NB-IoT contre LoRa contre Sigfox

Alors que le nombre d'appareils connectés continue d'augmenter (et devrait atteindre 125 milliards d'ici 2030), les technologies sans fil en cours de maturation qui les prennent en charge continuent également de recevoir beaucoup d'attention à l'échelle mondiale. NB-IOT (Narrowband IOT), LoRa et Sigfox, toutes des technologies de réseau étendu à faible consommation (LPWAN), sont souvent opposées les unes aux autres dans ce qui est décrit comme une course vers le sommet. Mais ce n'est pas nécessairement une image précise de l'écosystème de connectivité. Chacune de ces technologies (ou au moins LoRa et NB-IoT) jouera probablement un rôle important dans l'espace IoT selon le cas d'utilisation, il est donc essentiel de comprendre les caractéristiques et les différences de chacune.

IoT à bande étroite

NB-IoT est l'initiative « clean sheet » du Third Generation Partnership Project (3GPP), l'organisation à l'origine de la normalisation des systèmes cellulaires, pour répondre aux besoins des appareils à très faible débit de données qui doivent se connecter aux réseaux mobiles, souvent alimentés par batteries. En tant que norme cellulaire, l'objectif de NB-IoT est de normaliser les appareils IoT pour qu'ils soient interopérables et plus fiables.

Étant donné que NB-IoT est une technologie sans fil de qualité cellulaire qui utilise la modulation OFDM, les puces sont plus complexes, mais les budgets de liaison sont meilleurs. Cela signifie que les utilisateurs bénéficient du niveau de performance élevé associé aux connexions cellulaires, mais au prix d'une complexité et d'une consommation d'énergie accrues.

NB-IoT est destiné à être utilisé pour envoyer et recevoir de petites quantités de données, quelques dizaines ou centaines d'octets par jour générés par des appareils IoT à faible production de données. Il est basé sur des messages, similaire à Sigfox et LoRa, mais avec un taux de modulation beaucoup plus rapide qui peut gérer beaucoup plus de données que ces technologies. Mais NB-IoT n'est pas un protocole de communication basé sur IP comme LTE-M (une autre technologie cellulaire LPWA associée aux applications IoT). Vous ne pouvez pas réellement vous connecter à un réseau IP et vous attendre à l'utiliser comme vous le feriez avec un smartphone. Il a été conçu pour les applications IoT simples et est plus économe en énergie que le LTE-M (qui convient mieux aux applications à bande passante plus élevée ou aux applications mobiles et d'itinérance), mais conçu pour des communications moins fréquentes.

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Des éléments géopolitiques d'entreprise fascinants sont en jeu dans le développement du NB-IoT ; pour en savoir plus à ce sujet, lisez l'excellent article de Nick Hunn, NB-IoT is Dead. Vive le NB-IoT. Nick souligne que la spécification 3GPP pour NB-IoT a deux variantes concurrentes, Huawei/Vodafone contre Ericsson/Nokia/Intel. De plus, Ericsson a déclaré que l'ancienne infrastructure 4G basée sur Alcatel ne sera pas rétrocompatible avec NB-IoT. Cela signifie que des milliers de stations de base devraient être changées aux États-Unis pour que les opérateurs prennent en charge le NB-IoT. À la lumière de cela, la plupart des opérateurs basés aux États-Unis s'en tiendront au LTE-M.

Le NB-IoT sera donc destiné aux appareils simples qui doivent se connecter à un réseau d'opérateur via un spectre sous licence. Il est actuellement mis à l'essai et testé uniquement en Europe et n'est pas largement disponible, sauf auprès d'un petit nombre d'opérateurs en Europe qui effectuent des essais. Si vous suivez la société Sigfox, vous reconnaîtrez cela comme la tentative de la communauté 3GPP d'aborder l'espace de marché créé par des réseaux comme Sigfox.

Lisez ici pour plus d'informations sur la couche physique NB-IoT.

Source :https://arxiv.org/pdf/1606.04171.pdf .

NB-IoT est définitivement une technologie à surveiller. Pour résumer la situation actuelle :

Les avantages du NB-IoT sont :

Si NB-IOT existait et a été déployé :

• La couverture serait très bonne. Les appareils NB-IoT reposent sur une couverture 4G, ils fonctionneraient donc bien à l'intérieur et dans les zones urbaines denses.
• Il a des temps de réponse plus rapides que LoRa et peut garantir une meilleure qualité de service.
  
  

Les inconvénients du NB-IoT sont :

• Il est difficile de mettre en œuvre un micrologiciel sans fil (FOTA) ou des transferts de fichiers. Certaines des spécifications de conception du NB-IoT font qu'il est difficile d'envoyer de plus grandes quantités de données vers un appareil.
• Les transferts de réseau et de tour seront un problème, donc NB-IoT est mieux adapté pour les actifs principalement statiques, comme les compteurs et les capteurs dans un emplacement fixe, plutôt que pour les actifs itinérants.
  
  

LoRa

LoRa est une technologie de modulation non cellulaire pour LoRaWAN. (Tout comme BPSK ou QPSK est la modulation de NB-IoT.) Ces deux termes—LoRa et LoRaWAN—ne sont pas interchangeable :LoRaWAN est le protocole standard pour les communications WAN et LoRa est utilisé comme technologie de réseau étendu.

LoRa est principalement utilisé de deux manières :

1. L'un est LoRaWAN, qui a été déployé principalement en Europe. Il a une très petite capacité de message, aussi bas que 12 octets.
2. Un autre est Symphony Link, qui est un produit de Link Labs. Symphony Link est un système sans fil basé sur la technologie LoRa qui est conçu pour surmonter les limitations d'un système LoRaWAN. Il est souvent inclus en tant que composant de solutions de mise en réseau LoRa plus complexes, principalement aux États-Unis et au Canada, et est conçu pour les applications industrielles.

LoRa représente un bon réseau radio pour les solutions IoT et a de meilleurs budgets de liaison que d'autres technologies radio comparables. Mais en dehors de quelques marchés en Europe, si vous souhaitez vous connecter aux réseaux LoRaWAN, ou utiliser LoRa du tout, vous devez déployer votre propre passerelle réseau.

Cela peut sembler un inconvénient, mais cela fait en fait de LoRa une bonne alternative au WiFi pour les appareils à faible consommation qui doivent être connectés dans tout un bâtiment, comme une usine ou un hôpital. (Il est difficile de trouver un service informatique qui approuverait l'installation d'un périphérique tiers sur son propre réseau en raison de problèmes de sécurité. La configuration de votre propre passerelle crée un réseau complètement séparé et sécurisé.) Des trois technologies abordées dans cet article, c'est la seule capable d'être utilisée comme une technologie « à faire soi-même » ; n'importe quelle entreprise peut créer et utiliser son propre appareil connecté partout où elle peut installer la passerelle.

En savoir plus :Qu'est-ce que LoRa ?

Les différences les plus importantes entre NB-IoT et LoRaWAN sont :

1. LoRaWAN utilise un spectre sans licence. En Europe, cela signifie un cycle d'utilisation de 1 %, ce qui limite le volume et la fréquence du trafic, ainsi que la capacité de la station de base à contrôler le réseau et à réduire le trafic.
2. LoRa est un système de modulation propriétaire vendu par la société Semtech. Ils sont de facto le seul fabricant de chipset ou titulaire de licence pour LoRa. Le NB-IoT est basé sur des types de modulation standard, mais comme c'est généralement le cas pour le 3GPP, d'autres titulaires de licence IP finiront par demander de l'argent.
3. LoRaWAN peut également être utilisé par des clients non opérateurs mobiles pour mettre en œuvre des solutions. The Things Network est une initiative de réseautage participative utilisant LoRaWAN. Il convient de noter que les réseaux LoRaWAN interfèrent lorsque plusieurs sont exploités dans une zone.
   
   

En savoir plus :Améliorer l'évolutivité de LoRaWAN

4. NB-IOT, en raison de débits de données beaucoup plus élevés, de la sophistication MAC et des stations de base plus puissantes, offrira des fonctionnalités plus avancées pour le routage, la multidiffusion, la diffusion de micrologiciels, etc.

Pour résumer LoRa :

Les avantages de LoRa sont :

• C'est parfait pour les applications à un seul bâtiment.
• Vous pouvez configurer et gérer votre propre réseau.
• LoRa est une bonne option si vous avez besoin de bidirectionnalité, par exemple, une fonctionnalité de commande et de contrôle, en raison du lien symétrique.
• Les appareils LoRa fonctionnent bien lorsqu'ils sont en mouvement, ce qui les rend utiles pour le suivi des ressources extérieures, telles que les expéditions.
• Les appareils LoRa ont une autonomie de batterie plus longue que les appareils NB-IoT.
  
  

Les inconvénients de LoRa sont :

• Il a des débits de données inférieurs à ceux du NB-IoT.
• Il a un temps de latence plus long que NB-IoT.
• Cela nécessite une passerelle pour fonctionner (ce qui aussi, dans de nombreux cas, est un avantage).
  
  

Sigfox

Aucun article LPWAN ne serait complet sans mentionner Sigfox, qui est la société qui a réveillé le monde sur le potentiel des appareils IOT à utiliser des connexions à très faible bande passante. Sigfox est la plus basique des trois technologies, les principales différences étant :

1. Sigfox propose les modules radio les moins chers (<5 $, contre ~10 $ pour LoRa et 12 $ pour NB-IOT).
2. Sigfox est uniquement en liaison montante. Bien qu'une liaison descendante limitée soit possible, elle a un budget de liaison différent et est très restreint.
3. Sigfox est un acteur réseau et technologique de bout en bout.
   
   

Pour Sigfox, cependant, cela semble être le début de la fin. Elle n'a pas déployé de réseaux importants aux États-Unis pour le moment et est en difficulté en tant qu'entreprise. Son modèle commercial est quelque peu ambitieux, car l'entreprise a déjà dépensé des centaines de millions de dollars pour déployer un réseau auquel les gens paient des centimes pour accéder. Sigfox pense que maintenir le coût de l'application à un niveau bas est le moyen d'attirer les gens vers son marché, mais cette ligne de pensée a rendu difficile la génération de revenus suffisants. En fin de compte, il semble que Sigfox échoue (ou du moins lutte) dans ses efforts pour déployer un réseau cellulaire alternatif pour les appareils IoT.

Les avantages de Sigfox sont :

• Il consomme peu d'énergie.
• Cela fonctionne bien pour les appareils simples qui transmettent rarement, car il envoie très lentement de très petites quantités de données.
• Il prend en charge une large zone de couverture dans les zones où il se trouve.
  
  

Les inconvénients de Sigfox sont :

• Il n'est pas déployé partout, il ne fonctionnera donc pas pour un grand nombre de cas d'utilisation actuellement.
• La communication est meilleure depuis le point de terminaison jusqu'à la station de base. Il a une fonctionnalité bidirectionnelle, mais sa capacité de la station de base au point de terminaison est limitée, et vous aurez moins de budget de liaison en baisse qu'en hausse.
• La mobilité est difficile avec les appareils Sigfox.
  
  

Quelle technologie LPWAN convient à votre cas d'utilisation ?

Chacune de ces technologies offre un ensemble intéressant de capacités, même s'il convient de souligner qu'aujourd'hui, aucune n'est disponible à grande échelle dans la plupart des pays. En 2017, LTE Cat-M1 a été la première technologie LPWAN nationale à être déployée aux États-Unis.

Des technologies telles que LoRa seront probablement mieux utilisées pour des applications « discrètes » telles que des bâtiments intelligents ou des campus, où la connectivité au réseau mobile n'est pas nécessaire. Si votre cas d'utilisation bénéficierait de la technologie LoRa, jetez un œil à Symphony Link. Symphony Link a été conçu pour surmonter les limitations associées à LoRa mais est basé sur la technologie LoRa. Il a été spécialement conçu pour les entreprises et les clients industriels qui ont besoin d'une solution évolutive et fiable, mais aussi flexible. Les utilisateurs de Symphony Link ont ​​la possibilité d'ajouter des fonctionnalités directement dans la passerelle via une API. En savoir plus sur Symphony Link, ou parlez-nous de la façon dont il peut résoudre votre problème de connectivité IoT.