Technologie LWAN LWAN BASSE CONSOMMATION: NB-IoT

NB-IoT est un protocole IoT sans fil utilisant la technologie LPWAN (Low Power Wide Area Network) et qui utilise des bandes de fréquences sous licence. La portée peut atteindre trois miles dans des conditions normales/typiques. Jusqu'à dix miles sont possibles dans des conditions idéales: avec une station de base sur une tour et une ligne de site parfaite.

Basé sur la  norme LTE, le NB-IoT est utilisé dans les appareils et services cellulaires où un faible coût, une consommation d'énergie et de données et une densité de connexion élevée sont souhaitables. La consommation d'énergie est particulièrement avantageuse et l'utilisation de cette norme permet d'allonger la durée de vie de la batterie, ce qui est essentiel dans un réseau IoT en pleine croissance prenant en charge un nombre croissant d'appareils. Le NB-IoT est également favorable aux appareils installés dans des zones éloignées, à couverture profonde ou difficiles d'accès en raison de sa faible consommation d'énergie ainsi que de sa large couverture.

Bandes de fréquences de l'Internet des objets à bande étroite (NB-IoT)

• 698 ~ 960 MHz
• 1710 ~ 2170 MHz
• 2500 ~ 2700 MHz

Différences entre NB-IoT et LoRA

Le protocole longue portée (WAN) ou LoRa est un protocole sans fil IoT alternatif pour les applications longue portée, et un concurrent direct du NB-IoT, en particulier pour les applications commerciales. NB-IoT diffère de LoRA de la manière suivante:

• Les bandes de fréquences sous licence sont utilisées par NB-IoT par opposition aux bandes de fréquences sans licence avec LoRA
• Le NB-IoT est plus récent, puisque LoRA a été développé 2 ans plus tôt, en 2015
• Des passerelles sont requises pour les appareils en réseau LoRA
• Il s'agit d'un réseau à faible latence offrant des transferts de données plus fréquents
• NB-IoT fonctionne sur de plus longues distances
• Le NB-IoT a de meilleures performances dans les zones urbaines ou denses
• Appareils et applications

Les appareils et applications NB-IoT comprennent tous les appareils qui fonctionnent avec une faible consommation d'énergie et de données sur une zone dispersée ou éloignée. Beaucoup sont des appareils intelligents et comprennent:

• Éclairage public
• Dispositifs de gestion des déchets
• Surveillance du trafic routier
• Sûreté et sécurité
• Surveillance du bien-être animal
• Suivi des actifs
• Wearables intelligents pour les patients et les personnes âgées

NB-IoT et communication massive de type machine

L'un des principaux objectifs du développement du NB-IoT est la prise en charge de la communication massive de type machine (mMTC), dans laquelle la génération et le transfert de données avec actionnement sont presque entièrement automatisés par des machines et des appareils intelligents ou intelligents dans des secteurs tels que la fabrication, les tests et mesures, les transports, les services publics et les soins de santé, ainsi qu'un secteur de consommation potentiellement en plein essor. La technologie d'accès radio cellulaire de NB-IoT est idéale pour envoyer rapidement et en continu des informations sur les capteurs et les actionneurs entre les machines, les serveurs et les clouds qui génèrent du mMTC.

Histoire et développement

Le NB-IoT a été initialement introduit par le Third-Generation Partnership Project (3GPP) et normalisé en tant que technologie de communication sans fil en 2016. En 2019, les réseaux NB-IoT ont été lancés par plus de 140 opérateurs dans 69 pays. Les fournisseurs de réseaux cellulaires sont bien placés pour déployer un réseau NB-IoT sécurisé et fiable, les entreprises de télécommunications telles que Vodafone le commercialisant comme une technologie efficace et rentable pour une gamme d'applications IoT et de moyens de créer une connectivité accrue dans la vie et l'activité des consommateurs. NB-IoT présente un avantage car ses appareils peuvent exploiter la fréquence LTE sous-utilisée dans les  réseaux 4G pour l'utilisation. Ce marché est porteur d'une valeur réelle et devrait atteindre 25 milliards de dollars d'ici 2021.

LoRaWAN comparé au NB-IoT: technologies WAN basse consommation LPWAN

 Comparaison des technologies LPWAN NB-IoT et LoRaWAN

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) et NB-IoT (Narrowband Internet of Things) sont deux technologies sans fil longue portée populaires utilisées pour les applications IoT (Internet des objets).  Ils ont des fonctionnalités distinctes et sont adaptés à différents cas d'utilisation, comme détaillé dans cet article. 

1. Type de technologie: LoRaWAN est basé sur la technologie LoRa (Long Range), qui utilise une technique de modulation à spectre étalé dérivée de la technologie Chirp Spread Spectrum (CSS).
2. Portée: Offre une couverture à longue portée, généralement plus de 10 kilomètres dans les zones rurales et de 2 à 5 kilomètres en milieu urbain.
3. Efficacité énergétique: Très économe en énergie, ce qui le rend idéal pour les appareils fonctionnant sur batterie.
4. Bande passante et débit de données: Fonctionne sur une bande passante inférieure avec des débits de données allant de 0,3 kbit/s à 50 kbit/s.
5. Architecture réseau: utilise une topologie en étoile d'étoiles, où les passerelles relaient les messages entre les terminaux et un serveur de réseau central.
6. Adéquation à l'application: Idéal pour les applications nécessitant une faible consommation, une longue portée et où les paquets de données sont petits et peu fréquents, comme dans l'IoT agricole, la surveillance de l'environnement ou les compteurs intelligents.
7. Licence: Exploite dans le spectre sans licence, qui
8. Base technologique:
   • LoRaWAN: abréviation de « Long Range Wide Area Network ». Il utilise une technique de modulation exclusive dérivée de la technologie CSS (Chirp Spread Spectrum) et fonctionne généralement dans les bandes de spectre sans licence.
   • NB-IoT: abréviation de « Narrowband IoT ». Il s'agit d'une technologie basée sur des normes développée par 3GPP et fonctionnant dans le spectre sous licence. Le NB-IoT est un type de  technologie LTE (4G) mais optimisé pour l'IoT.
9. Portée et couverture:
   • LoRaWAN: Offre une longue portée allant jusqu'à 15 km en zone rurale et de 2 à 5 km en milieu urbain. Sa portée est l'un de ses principaux atouts, car elle permet une large couverture avec moins de stations de base.
   • NB-IoT: Fournit généralement une portée légèrement plus courte que LoRaWAN, mais offre une meilleure pénétration dans les zones urbaines et les environnements intérieurs en raison de son utilisation de bandes LTE sous licence.
10. Débit de données et bande passante:
    • LoRaWAN: Prend en charge des débits de données inférieurs allant de 0,3 kbps à 50 kbps. Cela le rend plus adapté aux applications qui nécessitent l'envoi intermittent de petites quantités de données.
    • NB-IoT: Offre des débits de données plus élevés par rapport à LoRaWAN, généralement autour de 200 kbps. Il est donc mieux adapté aux applications qui doivent transmettre davantage de données.
11. Consommation électrique:
    • LoRaWAN: Conçu pour une faible consommation d'énergie, ce qui permet aux appareils de durer des années avec une seule charge de batterie, ce qui le rend idéal pour les endroits éloignés ou difficiles d'accès.
    • NB-IoT: Également optimisé pour une faible consommation d'énergie, mais l'autonomie réelle de la batterie peut varier en fonction de l'application et de la configuration du réseau.
12. Cas d'utilisation de l'application:
    • LoRaWAN: Couramment utilisé dans l'agriculture, les villes intelligentes et la surveillance de l'environnement, où la longue portée et la faible consommation sont cruciales.
    • NB-IoT: Plus adapté aux compteurs intelligents, au stationnement intelligent et à la surveillance des soins de santé, où des débits de données plus élevés et une fiabilité plus élevés sont importants.
13. Topologie de réseau:
    • LoRaWAN: fonctionne généralement dans une topologie en étoile d'étoiles, où les terminaux communiquent directement avec les passerelles.
    • NB-IoT: Utilise une structure cellulaire plus traditionnelle, connectant les appareils à une station de base, qui se connecte ensuite au réseau central.
14. Coût:
    • LoRaWAN: En général, les coûts de déploiement et d'exploitation sont inférieurs en raison de l'utilisation d'un spectre sans licence et d'une architecture de réseau plus simple.
    • NB-IoT: Peut entraîner des coûts plus élevés en raison des frais de licence pour le spectre et d'une infrastructure plus complexe.
15. Sécurité:
    • LoRaWAN: Fournit des fonctionnalités de sécurité intégrées telles que le cryptage de bout en bout, des clés réseau uniques et des clés d'application.
    • NB-IoT: Bénéficie des fonctionnalités de sécurité éprouvées des réseaux cellulaires, notamment une forte confidentialité de l'identité de l'utilisateur et une protection de l'intégrité des données.

En résumé, LoRaWAN est plus adapté aux applications nécessitant une connectivité longue portée et une faible consommation d'énergie, tandis que le NB-IoT est meilleur pour les cas d'utilisation nécessitant un débit de données plus élevé et une couverture intérieure améliorée. Le choix entre les deux dépend en grande partie des exigences spécifiques de l'application IoT en question.

 Antennes cellulaires multibandes 850MHz à 950MHz Antennes: LoRa, Helium, GSM 3G: 

 Antennes cellulaires multibandes double bande 700-960 MHz et 1700-2700 MHz: 

 Antennes cellulaires multibandes 5G: 698 MHz à 6 GHz: