Et sur l’autonomie des capteurs pour Franck Fisher, Adeunis. Stéphane Allaire, Objenious, confirme que les solutions M2M 2G sont déjà là. Le vrai sujet – il n’y a plus besoin de changer de batteries pendant 10 à 15 ans. On va pouvoir en mettre partout mais bien sûr, pas pour de la vidéo ou du YouTube. C’est une offre complémentaire aux solutions M2M actuelles. Exemple d’un ascenseur où un bouton d’alerte peut être en LoraWan et une communication voix en LTE utilisant un peu plus d’énergie. Gilles Guedj, Orange BS, confirme la dualité des solutions LoraWan et LTE-M. La société a signé un contrat pour 3 millions de compteurs d’eau Veolia (Birds) sur un réseau LoraWan pour une durée de 10 ans. En complément, le réseau LTE-M est utilisé pour une solution vélos partagés.

La question Sigfox ou LoraWan est posée par l’animateur, en l’absence de représentants de Sigfox sur la table ronde. Stéphane Allaire, Objenious, salue les deux technologies LPWA d’origine française et cite les avantages de la technologie et de l’écosystème LoraWan. LoraWan est une alliance ouverte avec au board de grandes entreprises, parfois concurrentes comme AliBaba, Tata ou Orange. Il y a intérêt à avoir un réseau de secours. Une technologie ouverte se traduit par des coûts plus faibles. Enfin, il n’y a pas encore de réseau NB-IOT (1) Pour Gabor Pop, Actility, Sigfox et LoraWan partagent une même philosophie. Ce qui fera la différence ? La taille de l’écosystème. Tencent, Microsoft, Google probablement, Schneider, Bosch font partie de l’écosystème LoraWan, en faisant un standard de facto. De même pour Franck Fisher, Adeunis. C’est la richesse de l’écosystème – déjà 500 membres. La possibilité d’extension de réseaux (donnant la possibilité de couvrir l’indoor en continuité et compléter la couverture géographique à 100%) et et de réseaux privés sont également des plus. Les réseaux sont présents et fonctionnent.

Choisir entre un réseau public ou privé. Toujours pour Adeunis, il faut tester la couverture. Si oui, on s’abonne et si non, il demander une extension de couverture ou un développement privé. Pour Orange BS, la couverture est de 95% avec 4900 gateways. Il est possible d’obtenir une couverture « privée » managée ou privée pure. Stéphane Allaire, Objenious rappelle que LoraWan est basée sur des fréquences libres, tout le monde peut créer un réseau privé. Le choix réseau privé vs réseau public, dépend des besoins. Airbus a un réseau dédié, privé dans les usines mais utilisant une infrastructure publique hors de ses sites. Il y a environ 100 opérateurs sur LoraWan mais pas encore partout. L’itinérance est possible, en particulier entre la France et la Suisse. Pour gérer ce problème d’itinérance sur les réseaux LoraWan, Actility propose de le gérer à l’aide sa plateforme de peering (ou roaming) hubs, ce que la société réalise avec Schneider Electric par exemple. Le choix privé vs public se fait également sur les use cases et en particulier, le coût qui est bien sûr plus faible lorsque l’infrastructure est partagée. Exemple cité : CityCare – plusieurs dizaines de milliers de défibrillateurs connectés avec la remontée d’une donnée par jour pour confirmer le fonctionnement de l’appareil. Un projet financièrement impossible sur un réseau privé. Autre remarque : la connectivité, c’est de 10 à 16 % des coûts d’un projet connecté pour Objenious. Des coûts également en baisse avec l’instauration d’offres capteurs et connectivité comme la Data Avenue Market chez Orange BS.

Toujours sur les prix, qu’en est il des 1 €/an (et par objet) annoncé par Sigfox ? Pour les intervenants, tout est une question de quantité, qui va tirer les prix vers le bas. Pour Stéphane Allaire, c’est au cas par cas, tout dépend de la quantité de données remontée et de l’usage. Il cite des exemples d’un projet de gestion des fluides pour lequel le ROI a été positif moins de 6 mois après le lancement ou un autre, la Limours Smart City, où un problème de consommation énergétique a été découvert (et résolu) grâce à la remontée des informations des capteurs. #maintenanceprédictive

Que faire en cas de besoin de réseau plus puissant ? Deux propositions des équipementiers et opérateurs – la NB-IOT, nouveau standard en concurrence avec LoraWan / Sigfox et LTE-M, recyclage du 4 G simplifié. Le marché est à prendre, les deux technos manquent de maturité, mais le marketing des industriels est puissant. Ces réseaux ne nécessitent pas de nouvelles installations, c’est théoriquement des mises-à-jour de logiciels même si c’est plus compliqué que cela. Lorawan – C’est beaucoup de capteurs, et de cas d’usage , de même pour Sigfox, NB-IOT peu de capteurs, LTE-M du potentiel mais en retard en particulier sur les capteurs. Orange BS a déployé le LTE-M en France. Stéphane Allaire, Objenious, met en garde sur la consommation sur des deux réseaux même si des progrès ont été effectués. Le choix de déploiement est aussi géographique, différents entre Europe, Chine et Etats-Unis. Pour Franck Fisher, Adeunis, la question reste quel usage. Grâce au LTE-M, on peut faire la différence entre un humain ou un animal dans un tunnel pour la SNCF mais c’est couteux. La 2G et 3G vont être progressivement remplacées par LTE-M mais 50% des capteurs actuels sont connectés 2G #M2M. La licence 2G est prévue jusqu’à 2020 et son maintien est prévu jusqu’à 2024.

Enfin quid 5G et IOT ? Pour Gabor Pop, Actility, la 5G au Mobile World Congress, c’était beaucoup de hype, haut débit et faible latence mais pour quel cas d’usage ? Il cite les exemples présentés au MWC : pilotage temps réel (semi) autonome, chirurgie à distance, une démo de musiciens synchronisés partout dans le monde. Le mot de la fin pour Stéphane Allaire, Objenious, sur l’iot, il reste tant de choses à imaginer dans tous les domaines et de nouveaux usages seront permis aussi bien par les réseaux LPWA que par la 5G.

En conclusion, on peut regretter l’absence de Sigfox (qui avait été invité par les organisateurs nous a affirmé l’animateur) et celle de SFR (présent sur le NB-IOT peu abordé). Sur l’itinérance et sur la disponibilité d’un réseau international, Sigfox aurait eu des arguments qui n’ont pas été développée et SFR aurait pu défendre les choix d’un réseau NB-IOT. Ceci dit, ce débat d’excellente facture, a montré que les réseaux sont présents et accessibles localement et à l’international, et que nous n’en sommes qu’au début d’une nouvelle ère de services connectés dans tous les domaines, grâce à des cas d’usages permis par les coûts en forte baisse des capteurs et des réseaux LPWA.

A suivre … dans les deux directions, LPWA et 5G.

Pierre Métivier

@PierreMetivier

Note
(1) Pas sûr que SFR soit d’accord avec cette affirmation.

Pour aller plus loin

 

Nobody ever got fired for buying IBM, version 2016 et Internet des objets

Nobody ever got fired for buying IBM

Nobody ever got fired for buying IBM

No one ever got fired for buying IBM.” c’est-à-dire « Personne n’a jamais été licencié pour acheter (des ordinateurs) IBM. » Cette phrase des années 1970 est considérée comme l’un des messages marketing les plus efficaces jamais imaginés. Achetez IBM, ne prenez pas de risques, ni pour vous, ni pour votre entreprise, IBM sera toujours un bon choix. Un message basé sur le concept de FUD – Fear, Uncertainty and Doubt.

Sierra Wireless AirPrime modules

Sierra Wireless AirPrime modules

Ce message m’est revenu à l’esprit dans le cadre du « Sierra Wireless Innovation Summit » qui vient de se dérouler à Paris. Sierra Wireless est une entreprise peu connue du grand public et qui est pourtant très présente dans l’infrastructure de l’internet des objets, comme les villes ou les voitures, à travers des solutions complètes de déploiement d’objets connectés basées sur des « Wireless embedded modules », des modules permettant d’apporter aux objets connectés de la connectivité moyenne et longue distance.

Pour rappelWireless = sans fil, une connectivité moyenne et longue distance (comme le wifi, ou la 4G) vs. contactless – sans contact, une connectivé très courte distance – quelques centimètres.

La connectivité était un des sujets majeurs de la conférence. L’offre de connectivité est pléthorique. En parallèle des offres, 2G, 3G, 4G et au-dela, sont arrivées des solutions disruptives comme Sigfox / UNB , Lora ou l’utilisation des whitepaces / Weightless. Ses solutions dites LPWA  – Low Power Wide Area permettent de transmettre sur de grandes distances, des petites quantités de données pour un prix largement inférieur et sont donc adaptés à de nombreuses services connectés. Ces réseaux se développent à vitesse grand V. Les opérateurs traditionnels ont compris le danger et ont répondu de trois manières,

  • en ne fermant pas comme initialement prévu les réseaux 2G,
  • en investissant dans les réseaux Lora pour Orange ou Bouygues, ou Sigfox (UNB dans le graphe ci-dessous) pour SFR, Telefonica, SK telecom ou NTT Docomo, et
  • en développant de nouvelles normes que l’on retrouve sous les noms 3GPPP, NB-IOT, LTE Cat-M…. et l’on va retrouver Huawei et un Vodaphone très agressif envers les nouveaux venus.
LPWAN tech chart range vs data rate (via) LPWAnews

LPWAN tech chart range vs data rate (c) LPWAnews

Dans le cadre de cette conférence, des clients de ses réseaux, un gestionnaire de grid énergétique néerlandais, et un fournisseur de solutions d’éclairage public intelligent ont eu la même approche pour le choix de ce réseau. « On ne choisira pas une solution de type Sigfox ou Lora, on préfère les solutions de fournisseurs connus, en provenance d’opérateurs installés, une qualité de services reconnue et puis, les Lora et Sigfox utilisent des fréquences non régulées.« 

Cette argumentation n’est donc pas s’en rappeler cette phrase « Nobody ever got fired for buying IBM ».

Toutes les solutions précedemment citées ont leurs avantages et leurs limitations, leurs domaines d’utilisation et les critères de choix sont nombreux – coût, disponibilité dans le temps et dans l’espace (déploiement effectif), qualité de service, quantité de données transporté, débit distance, disponibilité indoor, uni ou bi-directionnel, sécurité, ….

Pour revenir à la phrase d’origine, on connait la suite. IBM, toujours bien présente dans les services, ne fabrique plus d’ordinateurs. Les besoins, les technologies, les resources, les solutions changent. Les taxis et les hôtels bien établis ont vu arriver Uber et airBnB, les banques sont titillées par les fintech. La numérisation, la désintermédiation, la virtualisation sont des facteurs disruptifs que l’on ne peut ignorer. Choisir une solution parce qu’on ne veut pas changer de fournisseur est effectivement confortable et rassurant mais les clients de Kodak, de Polaroid, de Nokia ou d’ordinateurs IBM ont tous du changer de fournisseurs, tôt ou tard.

Si dans les années 70, personne n’a jamais été licencié pour acheter (des ordinateurs) IBM, en 2016, cette phrase devrait se lire, personne n’a jamais été licencié pour avoir trouvé des solutions innovantes, économiques, efficaces, écologiques même si il s’agit (ou pas) de changer de fournisseurs, que ce soit d’ordinateurs ou de réseaux de télécommunication.

A suivre.

@PierreMétivier

Pour aller plus loin

IOT connectivity solutions (c) Postscapes Harbor

IOT connectivity solutions (c) Postscapes Harbor

 

RPMK, un NFC-like haut-débit, nouvelle technologie de connectivité pour l’internet des objets

Remotely Powered Memory Key

Remotely Powered Memory Key

Dans le monde de plus en plus médiatisé de l’internet des objets, la connectivité est l’un des éléments-clés. Elle permet la transmission d’un message d’un émetteur vers un récepteur, des données d’une étiquette, d’un capteur vers un serveur et un traitement informatique, un mobile ou tout device électronique.

Parmi les technologies de connectivité, on peut trouver la RFID sous toutes ses formes (LF, UHF et HF, cette dernière plus connu sous le terme NFC), le wifi, le Bluetooth, les 2G, 3G et maintenant 4G proposé par les opérateurs, le Zigbee, voire le satellite pour ne nommer que les plus connus. Les caractéristiques de ces réseaux sont – la vitesse de transmission des données, la distance de transmission, la consommation des équipements les utilisant, les protocoles d’encryptage permettant une sécurité plus ou moins élévée des données, et les coûts d’installation, d’utilisation et de maintenance. Suivant les applications, on utilisera les unes ou les autres ; elles sont donc amener à coopérer, s’interconnecter tout comme les autoroutes sont connectées aux routes nationales ou départementales, aux rues des villes et des villages jusqu’à votre immeuble ou les pièces de votre logement.

De nouveaux protocoles et technologies apparaissent régulièrement et nous en parlons dans ce blog. Citons les whitespaces aux US et en Angleterre (regroupé dans le consortium Weightless.sig et dont le représentant le plus connu est Neul), le LiFi du LISV (sur lequel nous reviendrons), transmission de données par la lumière ou le réseau Sigfox permettant un déploiement rapide et bon marché pour des applications pour lesquelles les quantités d’informations à transmettre sont faibles.

Dans les domaines de la communication à courte distance, il existe un projet intéressant, le RPMK pour Remotely Powered Memory Key, qui permet, de transmettre de grandes quantités d’informations sur de courte distance (quelques centimètres).

Cette nouvelle technologie de communication radio sans fil, haut débit et très faible consommation électrique est co-développée par le CEA-Leti à Grenoble et le Nokia Research Center. Cette technologie pourrait être décrite comme du NFC très haut débit (112Mbits/s) par rapport au bas débit du NFC (106 kbit/s à 424 kbit/s) de nos mobiles.

Pour Sébastien Soyer, un des porteurs de ce projet « Notre technologie permettra de relocaliser de l’information multimédia (ex : vidéo, audio, texte…), stockée directement sur des objets, des lieux… et favorisera ainsi l’échange de données numériques en local, de manière simple et rapide. Contrairement au NFC ou QR Code, on pourra échanger des gros volumes d’information localement sans dépendance avec une connexion réseau. Ce qui permettra de garantir les échanges (quel que soit les conditions réseau 3G ou Wifi) avec l’utilisateur là où il en a besoin. »

Joconde et Wifi

Joconde et Wifi

Autrement dit, le RPMK s’attaque à deux problèmes – celui du roaming et celui de l’utilisation de grandes quantités d’information (music, video…)

  • Le roaming est l’utilisation d’un réseau télécom à l’étranger et les coûts correspondants élevés, qu’expérimente au moins une fois, toute personne utilisant son mobile à l’étranger en vérifiant ses mails ou son compte Facebook et qui est un frein à l’utilisation de tous les services connectées dans un pays qui n’est pas celui de son opérateur mobile, services comme le paiement online (type Paypal) ou la lecture de tag NFC touristiques dans les villes ou les musées (sujet déjà abordé dans ce blog). Sans connectivité, de nombreux services mobiles ne sont plus accessibles.
  • Lorsqu’une application nécessite de grandes quantités d’informations, il est nécesssaire d’avoir une bonne connectivité – 3G, 4G ou wifi, ce qui n’est pas toujours le cas. Une méthode alternative, lorsque confronté à de grandes quantité de données, consiste à mettre la plus grande partie de ces données dans l’application elle-même comme dans le cas de l’application Casino du Centre Commercial des Belles Feuilles ou l’application Culture Clic qui pèse pas moins de 135 Megs sur un iPhone. Mais cela oblige à le faire avant l’utilisation réelle et pose des problèmes de mise-à-jour.

Le RPMK permet donc ce transfert rapide et ce stockage de données. Dans les domaines d’applications potentielles, on peut imaginer toute application nécessitant une grande quantité d’information, dans des endroits où la connectivité est limitée, comme les musées, les lieux touristiques, les magasins et l’Internet des objets en général. Plutôt que de transmettre une URL au mobile, qui va alors chercher les informations sur le cloud, dans le cas de la technologie RPMK, ces informations sont stockés localement et transmises rapidement.

Le titre parle de « NFC » haut débit. L’utilisation de l’acronyme est à prendre dans son sens littéral de « communication en champ proche » par radio fréquence. Mais cette nouvelle technologie n’est pas NFC dans le sens commercial du terme, la technologie sans contact utilisé pour le paiement, le transport et de nombreuses autres applications de proximité et elle n’est donc pas compatible, se situant dans des plages de fréquences très différentes (13,56 MHz / HF pour le NFC et 7,9 GHz UWB pour le RPMK) .

Il est facile de voir que cette technologie possède un réel potentiel d’application. La difficulté est bien sûr son déploiement et son adoption par les constructeurs et les développeurs à travers une certaine forme de standardisation /normalisation. Pour qu’elle se développe, qu’elle devienne innovation, il faut qu’elle soit présente sur nos mobiles dans nos poches ou dans des applications de notre quotidien. Les mobiles comprennent déjà (tout ou en partie) des connectivités 2G, 3G et 4G, Bluetooth, Wifi et de plus en plus NFC. Ajouter un nouveau protocole de communication veut dire intégrer une nouvelle puce, une nouvelle antenne, un nouveau design, et cela prend beaucoup de temps et d’argent. On peut voir la difficulté à intégrer le Zigbee par exemple dans un mobile ou la technologie RFID UHF. Dans les deux cas, il y a eu quelques projets, jamais industrialisés.

Le projet RPMK ouvre un champ des possibles important mais le plus difficile commence ; trouver des applications justifiant les investissements nécessaires à l’industrialisation et la commercialisation du la technologie. Bonne chance au projet RPMK. Si vous êtes intéressé, vous trouverez toutes les informations sur le site de Grain – Grenoble Alpes Incubation.

A suivre .. de près.

Pierre Métivier