Qu'est-ce qu'un réseau étendu à faible consommation d'énergie et à quoi sert-il ?

Internet continue de croître et l'Internet des objets (IoT) est un domaine qui continue de croître à un rythme soutenu. Les réseaux étendus à faible puissance (LPWAN) sont à l'origine d'une grande partie de cette croissance, un type de connexion à faible puissance pour un réseau étendu qui est utile pour le déploiement et l'utilisation de l'IoT.

Examinons donc de plus près les LPWAN, les différents types de LPWAN et quelques exemples concrets de leur utilisation.

Qu'est-ce que l'IdO?

Pour comprendre les LPWAN, vous devez comprendre qu'est-ce que l'IdO. Nous n'avons pas besoin de couvrir cela en profondeur, mais un peu de connaissances contribueront grandement à comprendre les LPWAN.

Le terme IoT fait référence à des appareils physiques interconnectés. Ces appareils incluent tout, des thermostats intelligents dans votre maison aux lampadaires intelligents dans une ville.

Certains appareils compatibles IoT courants incluent :

• Appareils domestiques intelligents: Thermostats, éclairage, caméras de sécurité
• Industriel: Capteurs dans les équipements de fabrication, capteurs de contrôle des stocks
• Ville intelligente: Éclairage public et feux de signalisation, transports en commun
• Agriculture: capteurs de sol, irrigation intelligente, contrôle du bétail

Ce ne sont là que quelques-unes des façons dont l'IoT est utilisé. Mais, pour que les systèmes IoT fonctionnent, ils doivent être connectés, et les LPWAN jouent souvent ce rôle.

Qu'est-ce qu'un LPWAN?

Un LPWAN est un réseau de communication sans fil capable de fournir des transmissions de données à faible bande passante et à faible puissance sur une vaste zone. En raison de la zone qu'un LPWAN peut couvrir, il est parfait pour aider les réseaux IoT à communiquer.

Un LPWAN n'a pas de taille de zone fixe spécifique qu'il peut couvrir. La couverture dépend de plusieurs facteurs, notamment la technologie de transmission, le nombre d'appareils IoT connectés, les débits de données disponibles, etc. De plus, d'autres facteurs affectent la couverture et la transmission du LPWAN, tels que les obstacles environnementaux.

Comment fonctionnent les LPWAN?

Les propriétés de faible puissance des LPWAN sont la clé de leur fonctionnalité. Les appareils IoT sont souvent des appareils alimentés par batterie et à faible consommation d'énergie. De plus, la plupart des appareils IoT transmettent de minuscules quantités de données à des débits faibles. Cela rend les LPWAN idéaux pour connecter ces appareils sur de longues distances en utilisant un minimum de puissance.

Les LPWAN utilisent principalement des fréquences radio sans licence. Cela élimine le besoin de licence et réduit les coûts. La manière dont les données sont codées et transmises dépend du type de LPWAN. Mais au cœur de chaque type se trouve une technique de modulation conçue pour transmettre des données sur de longues distances avec un minimum d'interférences.

Certaines des méthodes utilisées pour y parvenir comprennent:

• Utilisation des codes correcteurs d'erreurs
• Etalement du signal (étend le signal sur une large bande de fréquence)
• Réduction du débit de données

Il est très utile de penser en termes de robinet d'eau. Allumez-le à fond et vous obtenez un flux puissant; cela pourrait être comparé à un réseau étendu (WAN) traditionnel avec beaucoup de données (eau) circulant très rapidement. L'inconvénient est que cela nécessite beaucoup de puissance pour maintenir le flux.

Réduisez ce débit à un goutte-à-goutte régulier et vous avez un LPWAN. L'eau parcourra toujours la même distance, mais peu d'énergie est nécessaire pour maintenir le ruissellement.

3 avantages clés des LPWAN

La raison pour laquelle les LPWAN sont utilisés pour connecter des appareils IoT peut être résumée en considérant trois avantages clés que ces types de réseaux offrent.

1. Coût: Le coût d'un LPWAN est inférieur à celui d'un WAN traditionnel. Tant du point de vue du matériel que du coût de mise en œuvre, les LPWAN offrent une solution de connectivité à faible coût.
2. Gamme: La portée d'un LPWAN varie en fonction de facteurs tels que la topologie, les exigences de conception, les conditions environnementales et les interférences. Un réseau typique peut fonctionner sur une portée d'environ six milles. Mais comme nous le verrons dans la section suivante, certains types de LPWAN offrent une portée maximale d'environ 25 milles.
3. Pouvoir: Les émetteurs-récepteurs, capteurs et autres éléments LPWAN sont généralement des appareils à faible consommation d'énergie. Par exemple, beaucoup d'entre eux sont alimentés par des batteries, et il est courant que l'espérance de vie d'une batterie soit mesurée en années.

Ces attributs contribuent à l'adoption des LPWAN comme principale forme de connectivité pour des millions d'appareils IoT.

Les principaux types de LPWAN

Il existe plusieurs types distincts de LPWAN. Le type de LPWAN que vous choisissez dépend de plusieurs facteurs. À titre d'exemple, le type Sigfox de LPWAN offre une portée allant jusqu'à 25 milles; cela le rend avantageux lorsque les appareils sont dispersés sur une longue distance.

Voici quelques-uns des types de LPWAN les plus courants :

• LoRaWAN: Cela utilise une technique appelée Chirp Spread Modulation pour atteindre une communication longue distance. La même technique lui permet d'y parvenir avec une très faible consommation d'énergie. Les LoRaWAN offrent plusieurs avantages, notamment de faibles coûts et une évolutivité. Il prend également en charge les fonctionnalités de géolocalisation et la communication bidirectionnelle.
• NB-IdO: Il s'agit d'un LPWAN qui fonctionne sur des réseaux cellulaires. Cela lui permet de conserver les caractéristiques déterminantes d'un LPWAN, mais présente les avantages supplémentaires d'un débit de données accru et d'une sécurité améliorée.
• Sigfox: Sigfox est un service LPWAN propriétaire qui bénéficie d'une couverture mondiale. Il utilise une modulation à bande ultra-étroite pour répondre aux exigences de portée et de puissance des appareils connectés et, dans des conditions optimales, peut atteindre une portée allant jusqu'à 25 miles.
• En apesanteur: Weightless atteint ses objectifs LPWAN de connectivité longue distance et à faible puissance en utilisant la modulation de fréquence à large bande et le multiplexage de fréquence orthogonal. Ceci est un autre service qui a une couverture mondiale.

Comme vous pouvez le voir, il existe différentes façons d'atteindre les objectifs d'un LPWAN. Cependant, une grande partie de ce qui motive le choix d'un LPWAN dépend des fonctions qu'il est censé remplir, ce qui est mieux compris en examinant certaines des façons dont les LPWAN sont utilisés.

À quoi servent les LPWAN?

Nous avons déjà abordé ce sujet, mais la meilleure façon de comprendre pleinement le fonctionnement des LPWAN est de discuter de certains scénarios réels dans lesquels des appareils IoT sont utilisés.

Villes intelligentes

Les villes utilisent de plus en plus les LPWAN à bon escient. Certaines des façons courantes dont ils sont utilisés comprennent:

• Éclairage public intelligent: Les lampadaires intelligents utilisent les LPWAN pour plusieurs usages. La plus courante consiste à économiser de l'énergie en ajustant la luminosité des lumières en fonction de facteurs tels que les conditions climatiques, l'heure de la journée et le niveau d'activité dans la rue.
• Feux de circulation intelligents: Ceux-ci sont utilisés pour décongestionner en priorisant les feux de circulation pour optimiser la fluidité du trafic
• Stationnement intelligent: Des capteurs peuvent être utilisés pour surveiller la disponibilité des places de parking.

Le passage à des villes plus intelligentes vise à améliorer la qualité de vie des habitants et à réduire l'empreinte carbone et les factures énergétiques des municipalités.

Agriculture

L'agriculture est un autre secteur qui a connu une augmentation rapide de l'utilisation des appareils IoT et des LPWAN. Voici quelques-unes des façons dont les LPWAN aident les agriculteurs :

• Surveillance du sol: Les LPWAN et les capteurs peuvent surveiller les conditions du sol telles que l'humidité et la température. Cela permet aux agriculteurs d'économiser de l'eau en n'arrosant que là où et quand c'est nécessaire.
• Contrôle du bétail : La localisation du bétail peut être utilisée par des capteurs connectés à un LPWAN.

C'est un autre secteur où un LPWAN peut réduire les coûts et réduire l'impact environnemental des pratiques agricoles.

Soins de santé

Les LPWAN transforment les soins de santé et la façon dont nous surveillons les patients et leurs conditions. Parmi les utilisations de la technologie figurent :

• Fournir des informations en temps réel sur l'état de santé du patient à l'aide de dispositifs de surveillance à distance des patients
• Suivre l'état et l'emplacement de l'équipement
• Surveiller et ajuster les conditions environnementales dans les établissements de santé

Dans l'ensemble, le LPWANS peut aider à rationaliser le traitement des patients et à réduire les frais généraux en même temps.

LPWAN: Slow and Steady remporte la course

Les LPWAN sont les héros méconnus d'un monde de plus en plus connecté. En utilisant une approche lente et régulière du transfert de données, ces réseaux rendent nos villes plus intelligentes, nos maisons plus sûres et notre agriculture plus efficace.

Le pouvoir de l'information n'est pas uniquement lié au "big data"; parfois, les petites choses de la vie comptent.