IoT et LPWA :des partenaires parfaits dans un monde connecté

Il y a vingt ans J'ai été approché par une entreprise de distributeurs automatiques qui souhaitait surveiller et enregistrer à distance la température des compartiments de leurs distributeurs automatiques au dixième de degré près. Je comprends que personne ne veut un soda chaud, mais les données que l'entreprise voulait enregistrer étaient plus granulaires que nécessaire pour résoudre leur problème. Le distributeur automatique n'avait besoin que de communiquer s'il était supérieur ou inférieur à la température de service recommandée de 38  ; mesurer au dixième de degré le plus proche était exagéré. Nous avons encodé les données du distributeur dans une taille beaucoup plus petite, ce qui a permis à la société de distribution d'économiser de l'argent sur les débits de données tout en offrant au client un soda froid.

Je partage cette histoire pour mettre en lumière une question que les décideurs de l'Internet des objets (IoT) industriel, civique et commercial devraient se poser :vaut-il la peine de payer pour collecter et transmettre des données plus détaillées que vous avez besoin? Si la réponse est « non », alors vous devriez envisager d'utiliser un réseau LPWA (Low Power Wide Area).

Plus de données, plus de problèmes

L'écart entre les besoins en données des consommateurs et les besoins en données des programmes IoT industriels et civiques est plus grand que jamais. Les réseaux cellulaires sont la norme de facto actuelle pour l'IoT, mais ils sont conçus pour les besoins des utilisateurs de smartphones :des connexions plus rapides et plus de données. Les consommateurs paient un prix élevé pour envoyer et recevoir rapidement de grandes quantités de données, non seulement pour le forfait de données, mais aussi pour le matériel et les batteries nécessaires pour suivre les capacités en constante évolution du cellulaire. Bien que l'idée de se greffer sur un système conçu pour les smartphones semble attrayante, le prix pour suivre l'évolution du cellulaire n'a pas de sens pour l'IoT industriel et civique.

Le premier problème avec l'utilisation des réseaux cellulaires pour les applications IoT industrielles ou civiques est la longévité. Pour suivre l'évolution à long terme (LTE) des réseaux cellulaires, les entreprises doivent continuellement mettre à niveau leur équipement, tout comme les utilisateurs de smartphones doivent acheter un nouveau téléphone tous les trois à quatre ans. Pour les villes ou les organisations disposant de centaines, de milliers, voire de millions d'appareils connectés, une mise à niveau tous les trois ou quatre ans est non seulement coûteuse, mais constituerait également un cauchemar logistique.

Le deuxième problème que les réseaux cellulaires posent aux organisations industrielles et civiques est la forte consommation d'énergie des réseaux cellulaires. Même les meilleurs smartphones du marché doivent être rechargés après une journée d'utilisation régulière. La principale raison de la faible autonomie de la batterie des smartphones est la quantité d'énergie requise pour envoyer de grandes quantités de données via un réseau cellulaire. Heureusement pour les consommateurs, ils peuvent simplement recharger leur téléphone, mais la plupart des machines utilisées dans les applications IoT industrielles ou civiques ont besoin d'une batterie qui peut durer longtemps seule.

Pour de nombreuses applications IoT industrielles et civiques, les capacités de données du cellulaire sont exagérées. En créant un réseau séparé pour transmettre de petites quantités de données, LPWA résout bon nombre des problèmes de longévité et de puissance présentés par les réseaux cellulaires.

Données réduites pour un coût réduit

Parlons du plus grand facteur de motivation pour l'adoption du réseau LPWA pour les industries et les villes :la réduction des coûts. En créant un réseau séparé pour transmettre de petites quantités de données, LPWA résout bon nombre des problèmes de longévité et de puissance présentés par les réseaux cellulaires. Contrairement aux réseaux cellulaires LTE, les réseaux LPWA n'ont pas à évoluer pour répondre aux besoins croissants en données, de sorte que les capteurs et les radios conçus pour une utilisation LPWA ne deviendront pas obsolètes. Les batteries des radios et capteurs connectés LPWA durent également beaucoup plus longtemps que les batteries utilisées dans les réseaux cellulaires, dans certains cas jusqu'à quinze ans. La longévité accrue et la durée de vie de la batterie des appareils LPWA réduisent considérablement les coûts de main-d'œuvre associés au changement du matériel et des batteries sur des centaines, des milliers, voire des millions d'appareils distants.

L'augmentation de la durée de vie de la batterie des réseaux LPWA a un faible coût :des vitesses de transmission plus lentes. Mais la latence associée aux réseaux LPWA n'est que de quelques secondes à quelques minutes selon le protocole et la taille des données transmises. Ainsi, alors que les réseaux LPWA excellent dans les applications qui ne sont pas critiques dans le temps, telles que la surveillance des fuites d'eau dans les fermes ou les schémas de circulation dans les villes, ils peuvent ne pas être idéaux pour les applications où les données peuvent signifier la vie ou la mort, comme un moniteur cardiaque.

Tout comme la diminution du temps de transmission économise l'énergie de la batterie, l'envoi de moins de données en fait autant. Les réseaux LPWA sont conçus pour transmettre des informations simples pouvant tenir dans quelques octets de données. Ceci est idéal pour la communication M2M dans les industries et les villes où les données transmises sont une simple condition opérationnelle (comme l'exemple du distributeur automatique) ou des mesures de base comme la température, la teneur en humidité, le volume, etc.

L'une des rares technologies sans fil à battre le prix de LPWA est Bluetooth, mais la portée de Bluetooth est loin d'être souhaitable pour les opérations IoT à grande échelle. Alors qu'un réseau LPWA peut transmettre n'importe où jusqu'à 5 miles dans de grands espaces ouverts, Bluetooth a une portée maximale d'environ 100 mètres. La portée de Bluetooth est inadéquate pour la plupart des infrastructures IoT civiques et industrielles à grande échelle qui s'étendent sur des villes, des champs ou des usines.

Sous budget et en avance

Tout secteur ou ville devra tenir compte du budget lors de la mise en place d'un réseau IoT. Nous avons déjà discuté de l'augmentation de la durée de vie et de la longévité de la batterie du LPWA, mais il existe d'autres avantages en termes de réduction des coûts à considérer. Les coûts radio sont beaucoup plus bas pour les réseaux LPWA que pour les réseaux cellulaires. Les radios et les modems LPWA se vendent à un prix inférieur à 5 $, tandis que les radios et les modems cellulaires peuvent aller de 15 $ à 25 $. Une économie de 10 $ à 20 $ par module est suffisamment importante pour attirer des opérations industrielles et civiques à grande échelle dans le giron de l'IoT.

Les technologies et protocoles LPWA répondent aux besoins des industries et des villes, qu'elles partent de zéro avec leur infrastructure IoT ou qu'elles aient déjà mis en place une surveillance. Les industries et les villes partant de zéro peuvent trouver le code source ouvert d'un système LoRa Alliance avantageux. Mais une ville qui dispose déjà de capteurs installés sur un réseau cellulaire et qui souhaite effectuer la transition vers un réseau LPWA peut envisager une entreprise qui a développé l'infrastructure LPWA pour interagir avec les capteurs et équipements IoT que vous possédez déjà ; vous ne payez que des frais de licence pour exécuter leur protocole.

Une couverture étendue sera une exigence nécessaire pour les villes et les industries déployant une infrastructure IoT. Et tandis que LPWA n'est qu'un type de réseau IoT, Machina Research estime qu'il y aura plus de trois milliards de connexions LPWA d'ici 2023. Si cette estimation est correcte, les LPWA seront collectivement la forme dominante de machine à machine (M2M) à grande distance. technologie de connectivité.

On peut dire sans risque de se tromper que les industries et les villes qui adoptent ensemble l'IoT et la LPWA dans leur transition des produits non connectés aux services connectés trouveront ces deux technologies parfaitement adaptées l'une à l'autre.