LoRa®

LoRaWANTM est une norme mondiale pour les réseaux IoT à longue portée et faible consommation énergétique (LPWA)

 

Que sont les technologies LoRa® et LoRaWANTM ?

 

LoRaWANTM est un protocole LPWAN (Low Power Wide Area Network – réseau à large couverture et à faible consommation énergétique) basé sur la technologie à radiofréquences sans fil LoRa® de Semtech et promu par l’Alliance LoRaTM, qui propose une couverture à longue portée, à faible coût, mobile, économe en énergie, offrant une importante pénétration à l’intérieur des bâtiments et une communication bidirectionnelle de bout en bout pour les applications de l’Internet des Objets (Internet of Things – IoT) et Machine to Machine (M2M). Fonctionnant sur des fréquences ISM utilisables sans licence dans le monde entier, cette connectivité est spécifiquement adaptée aux cas d’usages de l’Internet des Objets et permet des déploiements et des opérations rentables pour les réseaux publics ou privés.

 

Quels sont les avantages de la technologie LoRaWANTM ?

 

Longue Portée

 

La technologie LoRaWANTM fournit une communication robuste à longue portée (jusqu’à 40 km dans les zones rurales et jusqu’à 3 km en environnement urbain, en fonction des performances des stations radio) entre les capteurs positionnés sur le terrain et les stations constituant le réseau radio.

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Faible consommation énergétique

 

La technologie LoRaWANTM a été conçue pour réduire drastiquement la consommation d’énergie et prolonger la durée de vie de la batterie des capteurs connectés, offrant des autonomies pouvant atteindre plus de 10 ans.

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Entièrement bidirectionnel

 

La technologie LoRaWANTM permet des communications bidirectionnelles capables de prendre en charge de nombreuses configurations nécessitant des liaisons ascendantes et descendantes, avec des fenêtres de réception aléatoires limitées (classe A), des intervalles de réception programmés limités (classe B) ou encore des créneaux de réception maximum voire quasi continus (classe C).

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Le Livre Blanc de Kerlink concernant le Device Management

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Géolocalisation native

 

La technologie LoRaWANTM permet une géolocalisation sécurisée utilisant le réseau radio pour positionner tout équipement fixe ou mobile connecté et compatible LoRa®. La technologie LoRa® utilise le traitement du différentiel de temps à la réception des messages par les stations réseau (TDoA – Time Differential on Arrival) et d’autres techniques mise en œuvre par des algorithmes de traitement pour déterminer l’emplacement des capteurs, sans aucun recours à une puissance de traitement supplémentaire embarquée par l’objet connecté. Cette capacité native, contrairement au GPS, n’augmente donc pas la consommation d’énergie, et ne nécessite aucun composant matériel coûteux supplémentaire.

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Pénétration importante dans les bâtiments

 

La modulation radio LoRa® permet une pénétration de la couverture importante, rendant possible la connexion de compteurs énergétiques, de modules de contrôle d’ascenseurs, ou de capteurs de stationnement situés dans les sous-sols, les caves des bâtiments ou les parkings souterrains.

 

 

Bandes de fréquences à usage libre

 

Les réseaux LoRaWANTM fonctionnent sur des bandes ISM (industrielles, scientifiques, médicales) sans licence et sans frais – EU 868 MHz, AS 923 MHz, US 915 MHz – permettant à tout fournisseur de services ou entreprise de déployer et d’exploiter des réseaux sans acquérir de licence auprès du régulateur national.

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Standard ouvert

 

La technologie LoRaWANTM privilégie une approche de protocole ouvert, promu par l’Alliance LoRaTM qui fédère la spécification, le développement et le déploiement de la norme, élabore des guides de certification et assure l’interopérabilité entre tous les fournisseurs d’infrastructure radio, les principaux fournisseurs de réseaux et les fabricants.

 

 Excellent rapport coût-efficacité

 

La technologie LoRaWANTM offre des services de connectivité à haute valeur ajoutée, permettant aux opérateurs publics ou privés de déployer et d’exploiter des réseaux rapidement, avec des dépenses d’investissement réduites (Capex) et des dépenses opérationnelles maîtrisées (Opex), afin de réaliser une mise sur le marché rapide et de bénéficier immédiatement de l’expansion du marché IoT dans divers segments d’activité.

 

Sécurité

 

La technologie LoRaWANTM propose deux couches de sécurité de bout en bout ayant fait leurs preuves :

La première pour le réseau qui assure l’authentification mutuelle entre un terminal LoRaWANTM et le réseau LoRaWANTM dans le cadre de la procédure d’authentification et de connexion au réseau. Cela garantit que le trafic réseau n’a pas été modifié, qu’il s’agit d’un terminal dûment autorisé à rejoindre un réseau authentique, qu’il n’est pas accessible par des intrus et qu’il n’a pas été intercepté et rejoué par des acteurs pirates.

La seconde pour l’application qui garantit que l’opérateur de réseau n’a pas accès aux données d’application de l’utilisateur final. La technologie LoRaWANTM offre l’un des rares réseaux IoT à implémenter un cryptage de bout en bout pour les contenus utiles échangés entre les terminaux et les serveurs applicatifs. Dans les réseaux cellulaires traditionnels, le trafic est crypté sur l’interface radio mais transmis en clair dans le réseau central de l’opérateur, requérant de la part de l’utilisateur de sélectionner et déployer une couche de sécurité supplémentaire (réseau privé virtuel ou application de cryptage et couche de sécurité dédiée).

 

Le Livre Blanc de l’Alliance LoRaTM « Full end-to-end encryption for IoT Applications Providers »

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Le document de l’Alliance LoRaTM « LoRaWANTM Security FAQ »

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Évolutivité

 

La technologie LoRaWANTM permet de déploiement de réseaux de capacité et d’évolutivité élevées pour prendre en charge des milliers de terminaux connectés et des millions de messages transmis. Cette haute performance est obtenue en utilisant le débit de données adaptatif (ADR) et en utilisant un émetteur-récepteur multi-canal multi-modem dans la passerelle de sorte que des messages simultanés sur plusieurs canaux puissent être reçus.

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Infrastructure réseau LoRaWANTM

 

Un réseau LoRaWANTM est déployé dans une architecture de réseau en étoile, dans laquelle les capteurs connectés ne sont pas associés à une station réseau spécifique mais transmettent des données à plusieurs stations dans la bande de fréquence radio.

 

Capteurs connectés

Les fabricants d’équipements et de capteurs connectés peuvent s’appuyer efficacement sur les spécifications et les programmes de certification de l’Alliance LoRaTM pour concevoir des équipements et capteurs qui se connecteront aux réseaux LoRaWANTM. Ils peuvent également accélérer leur mise sur le marché en tirant parti des offres de design de référence proposées par certains fournisseurs, en fonction de leur expertise des réseaux LoRaWANTM, afin d’intégrer efficacement la connectivité LoRaWANTM dès la phase de conception, et obtenir les meilleures pratiques pour optimiser la connexion et la transmission de données sur le réseau.

 

Réseau radio

Les stations LoRa®, conçues pour une utilisation en extérieur et en intérieur, peuvent chacune prendre en charge des dizaines de milliers de capteurs connectés et permettre le déploiement de réseaux publics et privés. Les stations réseau prennent assure une communication bidirectionnelle et peuvent traiter simultanément les messages provenant de nombreux équipements et capteurs utilisant LoRa®. La station agit comme un relai et transmets les paquets de données à un serveur de réseau via une connexion de remontée de données qui peut utiliser l’Ethernet, le Wi-Fi, la 3G ou 4G / LTE. Les stations LoRa® sont moins chères que les stations de base cellulaires, ce qui rend l’accroissement de la capacité réseau vraiment abordable en ajoutant simplement des stations supplémentaires, de manière simple. Les stations peuvent gérer entre 8 et 64 canaux, ce qui permet un traitement journalier de plusieurs millions de messages sur un réseau. La qualité du réseau radio (couverture, robustesse, performance, temps de disponibilité, fiabilité) dépend directement de la qualité des stations.

 

 

Cœur Réseau

Le serveur réseau LoRaWANTM (LoRa® Network Serveur – LNS) peut être hébergé dans le cloud ou déployé dans les locaux de l’opérateur. Il traite les paquets reçus de plusieurs stations, les dirigeant vers un serveur applicatif. Le déploiement et l’exploitation d’un réseau LoRaWANTM performant requière des outils puissants pour surveiller, optimiser, gérer ou dépanner les stations, piloter leur configuration et monitorer la qualité de service réseau attendue. Inspirés par l’expérience des réseaux cellulaires, certains fournisseurs proposent une suite complète de solutions de gestion des opérations (Operations Support System- OSS) pour orchestrer efficacement l’ensemble du réseau en temps réel et assurer sa parfaite disponibilité pour la collecte de données critiques. En plus du serveur réseau LoRaWANTM (LNS), le système de contrôle des stations de base (Base Stations Controller – BSC) propose un ensemble de fonctionnalités permettant de commander à distance les stations LoRa® déployées sur le terrain (paramètres, alertes, mises à jour, sécurité, intégrité…). Le système de contrôle du réseau radio (Radio Network Controller – RNC) permet lui de surveiller et d’optimiser constamment les performances radio et la couverture de l’ensemble du réseau (fréquences, spectre, couverture, puissance, charge…).

 

Serveurs applicatifs

Le serveur réseau LoRaWANTM (LNS) envoie des paquets au serveur applicatif approprié qui gère l’application client et traite les données pour en exploiter la pertinence. Les fonctionnalités opérationnelles du réseau d’accès radio peuvent également être intégrées directement dans les serveurs applicatifs et les tableaux de bord via des APIs, afin de configurer et de gérer rapidement un réseau LoRaWANTM. Les gestionnaires d’entreprise peuvent également enrichir les capacités des serveurs applicatifs avec des services à valeur ajoutée tels que la géolocalisation ou la gestion des capteurs à distance, afin de tirer le meilleur parti des capacités radio et du cœur de réseau, et de créer de nouveaux services générateurs de revenus additionnels.

 

L’Alliance LoRaTM

 

Kerlink est un membre fondateur et membre du conseil d’administration de l’Alliance LoRaTM. Kerlink participe activement aux comités techniques, certification et marketing pour spécifier l’évolution de la technologie LoRaWANTM, promouvoir les cas d’usage et fédérer un écosystème fort afin de fournir des réponses simples et efficaces aux enjeux de collecte de données de nombreux secteurs d’activité.

En savoir plus sur l’alliance LoRaTM

LoRa Alliance – Introduction (vidéo)