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LoRaWAN est un standard mondial pour les réseaux IoT Low Power Wide Area (LPWA)

 

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Qu’est-ce que la technologie LoRa® et LoRaWAN ?

 

LoRaWAN est un protocole LPWAN (Low Power Wide Area Network), construit sur la technologie RF sans fil LoRa® de Semtech et promu par l’Alliance LoRa, qui prend en charge les communications bidirectionnelles de bout en bout à longue portée, économiques, mobiles, économes en énergie, couverture intérieur étendue et sécurisées pour les applications Internet des objets (IoT) et Machine to Machine (M2M). Fonctionnant sur des fréquences ISM sans licence dans le monde entier, cette connectivité est spécifiquement dédiée aux cas d’utilisation d’IoT et permet des déploiements et des opérations rentables pour les réseaux publics ou privés.

 

Quels sont les avantages du LoRaWAN ?

Longue portée

Le réseau LoRaWAN permet des communications longues portées robustes (jusqu’à 40 km en zone rurale et jusqu’à 3 km en zone urbaine, en fonction des performances des stations) entre les capteurs sur le terrain et les stations radios.

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Basse consommation

Le réseau LoRaWAN a été conçu spécifiquement pour réduire la consommation et augmenter la durée de vie des batteries des capteurs connectés, jusqu’à plus de 10 ans.

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Totalement bidirectionnel

Le réseau LoRaWAN permet des communications entièrement bidirectionnelles qui peuvent répondre à de nombreux cas d’usages qui requièrent à la fois un lien montant et un lien descendant, soit avec des fenêtres de réception aléatoires limitées (Classe A), soit avec des créneaux horaires de réception (Classe B), soit avec des fenêtres quasi-continues et maximisées de réception (Classe C).

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Géolocalisation incluse

Le réseau LoRaWAN propose une géolocalisation réseau sécurisée pour localiser n’importe quel appareil LoRa fixe ou mobile. LoRa utilise la différence de temps d’arrivée (TDoA) et d’autres techniques hybrides pour déterminer la localisation sans avoir besoin de puissance de calcul côté dispositif terminal. Cette fonctionnalité native / de base, contrairement au GPS, n’augmente pas la consommation énergétique et ne nécessite pas l’ajout de composants matériels couteux.

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Couverture intérieur étendue

La modulation radio LoRa® permet une pénétration intérieure étendue, permettant d’atteindre les compteurs d’énergie, les modules de contrôle dans les cages d’ascenseurs, ou les capteurs de stationnement situés en sous-sol.

Bande libre sans licence

Les réseaux LoRaWAN opèrent sur les bandes libres et gratuites ISM (Industrial, Scientific, Medical) – EU 868 MHz, AS 923 MHz, US 915 MHz – permettant à n’importe quel fournisseur de service ou entreprise de déployer et opérer des réseaux sans acquérir de licence des régulateurs.

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Standard ouvert

La norme LoRaWAN tire avantage d’une approche de protocole ouvert, mené par la LoRa Alliance qui fédère la spécification, le développement et le déploiement de la norme, élabore les guides de certification et assure l’interopérabilité entre les fournisseurs d’infrastructures radio, les vendeurs de cœurs de réseaux et les concepteurs et fabricants de dispositifs terminaux.

 

Coûts maitrisés

Le standard ouvert LoRaWAN, les infrastructures hautes performances et les services de connectivité à valeur ajoutée permettent aux opérateurs publics ou privés de déployer et d’opérer des réseaux rapidement, avec des investissements (Capex) et des dépenses opérationnelles (Opex) rationalisées, et d’obtenir une mise sur le marché rapide pour bénéficier de l’expansion de l’Internet des Objets dans divers verticaux.

Securité

LoRaWAN offre deux couches pérennes de sécurité de bout-en-bout.

  • Une pour le réseau qui assure l’authentification mutuelle entre le dispositif LoRaWAN et le réseau LoRaWAN dans le cadre de l’association au réseau (Join). Cela certifie que le trafic réseau n’a pas été altéré, et provient uniquement d’un dispositif légitime, autorisé à s’attacher à un réseau authentique, n’est pas intelligible par un espion, et n’a pas été enregistré et rejoué par un acteur malveillant.

 

  • Une pour l’applicatif qui assure que l’opérateur de réseau n’a pas accès aux données de l’utilisateur final. LoRaWAN est un des seuls réseaux de l’Internet des Objets à implémenter le chiffrement de bout-en-bout des données utilisateur échangées entre les dispositifs terminaux et les serveurs applicatifs. Dans les réseaux cellulaires traditionnels, le trafic est chiffré sur le lien radio, mais transmis en clair dans le cœur de réseau de l’opérateur, obligeant l’utilisateur à choisir et déployer une couche de sécurité additionnelle (Réseau privé virtuel (VPN) ou une couche de chiffrement applicatif dédiée).

 

LoRa Alliance « Full end-to-end encryption for IoT Applications Providers » LoRaWAN Security white-Paper

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LoRa Alliance LoRaWAN Security FAQ

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Passage à l’échelle

LoRaWAN permet de mettre en œuvre des réseaux de grandes capacités et qui passent à l’échelle, pour supporter des milliers de dispositifs terminaux connectés et des millions de messages transmis. Ces hautes performances sont atteintes grâce à l’utilisation de l’adaptation du débit des données (Adaptative Data Rate, ADR) et en utilisant un récepteur multi-canaux multi modem dans les passerelles pour recevoir simultanément les messages émis sur des canaux multiples.

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LoRaWAN Network Infrastructure

 

A LoRaWAN network is deployed in a star of stars network architecture whereby end-devices are not associated with a specific gateway but transmit data to multiple gateways within it radio range.

 

End-Devices

Device manufacturers can efficiently resort to LoRa Alliance specifications and certification programs to design end-devices that will connect to LoRaWAN networks. They can also achieve a faster time to market by leveraging existing Reference Design offers proposed by some vendors, based on their expertise of LoRaWAN networks, to efficiently embed LoRaWAN connectivity in their design, get best practices to optimize device connection and data transmission on the network.

 

Radio Network

LoRa Gateways, designed for outdoor and indoor use, can independently support tens of thousands of sensor end-devices and enable public and private networks deployments. The gateways support bi-directional communication and can simultaneously process messages from many LoRa®-based sensor edn-devices. The gateway act as packet forwarders and send packets to a network server through a backhaul connection that may use Ethernet, Wi-Fi, 3G, or 4G / LTE. LoRa® gateways are less expensive compared to cellular base stations, making the increase of the network capacity really affordable by simply adding additional gateways, in an easy way. Gateways can support between 8 to 64 channels, which allows millions of messages per day processed by a network. The quality of the radio network (coverage, robustness, performance, up-time, reliability) directly depends on the quality of the gateways.

 

 

Core Network

The LoRaWAN Network Server (LNS) can be hosted in the cloud or deployed in the operator premises. It processes packets received from multiple gateways, directing them to an application server. Deploying and operating a performant LoRaWAN network requests powerful tools to monitor, optimize, manage or troubleshoot the gateways, their configuration and grant the requested network QoS. Inspired by cellular network experience, some vendors are offering a full suite of management solutions Operations Support System (OSS), to efficiently orchestrate the entire network in real-time, and ensure its perfect availability for mission critical data collection. On top of LoRaWAN Network Server (LNS), Base Stations Controller (BSC) is a key set of features to remotely operate the LoRa® gateways deployed on the field (settings, alerts firmware and application update, security, integrity), whereas Radio Network Controller (RNC) helps to constantly monitor and optimize radio performances and coverage of the entire network (frequencies, spectrum, coverage, power, load).

 

Application Servers

The LoRaWAN Network Server (LNS) send packets to the appropriate application server which handles the customer application and treat the data to present them as relevant. Radio Access Network capabilities can also be integrated directly in applications servers and dashboards through APIs, for quickly setting up and managing a LoRaWAN network. Business owners can also enrich application server capabilities with value added services like geolocation or end-device management, to make the most of radio and core network capabilities, and create new services generating additional revenue streams.

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LoRa Alliance

 

 

 

 

 

 

Kerlink est membre fondateur et membre du conseil d’administration de l’Alliance LoRa.

Kerlink participe activement aux Comités Technique, de Certification et de Marketing pour spécifier l’évolution de la technologie LoRaWAN, promouvoir les cas d’utilisation et fédérer un écosystème fort pour fournir des solutions simples et efficaces de bout en bout.

 

En savoir plus sur la LoRa Alliance

LoRa Alliance – Introduction