Low Power Network

Un réseau pour l’Internet des objets

La mise en réseau d’innombrables machines, bâtiments et objets dans un Internet des objets implique un réseau radio fiable, économique et économe en énergie.

Urs Binder

Lorsque l’on évoque l’Internet des objets (IoT), on imagine habituellement l’incontournable réfrigérateur, qui commande automatiquement du lait – ou tout autre gadget connecté à Internet, dont l’intérêt semble assez peu marqué.

 

La ville intelligente

Ceci dit, l’«Internet of Things» est tout sauf un simple amusement. Les appareils, machines, bâtiments de toute nature, de la boîte aux lettres au vélo, dotés de capteurs et connectés à d’autres à l’aide de services logiciels centraux constituent la base de la ville de demain: la «Smart City» réagit intelligemment aux conditions ambiantes, optimise par exemple le trafic et contrôle le statut des extincteurs à eau et le niveau de remplissage des conteneurs de recyclage. Il peut s’agir de capteurs de température, de compteurs d’énergie, de capteurs de proximité ou de rotation. La Smart City, ce sont également des thermostats, des commutateurs, des interrupteurs crépusculaires, des pompes, des vannes, des moteurs et autres éléments techniques, pilotables à distance et intervenant dans des circuits réglables.

 

Tout est connecté

Pour que tout ceci fonctionne, les appareils et les bâtiments ont besoin d’une connexion Internet stable. La mise en place de cette dernière doit être le plus économique possible, présenter la portée maximum et consommer un minimum d’énergie. Le câblage n’est pas une option, pour une simple raison de coûts, et les appareils mobiles n’autorisent pas non plus le câblage. Le WLAN est certes avantageux mais il a une portée limitée – il s’agit en effet de mettre en réseau un nombre très élevé d’éléments distribués sur toute une zone urbaine. La radio mobile a besoin à son tour d’une carte SIM coûteuse pour chaque appareil individuel et consomme une quantité d’énergie relativement importante – ce qui n’est pas du tout optimal pour les capteurs alimentés par une batterie. Le WLAN et la radio mobile offrent en revanche une bande passante élevée.

 

Le réseau LPN permet des économies d’énergie et de coûts

Certaines opérations comme les mesures de température périodiques se contentent toutefois de volumes de données réduits et n’ont pas besoin de vitesses de transfert importantes. Pour ces applications, un Low Power Wide Area Network (LPN ou LPWAN), utilisant des fréquences dans la plage radio et offrant une puissance d’émission très faible, est adapté. Plusieurs technologies LPN comme Sigfox peuvent être utilisées ponctuellement. Un standard développé par la LoRa Alliance, bien étayé, se généralise de plus en plus: le LoRaWAN utilise la bande SRD non soumise à concession, permet des communications de données bidirectionnelles entre 0,3 et 50 kbit/s et autorise une portée de 2 à 15 km environ, en fonction de l’environnement. L’ensemble des échanges de données est chiffré avec la technologie AES 128 bits. Un module LoRaWAN pour capteurs ne coûte que quelques francs et a une consommation très faible permettant une autonomie de la batterie pouvant atteindre cinq ans.

«La première Smart City de Suisse est la ville de Saint-Gall» 

La première Smart City de Suisse pourrait être la ville de Saint-Gall. Les services industriels de cette ville ont testé pendant un semestre un LPN basé sur LoRaWAN, dans le cadre d’une coopération avec Effectas et IBM Research Rüschlikon. Le résultat était concluant: le Parlement de cette ville a soumis début juillet 2016 un projet de réseau Low Power Network pour couvrir la totalité de la ville.

 

Swisscom est à fond dans ce projet. L’entreprise a rejoint début 2015 la LoRa Alliance et lancé dès 2015 des installations pilote à Zurich et à Genève. Swisscom Broadcast a construit la première station de réception au sommet sur l’Üetliberg. Alexandra Reich, EVP Solution Center Mobility Enterprise Customer au sein de Swisscom, précise que plus de 35 stations sont actuellement en service. L’objectif d’ici fin 2016, est d’assurer un accès LPN à l’extérieur à au moins 80% de la population. Ceci implique le déploiement de près de 300 stations de réception dans toute la Suisse. Le coût lié à la construction du réseau reste limité car il est souvent possible d’utiliser les stations existantes de Swisscom. Le coût global pour la fourniture de base devrait être inférieur à 10 millions de francs.

«Le LPN est la solution pour l’Internet des objets»

Applications diverses

L’intérêt pour le réseau LPN de Swisscom est très important. Plus de 100 entreprises, administrations et hautes écoles ont manifesté leur intérêt pour le test pilote. Par ailleurs, de nombreux projets concrets ont vu le jour. Deux exemples:

 

FeedbackNow offre une solution en temps réel permettant de déterminer la satisfaction de la clientèle directement sur le point de vente. Les clients peuvent donner leur opinion sur la qualité du service à l’aide de la «Smiley Box». Cet appareil de vote est basé sur la technologie LoRa – ceci constitue pour FeedbackNow un avantage concurrentiel sur le plan des coûts d’installation et d’exploitation..

 

«My Lock» de Swissprime Technologies est une solution de fermeture intelligente pour les serrures de portes, les meubles, les boîtes aux lettres, etc. Les serrures sont pilotées par smartphone via Bluetooth ou NFC. La transmission des opérations entre la serrure et le Cloud et l’accès à distance font appel à la technologie LoRa dans un premier prototype.

 

Swisscom offre des solutions clés en main parallèlement au réseau, aux services de conseil et à la Connectivity Management Platform (CMP) LPN basée sur le Web. On peut citer comme exemple une solution de «Smart Parking» pour les exploitants de parkings: les différents parkings sont dotés de capteurs radio et transmettent le statut d’occupation en LPN. La plateforme de gestion traite les données et les présente au système de signalisation des parkings ou à une application mobile, de manière à résoudre le problème de la recherche interminable d’une place de stationnement grâce à une localisation ciblée.

 

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