LoRa est un système de communication sans fil à longue portée et à faible consommation d’énergie qui permet d’envoyer de petites quantités de données sur de grandes distances. Ces deux éléments en font une solution intéressante pour les applications dans les secteurs de l’IoT et de l’IIoT.
LoRaWAN (long range vast area network ou réseau étendu à longue portée) est le protocole élaboré à partir de la modulation LoRa. Il s’agit d’une couche logicielle qui définit la manière dont les dispositifs utilisent le matériel LoRa, c’est-à-dire le moment de la transmission des messages et le type de format.
Qu’est-ce que le LoRa ?
LoRa est l’abréviation de long range (longue portée). C’est l’un des systèmes efficaces de communication sans fil à longue portée et à faible consommation d’énergie développé par Semtech.
« Les dispositifs LoRa possèdent des fonctionnalités avantageuses pour les applications IoT, notamment la communication longue portée, la faible consommation d’énergie et la transmission sécurisée des données. Cette technologie peut être utilisée par des réseaux publics, privés ou hybrides et offre une plus grande portée que les réseaux cellulaires. »
Semtech
Les propriétés de communication à longue portée et de faible consommation d’énergie du LoRa le rendent idéal pour les applications IoT industrielles. En outre, elle permet de relever de nombreux nouveaux défis dans les zones rurales et urbaines du monde entier, notamment le changement climatique, la pollution et les catastrophes naturelles.
Grâce à sa simplicité et à des investissements importants, il est largement adopté dans les secteurs du transport, de la fabrication, de l’agriculture, de l’électroménager et même, dans certains cas, dans les dispositifs portables.
Comment fonctionne la technologie LoRa ?
LoRa est une technique de modulation sans fil basée sur la technologie CSS (Chirp Spread Spectrum). Il encode les informations sur les ondes radio en utilisant des impulsions chirp. La modulation est, en particulier, très résistante aux perturbations et peut être reçue sur de grandes distances selon les capacités du matériel.
Pour en savoir plus, regardez cette vidéo de Richard Wenner, qui explique comment fonctionne le CSS :
La technologie LoRa est idéale pour les applications qui transmettent de petites quantités de données avec de faibles débits binaires. Les données peuvent être transmises sur une plus grande portée que les autres technologies sans fil telles que Wi-Fi, Bluetooth ou ZigBee. LoRa est donc idéal pour l’envoi de données de capteurs en mode faible consommation d’énergie.
De plus, LoRa peut être utilisé sur les bandes passantes sous-gigahertz sans licence, comme 915MHz, 868MHz et 433MHz. Il peut également fonctionner sur 2,4 GHz pour des débits de données beaucoup plus élevés, au détriment de la portée. Ces fréquences font partie des bandes ISM qui sont réservées au niveau international à des fins industrielles, scientifiques et médicales.
Qu’est-ce que le LoRaWAN ?
LoRaWAN est un protocole de télécommunication à longue portée et à faible consommation d’énergie basée sur LoRa. Il est conçu pour connecter sans fil des appareils fonctionnant sur batterie à l’internet dans des réseaux régionaux, nationaux et mondiaux.
LoRaWAN est la couche logicielle qui détermine la manière dont les appareils utilisent le matériel LoRa, par exemple quand ils transmettent des données et sous quel type de format. Le protocole lui-même est développé et maintenu par LoRa Alliance.
Plus important encore, la spécification LoRaWAN est une norme qui permet une intégration harmonieuse entre les dispositifs d’autres fabricants. Ce simple facteur est l’une des raisons pour lesquelles la technologie LoRa s’est accélérée dans le secteur de l’IoT.
Comment fonctionne la technologie LoRaWAN ?
L’architecture LoRaWAN comprend quatre composants principaux :
- End Nodes (Dispositifs LoRa)
- Passerelle
- Serveur réseau
- Serveur d’applications
Dans cette architecture, vous pouvez voir comment LoRa et LoRaWAN permettent de connecter des réseaux larges et denses de dispositifs. Ce qui permet de capturer et de surveiller les données de milliers de nœuds de manière gérable.
End Nodes – Dispositifs situés à l’extrémité du réseau. Ils sont généralement équipés de capteurs permettant de collecter et de surveiller périodiquement les données. Ils se présentent généralement sous la forme d’un microcontrôleur à faible consommation d’énergie qui peut être déployé sur le terrain pendant de nombreuses années sans aucune maintenance et équipé d’un émetteur LoRa à faible consommation d’énergie pour envoyer les paquets de données à la passerelle.
Passerelles – Les passerelles LoRaWAN constituent le pont entre les dispositifs et le réseau. Ils reçoivent les informations des End Nodes à l’aide d’un concentrateur LoRa, puis transmettent les données au serveur réseau via l’internet ou une infrastructure de réseau privée. Les passerelles sont considérées comme des transporteurs de paquets, car c’est la fonction principale qu’elles remplissent.
Serveur réseau – Le serveur LoRa Cloud consolide toutes les données qu’il reçoit des passerelles et les transfère au serveur d’application. Un exemple de serveur réseau serait The Things Network (TTN).
Serveur d’applications – Le serveur d’applications vous permet d’interpréter les données de manière visuelle ou analytique. Vous pouvez également intégrer les points de données dans une plateforme afin d’agir en conséquence, par exemple en activant les pompes à eau de pluie dans le cadre de scénarios agricoles ou en ouvrant les fenêtres d’une serre pour maintenir un certain niveau d’humidité. Vous pouvez même configurer des services de notification pour avertir un ingénieur lorsqu’un problème potentiel survient.
Comment LoRa est-il actuellement utilisé ?
La technologie LoRa convient à un large éventail d’applications qui nécessitent une surveillance périodique à l’aide de divers capteurs. Parmi ces applications, on peut citer, sans s’y limiter, les soins de santé, l’agriculture, les villes intelligentes, les compteurs, la chaîne d’approvisionnement et la logistique. Il existe des applications spécifiques pour lesquelles cette technologie est la mieux adaptée, et ces applications exigent que des capteurs soient placés dans des endroits éloignés, avec très peu ou pas de maintenance.
L’agriculture et la surveillance de l’environnement sont des applications idéales pour les systèmes LoRa. Ils sont généralement utilisés dans les zones rurales dépourvues de réseaux de communication cellulaire ou d’infrastructures de communication à courte portée.
Comment puis-je me lancer dans la technologie LoRa ?
Over the last five years, LoRa technology has accelerated due to the leaders Semtech cAu cours des cinq dernières années, la technologie LoRa s’est accélérée grâce à Semtech, leader dans ce domaine, qui a créé et amélioré ses puces émettrices-réceptrices et sa puce passerelle. De nombreux fabricants utilisent leurs puces LoRa pour créer des nœuds capteurs et des passerelles innovants à faible consommation d’énergie, parfaits pour le prototypage. Grâce à de nombreux fournisseurs, Distrelec dispose d’un large éventail de cartes de développement, de nœuds capteurs et de passerelles.