Nous avons décidé de réaliser un test de terrain de la passerelle LoRa/LoRaWAN ThingsLog UND-1101 et de l’enregistreur LPMDL-1103 dans un terrain plat autour d’Étampes, dans la Beauce, au sud de Paris.
Table des matières
- Contexte et objectifs du test
- Équipement utilisé
- Méthodologie du test
- Résultats détaillés
- Analyse et interprétation
- Implications pratiques pour les déploiements IoT
- Questions fréquentes
| Paramètre | Valeur |
|---|---|
| Lieu du test | Région d’Étampes, Beauce (sud de Paris), terrain plat |
| Passerelle | ThingsLog UND-1101 avec antenne externe 9 dBd |
| Nœud terminal | ThingsLog LPMDL-1103 (antennes 2 dBi interne et externe) |
| Spreading Factor | SF11 |
| Puissance d’émission | Indice 1 (réglage bas) |
| Portée sans ligne de vue | 6–7 km couvertes facilement |
| Portée avec ligne de vue | 10–20 km |
| Portée maximale enregistrée | 29 km (via gateway TTN tierce) |
Contexte et objectifs du test
L’objectif était de couvrir une grande zone plate en zone rurale et les villages sur les pentes des collines de part et d’autre de la plaine. À 5-10 km, à une altitude plus élevée que la ville centrale. Ce type de terrain représente des conditions typiques de déploiement IoT pour la surveillance de réseaux d’eau, de stations de pompage ou de capteurs agricoles en zone rurale.
La question centrale du test : une infrastructure LoRaWAN économique peut-elle offrir une couverture suffisante pour un déploiement à grande échelle en zone rurale française, sans recourir à un réseau cellulaire coûteux ? La Beauce — région agricole plate au sud de Paris — est représentative de nombreuses zones rurales françaises où la surveillance IoT d’irrigation, de pompage ou de qualité d’eau est pertinente mais souvent limitée par la connectivité.
Équipement utilisé
Passerelle : ThingsLog UND-1101
- Gateway LoRaWAN à 8 canaux
- Montée sur un toit plat avec une antenne externe présentant un gain de 9 dBd
- Connectée à internet via Ethernet local
- Intégrée avec The Things Network (TTN) pour la collecte de données
Nœud terminal : ThingsLog LPMDL-1103
- Enregistreur LoRaWAN pour comptage d’impulsions et mesures analogiques
- Testé avec deux configurations d’antenne : antenne interne (2 dBi) et antenne externe (2 dBi)
- Mode de transmission : SF11, puissance d’émission indice 1 (minimal)
Méthodologie du test
Le test de terrain a été effectué avec un indice de puissance 1 et un SF (spreading factor) 11, conformément à la spécification LoRa/LoRaWAN. Le SF11 correspond à un bon équilibre entre portée maximale et débit. Il offre une portée nettement supérieure au SF7 ou SF8 utilisés en milieu urbain dense, au prix d’une durée d’émission plus longue (et donc d’une légère réduction de l’autonomie).
Le test a été réalisé avec TTN Mapper, un outil collaboratif qui enregistre les positions GPS des transmissions reçues et les affiche sur une carte de couverture. Cette approche permet une évaluation objective et reproductible de la couverture, avec horodatage et valeurs RSSI/SNR pour chaque point mesuré.
En outre, Deux conditions de test ont été utilisées pour l’antenne du LPMDL-1103 :
- Antenne interne — Simulation d’un enregistreur en boîte plastique standard, condition de déploiement habituelle pour les compteurs en surface
- Antenne externe — Simulation d’un enregistreur avec câble d’antenne déporté, recommandé pour les installations en boîte métallique ou enterrées
Un test supplémentaire a simulé les conditions défavorables d’un compteur enterré : l’enregistreur a été placé dans une boîte métallique fermée, simulant une chambre de compteur en béton ou une boîte de regard en acier.
Résultats détaillés
- 6–7 km couverts facilement — même sans ligne de vue directe (NLOS), dans les zones de villages derrière des bosquets ou en légère dépression topographique.
- 10–20 km couverts avec ligne de vue directe — sur les champs ouverts de la Beauce en direction des villages sur les pentes des collines.
- 29 km de signal capturé — occasionnellement, d’autres passerelles du réseau TTN ont capturé notre signal à 29 km de distance, démontrant le potentiel exceptionnel de LoRa en terrain dégagé.
- Différence antenne interne vs externe : 2 à 4 dB SNR — une amélioration modeste mais significative pour les déploiements à grande distance.
- Boîte métallique : -5 dB — quel que soit le type d’antenne. Un câble d’antenne externe est fortement recommandé pour les installations en boîte métallique ou en chambre de compteur.
Analyse et interprétation
De plus, L’UND-1101 a présenté des performances étonnamment similaires à la passerelle Kerlink. Une référence bien établie du marché des gateways LoRaWAN professionnelles — malgré un positionnement tarifaire significativement différent. Cette comparaison valide l’approche technique de ThingsLog : des composants RF de qualité professionnelle à un prix accessible.
| Configuration | Portée NLOS (sans LOS) | Portée LOS | Impact boîte métallique |
|---|---|---|---|
| LPMDL-1103 antenne interne | 5–6 km | 15–20 km | -5 dB SNR |
| LPMDL-1103 antenne externe | 6–7 km | 18–20+ km | -5 dB SNR |
| Gateway TTN tierce (29 km) | — | 29 km capturés | — |
Implications pratiques pour les déploiements IoT
La couverture de la zone souhaitée est très satisfaisante et peut sauver la mise pour un déploiement IoT à faible coût en zone rurale. Ces résultats ont plusieurs implications concrètes pour les planificateurs de réseaux IoT :
- Télérelève de compteurs d’eau en zone rurale — Une seule gateway UND-1101 placée sur un château d’eau ou le toit d’un bâtiment communal peut couvrir l’ensemble des hameaux et fermes d’une commune rurale de 10-15 km de rayon
- Surveillance de stations de pompage agricoles — Les stations de pompage d’irrigation, souvent situées en zone dégagée, sont idéalement desservies par LoRa. La connexion GSM peut être aléatoire en zone rurale, mais LoRa offre une alternative fiable
- Réseau de capteurs de qualité d’eau — Un réseau de points de mesure (pH, conductivité, turbidité) répartis sur un bassin versant peut être connecté via une infrastructure LoRaWAN locale sans abonnement cellulaire
- Précaution pour les boîtes métalliques — Les enregistreurs installés dans des boîtes métalliques ou des chambres de regard en béton doivent systématiquement être équipés d’un câble d’antenne externe pour compenser l’atténuation de -5 dB
La combinaison UND-1101 + LPMDL-1103 démontre qu’une infrastructure LoRaWAN économique peut offrir une couverture fiable sur de grandes distances en terrain dégagé. Idéale pour la surveillance de réseaux d’irrigation, de capteurs agricoles ou d’infrastructure rurale.
Questions fréquentes
Quel Spreading Factor choisir pour maximiser la portée en zone rurale ?
Pour maximiser la portée, utilisez SF12 — le Spreading Factor le plus élevé de la plage LoRa. Il offre une portée environ 2× supérieure à SF7, au prix d’un débit réduit (~290 bps) et d’une durée d’émission plus longue (ce qui peut augmenter la consommation et réduire légèrement l’autonomie batterie). Pour la télérelève de compteurs (quelques octets toutes les heures), SF12 est un excellent choix en zone rurale difficile. Le test ThingsLog a utilisé SF11, qui offre déjà une portée exceptionnelle comme le montrent les résultats.
Combien de nœuds terminaux une seule gateway UND-1101 peut-elle gérer ?
Une gateway LoRaWAN à 8 canaux comme l’UND-1101 peut recevoir simultanément des transmissions de centaines, voire de milliers de nœuds terminaux. La capacité réelle dépend de la fréquence de transmission de chaque nœud et du duty cycle réglementaire (1% en Europe sur 868 MHz). Pour la télérelève de compteurs à fréquence horaire, une seule gateway peut gérer plusieurs centaines d’enregistreurs sans saturation.
La couverture LoRaWAN est-elle affectée par la végétation et les conditions météo ?
La végétation dense (forêts) peut réduire la portée de 5 à 10 dB selon la densité du couvert. La pluie et le brouillard ont un impact mineur sur LoRa (868 MHz). Bien moindre que sur les liaisons micro-ondes à haute fréquence. Le paramètre le plus impactant reste la topographie : les crêtes et bâtiments bloquant la ligne de vue directe réduisent la portée plus significativement que les conditions atmosphériques.
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