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CETIC - Technologies LPWAN - GDD IoT 20160524

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CETIC - Technologies LPWAN - GDD IoT 20160524

  1. 1. www.cetic.be Centred’ExcellenceenTechnologiesde l’InformationetdelaCommunication www.cetic.be Présentation LPWAN Low Power Wide Area Network R&D Department Manager Groupe de discussion, le 24/05/2016 Philippe Drugmand
  2. 2. www.cetic.be Agenda • Qu’est ce que les LPWANs? • Particularités techniques et impacts sur l’IoT • Sigfox, LoRa et LoRaWAN • Autres pistes et solutions • Objets et réseaux : perspectives globales 2
  3. 3. www.cetic.be LPWAN 1 – Caractéristiques générales • Low Power • Basse consommation énergétique pour la transmission • Bluetooth << LPWAN << GPRS/3G/4G • Protocole simplifié (% 4G), moins de CPU • Wide Area • Portée de quelques km à quelques dizaines kms théoriques • Convient pour établir un réseau public régional ou national • Meilleure pénétration Indoor que 3G/4G (à discuter) • Transmission simplifiée • Faible débits (100 bps -> quelques dizaines de kbps) • Petits messages (-> 242 octets), inadapté aux transferts de grande quantité de données • Adressage basique (p2p), pas de routage, session,.. 3
  4. 4. www.cetic.be LPWAN 2 – Caractéristiques de transmission • Utilisation de bandes de fréquences libres ISM (non licenciées) • 868MHz en Europe (915MHz aux US) • 433MHz • Autres fréquences possibles selon régions (TV White Spaces,…) • Capacités limitées par Duty Cycle pour permettre la cohabitation • Selon canaux (10%, 1%), puissance limitée (25 -> 500 mW) • Les standards (LoRa, Sigfox,…) sont encore plus restrictifs pour permettre une forte densité de capteurs • 1M+ de capteurs par station de base 4
  5. 5. www.cetic.be LPWAN 3 – Les promesses • Réseaux adaptés au Machine2Machine (M2M) • Couverture de 100%, réseaux européens (via roaming) • Coûts très bas • Prix abonnement : quelques euros par an • Prix capteurs à quelques euros: transceiver à +/- 1 €, µcontrôleur peu coûteux • Batterie simple et peu chère pour longue durée de vie • 2 AA pour 5 à 20 ans de transmission • Simplicité de gestion et de déploiement (pas de carte SIM) 5
  6. 6. www.cetic.be LPWAN 4 – Architecture typique (ici LoRaWAN) 6 Réseau de l’opérateur (Black Box)
  7. 7. www.cetic.be LPWAN 5 – la situation en Belgique • Engie est en cours de déploiement d’un réseau national Sigfox • Pas date officielle, ouverture officielle en 2016? • Proximus en cours de déploiement d’un réseau LoRaWAN • Ouverture officielle du réseau d’ici fin 2016 • Intellinet déploie un réseau LoRaWAN en Flandre (licence projet collaboratif « The Things Network ») • Orange déploierait un réseau LoRaWAN national • Prévu en 2017/2018 7
  8. 8. www.cetic.be Sigfox 1 – Spécificités techniques et commerciales • Capacités bridées • Uplink: 100 bps, 12 octets / message, max 140 message / jour • Downlink : 8 octets / message, 4 messages / jour • Offre orientée Low Cost et scalabilité • Prix par capteur et par an • Prix dégressif en fonction du nombre de capteurs • Prix fonction du nombre de messages par jour (max 140) • Seamless roaming : abonnement européen unique • Uniquement collecte de données, pas d’autre service (localisation,…) • Pas de mise à jour des capteurs « Over The Air » 8
  9. 9. www.cetic.be Sigfox 2 – Eco-système • Eco-système installé • Nombreux équipements disponibles • Transceivers • Modules intégrés (CPU) • Capteurs compatibles 9
  10. 10. www.cetic.be Sigfox 3 – couverture européenne 10
  11. 11. www.cetic.be LoRaWAN 1 – Spécificités techniques et commerciales • 3 classes de devices: • A: purement asynchrone, le capteur émet ses données, écoute s’il y a une réponse puis s’éteint • B: Le capteur a un timeslot assigné pour émettre et recevoir dans une période de 128 secondes • C: Le capteur peut émettre et recevoir en permanence (mais reste en écoute permanente) • Localisation (par triangulation) • Service annoncé avec une précision de 25m • Sans impact côté capteur (mais service probablement payant) • Roaming via l’alliance LoRaWAN (basé LoRaWAN 2.0) • Politique commerciale à publier • Volonté de Proximus d’offrir des services à valeur ajoutée (Cloud, monétisation des données,…) 11
  12. 12. www.cetic.be LoRaWAN 2 – Eco-système • Moins développé que Sigfox mais en développement rapide • Transceivers • Modules intégrés (CPU) • Capteurs compatibles 12
  13. 13. www.cetic.be LoRaWAN 3 – Couverture annoncée (fin 2016) 13
  14. 14. www.cetic.be LoRa (n’est pas LoRaWAN) • LoRa est le standard utilisé par le consortium LoRaWAN • Mais on peut faire des réseaux LoRa non compatibles LoRaWAN • LoRa Alliance est une alliance d’opérateurs télécom et de fournisseurs de technologies pour • Rationaliser et unifier l’offre LoRa (classes par exemple) • Permettre le roaming sur base de cette offre unifiée -> création du standard LoRaWAN • Des réseaux LoRa peuvent être déployés • Equipements (transceivers, modules, stations de base) disponibles pour déployer un réseau LoRa privé 14
  15. 15. www.cetic.be PicoWAN: une variante LoRaWAN • Startup qui a développé un concept de réseau collaboratif • Les gateways PicoWAN seront (fin 2016?) disponibles à la vente directe • Pour créer des réseaux privés (domotique,…) • Pour servir de relais LoRaWAN vers le réseau PicoWAN • Les gateways PicoWAN sont connectées à Internet via Ethernet ou WiFi • Les objets compatibles LoRaWAN pourront communiquer avec les gateways PicoWAN • Les performances Indoor sont supposées meilleures que LoRaWAN (mais pas outdoor….) • Logiciel sera disponible en Open Source mais réseau PicoWAN propriétaire et fermé • Tarif réseau PicoWAN : à partir de 0,50 € par an et par objet • Utilisation possible comme renforcement réseau LoRaWAN (caves,…) 15
  16. 16. www.cetic.be Weightless • Standard ouvert porté par un consortium assez large • Pas bloqué par un fournisseur de composant (LoRa et Semtech) • Peut être déployé librement (pas comme Sigfox) • Plusieurs incarnations • Weightless –W • utilise les « TV White Spaces » libérés par l’arrêt de la diffusion TV en analogique (libérés en UK, USA, pas encore en Europe continentale) • Plus gros débits que les bandes ISM • Déploiement en cours UK, USA • Weightless –N • Utilise les bandes ISM comme LoRa/Sigfox (868 MHz) • Concurrent direct de LoRa et Sigfox sur les réseaux de capteurs • Weightless –P • Utilise les bandes ISM comme LoRa/Sigfox (868 MHz) • Bidirectionnel, plus adapté pour des réseaux locaux (portée : 2~3 km) 16
  17. 17. www.cetic.be Narrowband IoT (NB-IoT, LTE Cat-M2) • Utilisation des bandes 3GPP (2G, 2,5G, 3G, 4G) • Utilisables uniquement par les détenteurs de licences 3GPP! • Différentes approches, standardisation en cours (annoncé pour Juin) • Standalone : réutilisation de bandes 2G • In-Band: Utilisation dynamique de la bande 3GPP/LTE • Guard band : Utilisation de bandes étroites entre les bandes 3GPP/LTE actuelles • Les stations de base 3GPP seraient compatibles (HW, maj SW) • Gain de 20dB (link budget) % GPRS • Technologie choisie par Vodafone • Déploiement annoncé pour le 1° semestre 2017 (Orange en 2018) • Variantes : EC-GSM (bandes 2G uniquement), LTE-M 17
  18. 18. www.cetic.be Evolution possible de l’IoT 3GPP @ Light Reading 2016 18
  19. 19. www.cetic.be Capteurs multi-protocoles • Possibilité de capteurs multi-protocoles (Sigfox + LoRaWAN, voire Weightless) • Il existe des modules multi-protocoles, • il est donc possible de développer des capteurs qui peuvent passer d’un réseau à l’autre, • par configuration (selon les conditions de transmission à l’endroit où le capteur est déployé) • ou dynamiquement (y compris si le capteur est mobile) • Mais les possibilités de configuration et de gestion dynamique des abonnements seront à valider en fonction des conditions commerciales offertes par les opérateurs 19
  20. 20. www.cetic.be Ultra Narrow Band (UnB) hors réseaux publics • Plusieurs technologies disponibles: • LoRa, LoRaWAN, Weightless, autres technologies • Directement déployable sur un site industriel par exemple: • Pas de licence • Tous les équipements existent (capteurs, stations de base) • Pourquoi déployer un réseau UnB privé plutôt qu’utiliser un LPWAN public? • Le réseau UnB sera toujours plus cher qu’utiliser le réseau public • Mais le réseau privé pour être plus sûr • Redondance des stations de base (fiabilité réseau) • couverture contrôlée (Indoor notamment) • Précision de localisation des capteurs ajustable • Sécurité peut être renforcée par protocoles/technologies spécifiques • Applications : industrie (p.e. SEVEZO), Smart Cities, Smart Grids 20
  21. 21. www.cetic.be Conclusion • Les réseaux LPWAN comblent un trou en dessous de l’évolution des réseaux GSM (2,5G, 3G, 4G, 5G) • Et avec une meilleure couverture que les réseaux de capteurs classiques • (beaucoup) plus limités en débit et en volume • mais généralement suffisants pour du M2M • Moins chers • Coûts de communication: un peu, mais l’écart va croître en fonction du déploiement et de la montée vers le 4G, 5G (arrêt du GPRS pour récupérer des canaux) • Coût des capteurs (et batterie) : beaucoup en fonction de la diffusion des modules et capteurs (10x) • Moins énergivores • Capteurs autonomes plusieurs années, impossible généralement en GPRS • Plus miniaturisés (électronique et batterie, mais pas l’antenne) • A surveiller : la sécurité (sécurité de l’infrastructure en particulier) • En général pas de maj possible du capteur 21
  22. 22. www.cetic.be linkedin.com/company/cetic info@cetic.be +32 71 159 362 twitter.com/@CETIC twitter.com/@CETIC_be www.cetic.be Aéropole de Charleroi-Gosselies Avenue Jean Mermoz 28 B-6041 Charleroi - Belgique R&D Department Manager 0486/148.997 Philippe Drugmand Merci Avez-vous des questions? philippe.drugmand@cetic.be
  23. 23. www.cetic.be Autres approches pour couverture Indoor • Prototype Orange pour relais LoRs Indoor • Lampes et balises sur batteries servant de gateways en 868 MHz 23
  24. 24. www.cetic.be 5G • Pas encore standardisée! • Utilisation de bandes de fréquences plus élevées • 3,7 GHz -> 17 GHz (20 GHz -> 60 GHz?) • 1 Gbps -> 10 Gbps • Latence réduite pour les applications vidéo temps-réel • Opération médicale à distance • Déploiement à partir de 2020? 24

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