Publié le 15/06/2022
LTE-M, NB-IoT, LoRaWAN, SigFox, Bluetooth Low Energy, 4G, 5G… En quelques années, l’arsenal de connectivités IoT s’est largement étoffé. Comment fonctionnent ces technologies ? Lesquelles sont pertinentes pour vos projets de mesure de la qualité de l’air ?
Dans cet article, la parole est à Alexandre Hucher, Directeur technologique chez Ecomesure. Il dispose d’une expertise éprouvée sur le sujet et d’une vision à 360° des solutions et des projets déployés chez les clients d’Ecomesure. L’objectif de cette prise de parole d’expert : vous éclairer dans vos choix de connectivité IoT.
Que recouvre cette notion de connectivité IoT ? Comment s'applique-t-elle au domaine de la qualité de l'air ?
« La connectivité IoT fait référence au processus qui permet de faire circuler les données issues des objets dits “connectés” à Internet. Cet échange d’information s’appuie sur des modes de connexion ou réseaux IoT, que l’on appelle aussi des protocoles de communication IoT.
La connectivité IoT s’applique à des domaines très variés comme la sécurité, la logistique, les bâtiments intelligents ou la santé. Elle est essentielle au domaine de la surveillance de la qualité de l’air : faire transiter par Internet les données récoltées par nos capteurs de mesure vers les solutions de visualisation et d'analyse des données, à l’image de notre plateforme EcomSaaS, permet d'en extraire toute la valeur. »
« Les réseaux cellulaires (3G, 4G) et le Wi-Fi sont les modes de connectivités les plus connus du grand public. Le Bluetooth, qui permet de connecter plusieurs appareils entre eux, peut également servir à connecter un objet à Internet. Les objets IoT se sont servis de ces connectivités existantes pour se développer, étant jusqu’alors les seules disponibles pour se connecter à Internet.
De nouveaux réseaux ont vu le jour ces dix dernières années. Leur spécificité est d’être pensés pour répondre aux différents usages des objets connectés. C'est un changement de paradigme : la technologie s’adapte désormais à l’usage. Citons parmi les plus répandus le réseau NB-IoT (Narrowband IoT) et le LTE-M (Long-Term Evolution for Machines) qui exploitent les infrastructures des réseaux 4G actuels, les protocoles bas-débit LoRaWAN et Sigfox qui fonctionnent hors réseaux cellulaires, en basse consommation. Chacune de ces connectivités présente des caractéristiques qui lui sont propres. Cela démultiplie les cas d’usages dans l’IoT et permet aux fournisseurs d’objets connectés de répondre plus précisément aux besoins des clients. »
« Nous avons développé des produits très modulaires : leur design nous permet de les ajuster à toutes les connectivités. Nos stations fonctionnent donc avec les réseaux traditionnels 3G, 4G, Wi-Fi, mais également avec les réseaux LTE-M, NB-IoT et LoRaWAN.
Le Wi-Fi et la 4G sont encore majoritairement plébiscités par nos clients. Cela s’explique simplement : il s’agit des connectivités les plus implantées, qui assurent une forte couverture réseau presque partout dans le monde, en haut débit. Cela n’empêche pas pour autant l’innovation. De nouveaux usages innovants se développent autour de ces connectivités historiques, par exemple autour du Bluetooth Low Energy qui permet de communiquer avec des appareils connectés à nos stations, afin de croiser nos données de qualité de l’air à d’autres types de données (mesure de son, de vent, de vibrations par exemple). »
« Nous observons un intérêt croissant pour ces nouveaux réseaux : Les protocoles LTE-M et NB-IoT notamment, spécifiquement conçus pour la communication IoT et moins énergivores grâce à un débit optimisé. Ils sont donc particulièrement adaptés aux usages réels de nos capteurs de qualité de l’air.
Les stations connectées Ecomesure font partie des plus évoluées du marché : elles prélèvent une vaste gamme de paramètres environnementaux, là où certains capteurs ne mesurent qu’un seul polluant. Mais même avec cette complétude, nos stations ont un taux de transmission de données plusieurs milliers de fois moins important qu’une caméra de vidéosurveillance, qui envoie une grande quantité de données en continu, de l’ordre de plusieurs Mo/s (contre quelques Ko/min envoyées à intervalle régulier pour nos stations). Nos capteurs peuvent donc tout à fait fonctionner en LTE-M ou en NB-IoT, dont certains de nos clients bénéficient déjà.
Le réseau LoRa intéresse également, mais dans des configurations particulières, principalement en réseau privé. » (voir le cas d’usage de nos clients).
« En matière de connectivité, il n’y a pas d’approche universelle. Choisir le bon réseau dépend du contexte, des objectifs et des contraintes spécifiques à chaque projet.
Pour accompagner les clients dans leur choix, “être agile” est essentiel. Cette expression est en vogue, mais chez Ecomesure, l’agilité est véritablement au cœur de notre méthodologie et de notre culture. Dès mon arrivée dans l’entreprise, j’ai été frappé par la grande configurabilité des produits qui s’adaptent à tous les protocoles, et la logique de co-construction adoptée par nos équipes, qui déploient un maximum d’efforts pour répondre aux besoins de chaque client.
La méthodologie d’accompagnement d’Ecomesure se base ainsi sur une fine compréhension du besoin client et des contraintes du territoire, qui permet de conseiller au mieux nos clients sur leurs options de connectivité. »
« Ce choix dépend d’une combinaison de facteurs relativement nombreux. Nous en avons récapitulé quelques-uns parmi les plus déterminants sous forme de tableau. Il s’agit de ceux que nous retrouvons chez tous nos clients :
D’autres critères, plus spécifiques au territoire sur lequel est implanté le projet, sont également déterminants.
C’est le cas de la couverture réseau. Elle est maximale en Wi-Fi et 4G, et en cours de développement pour les nouvelles connectivités. Les réseaux publics LoRa (car il existe aussi des réseaux privés sont déployés par des opérateurs comme Bouygues Objenious et Orange Business Services en France, et se développent à des vitesses différentes selon les territoires et les pays.
La dimension internationale étant l’une de nos particularités, nous nous appuyons sur un réseau étendu de distributeurs et leurs relais locaux pour établir un diagnostic de territoire et jauger la couverture des opérateurs dans le pays en question. Ces partenariats viennent compléter notre expérience terrain. Ils nous ont permis de déployer avec succès nos solutions en LTE-M à Dubaï, en Roumanie ou au Canada. »
« Le coût d’abonnement à ces réseaux est également à prendre en compte. S’il faut relier des dizaines ou des centaines de capteurs à un nouveau réseau public, cela peut représenter un surcoût important. Nous conseillons donc nos clients dans la recherche de solution la plus optimale en termes de coûts. Le réseau LTE-M, par exemple, se révèle moins cher que la 4G et constitue une bonne option pour maîtriser ses coûts dans les zones bien couvertes.
Enfin, la connectivité IoT s’envisage comme un sujet global dans l’organisation. Lorsque des réseaux sont déjà utilisés ou en cours de déploiement pour d’autres projets IoT chez nos clients, cela peut être déterminant dans le choix du protocole de communication. »
« Les enjeux de nos clients dont les projets sont “on-grid” (alimentés par le réseau électrique) diffèrent par exemple de ceux qui sont “off-grid”, majoritairement alimentés par des panneaux solaires. Pour les seconds, limiter les consommations énergétiques des appareils pour réduire la taille des panneaux solaires est souvent un enjeu important. Ils pourront donc être intéressés par les nouvelles connectivités comme le LTE-M ou le NB-IoT, moins consommatrices que la 4G.
Le LTE-M offre par ailleurs des performances très efficaces sur les temps de transmission de données et le basculement d’une antenne radio à une autre. Cette connectivité est donc bien adaptée pour les nouveaux usages en mobilité que nous proposons avec la solution EcomTrek qui effectuent des mesures en mouvement. Le réseau LTE-M est notamment utilisé pour connecter nos stations mobiles installées sur des bus au Québec et sur des drones à Dubaï.
La technologie LoRa, quant à elle, est majoritairement déployée sur des réseaux privés. C’est notamment une option privilégiée par des clients qui disposent déjà d’infrastructures IoT privées. Les débits très faibles imposés par les réseaux LoRa publics génèrent des contraintes fonctionnelles sur nos solutions (diminution de la fréquence d'envoi des données notamment) et ce malgré la relativement faible consommation de données de nos stations. Ces contraintes ne sont pas présentes sur un réseau privé. Dans cette configuration, LoRa permet de combiner une consommation énergétique des stations optimisée au maximum à une très bonne portée radio. »
« D’une part parce qu'elles permettent un usage optimisé de nos appareils avec de potentielles économies à la clé, d’autre part car elles se déploient rapidement, et donc se fiabilisent. Avec cette nouvelle diversité dans les modes de communication IoT, la technologie se met au service de l’usage, et pas l’inverse. Nous nous attendons à ce qu’elles prennent de plus en plus d’ampleur dans les années à venir. Et ça va vite ! Nous nous intéressons déjà aux tendances à plus long terme comme l’eSIM ou la 5G IoT qui laissent entrevoir des cas d’application toujours plus riches de nos solutions. »
