NB – IoT est le futur de la faible puissance pour des mesures et des contrôles intelligents sur des réseaux cellulaires.
Elle s’insère dans une architecture LPWAN en offrant une technologie capable de gérer un grand nombre d’appareils à faible puissance, d’une manière contrôlée et intelligente au-dessus de la couche préexistante 4G.
Introduction
Durant ces dernières années, nous avons assisté à une course technologique pour répondre à la demande d’un secteur IoT en plein boom, pour des piles durant plus longtemps et un accès au réseau meilleur marché.
La technologie de réseau sans fil a un certain nombre d’avantages comparé aux autres approches comme LoRa.
Elle permet un contrôle du réseau centralisé, la possibilité de la station de base de contrôler quand et comment les appareils transmettront, en envoyant des packs de taille relativement grande via des protocoles IP normaux comme TCP et UDP
Applications pratiques de NB – IoT
Tous les appareils qui nécessitent une faible consommation d’énergie, ont de faibles exigences de transfert de données, et sont géographiquement dispersés ou très éloignés peuvent bénéficier de NB – IoT. Cela inclut :
- La mesure de gaz
- Le contrôle environnemental
- La mesure d’eau
- Les alarmes de fumées et de feux
- Les fuels liquides et sous pression
- Le contrôle des parking
- Les poubelles intelligentes
- Le contrôle de niveaux à distance
- Les détecteurs d’alarmes et d’évènements
Bandes NB – IoT
NB – IoT peut exister soit :
- Indépendamment
- Dans la bande inutilisée des 200 KHz qui a été précédemment utilisée pour le GSM
- Sur les stations de base LTE sur lesquelles on peut allouer un pack de ressources aux opérations NB – IoT ou sur leurs bandes de garde
A ce jour, NB – IoT fonctionne sur les bandes de fréquence suivantes :
B1/B2/B3/B4/B5B8/B12/B13/B17/B18/B19/B20/B25/B26/B28/B66/B71/B85
Vous pouvez en savoir plus à quelle bande correspond quelle fréquence ici.
LTE-M une alternative basée sur LTE pour NB – IoT
LTE – M (également appelée LTE Cat-M1 et LTE Cat-M2) est, quoiqu’il en soit, une option attractive pour ces opérateurs télécoms souhaitant déployer des réseaux purement couramment cellulaires.
Du côté des inconvénients, l’efficacité en puissance de LTE-M n’est peut-être pas comparable à NB – IoT et les processeurs peuvent être bien plus chers.
De plus, NB–IoT peut traiter de larges déploiement de couvertures, bien plus que LTE-M.
Ainsi donc, l’adoption soit de NB – IoT soit de LTE-M dépend de la bande inutilisée en 200 kHz, et en partie des préférences de l’opérateur de télécoms.
La différence entre NB – IoT et LTE-M tient en la bande passante
| NB-IoT | 0.2 MHz |
| LTE-M | 1.4 MHz |
Basé sur cela, évidemment, LTE-M a un avantage sur le montant de données qui peuvent être transférées depuis/vers un appareil donné. Donc nous nous attendons à ce qu’il serait préférable pour les FOTA (Firmware over-the-air, micrologiciel par la voie des ondes) et serait un choix préférable pour les applications qui en auraient besoin.
Néanmoins, dans le contrôle et la mesure intelligente, le monde a pu vivre sans pendant des années, alors nous ne prévoyons pas que ce soit un facteur critique.
La plupart du monde restera sur NB – IoT, et seulement quelques opérateurs tels que Verizon aux USA iront vers LTE-M.
Qu’avons-nous fait pour faire rentrer NB – IoT dans le portefeuille produit de ThingsLog ?
Modifications de hardware
Notre prédiction, très tôt, que NB – IoT soit le futur de la faible puissance a amené au développement de LPMDL – 1102.
Le logger de données a été basé sur le logger de données 2G préexistant avec quelques modifications mineures.
Les piles ont été changées, le nombre de transmissions a été multiplié par 10.000, la capacité du logger de données à travailler pendant de longues périodes à très basses températures (opération en continu par -20°C) a été atteinte.
Modifications de logiciel
D’un point de vue logiciel/micrologiciel, le NB – IoT a rajouté quelques nouvelles opportunités très enthousiasmantes : une implémentation plus facile des protocoles tels que MQTT et LwM2M, et l’addition de PSM et eDRX.
Pour finir, nous obtenons un appareil à puissance extrêmement faible, capable de fonctionner à très basse température et est utile pour tout type de mesure de flux (eau, gaz, essence…).
Cette technologie convient également pour la pression, les niveaux, la température, l’humidité et d’autres mesures environnementales.
Mode d’économie d’énergie
Il existe un mode de l’équipement dans lequel l’unité peut signaler au réseau de se mettre en veille pour un moment.
Ainsi, l’appareil économise des cycles de batteries en l’attachant et en le détachant du réseau. Le réseau lui-même sait également quand et où ( : sur quelle station de base) garder l’appareil actif.
Extended Discontinuous Reception (eDRX)
eDRX est un mode par lequel l’appareil peut toujours être actif et joignable, mais n’enverra aucune donnée.
Il économise ainsi de l’énergie, tout en faisant toujours partie du réseau.
Si le réseau veut envoyer des données à l’appareil, il les recevra avec un léger retard égal à l’horloge préconfigurée eDRX
Comparaison avec les autres technologies sans fil
Les réseau cellulaires ne sont pas si bien optimisés pour des applications qui ne transmettent que peu de montant de données peu fréquentes.
Les standards cellulaires existants ne favorisent pas les concepteurs de hardware IoT à créer des appareils à faible puissance.
Par exemple, quand on reçoit un message, un module de données d’un GSM M66 peut atteindre 2A de pointe de courant.
La seule manière d’être à faible puissance est d’éteindre le module pendant les périodes de non-transmission.
Alternatives gratuites
Le marché a travaillé sur des réseau sans fil émergent pendant des années.
Ces technologies de réseau s’appellent faible puissance WAN (LPWAN) ou faible puissance LAN (LPLAN).
Nous avons besoin de LP-WAN quand les transmissions de données ont lieu sur plusieurs centaines de mètres.
Des exemples de LPWAN incluent Sigfox, LoRaWAN, et Weightless-P.
Toutes ces infrastructures nécessitent un réseau radio indépendant du réseau cellulaire existant.
Nous avons besoin de LPLAN quand les transmissions de données ont lieu sur de faibles distances. Une maison intelligente en est un bon exemple.
Des exemples de LPLAN sont Zigbee et Z-wave
Réaction 3GPP
Quoiqu’il en soit, des compagnies de téléphonie mobile, et 3GPP en particulier, veulent également jouer un rôle. Il en est ressorti la création de NarrowBand – IoT (NB – IoT)
NB – IoT remplit ce lien entre un accès réseau à bas coût combiné avec de faibles montant de données.
Il traite de faibles montants de données relativement peu fréquentes dans les deux sens et toute sécurité et de manière fiable.
Un module NB – IoT n’a besoin que de 200mA de pointe de courant durant les périodes durant lesquelles il est relié au réseau.
Le module ne consommera que quelques μA en mode de veille.
Les modules fonctionneront avec une tension entre 2,1V et 3,8V.
Cela signifie tout simplement des appareils qui conviennent à un grand nombre de batteries au Lithium (la 2G aura typiquement besoin de 4,5V)
Ayant dit tout cela, nous voyons que NB – IoT est le futur de la faible puissance et est là pour rester sur le marché.
Les avantages de NB – IoT
Les principaux avantages de cette technologie incluent :
- Une très faible consommation de courant (comparable à LoRa et Sigfox)
- Excellente couverture de pénétration
- Coûts de hardware bien plus faibles
Le grand avantage de NB – IoT est qu’il sera un standard global.
Les opérateurs de télécoms n’auront pas besoin d’installer de nouvelles antennes.
Pour le déployer, ils n’auront qu’à effectuer une mise à jour logiciel sur les stations de base existantes
NB – IoT est le futur de la faible puissance pour la mesure et le contrôle à distance intelligents via des réseaux cellulaires.
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