14 août 2018

Qu'est-ce qu'un réseau LoRaWAN ?

Grégory GUIHENEUF
Grégory GUIHENEUF
gregory.guiheneuf@wonderware.fr

Directeur Marketing Wonderware France, je travaille dans le secteur de l'Industrie depuis plus de 10 ans. Passionné de nouvelles technologies, je tire aussi bénéfice d'une expérience industrielle chez BMW Group où j'ai pu mettre en œuvre des systèmes de supervision et de MES.


Vous souhaitez en savoir plus sur notre offre ?

Nos experts sont à votre écoute pour répondre à vos questions.

LoRaWAN, tout le monde en parle mais c'est quoi au juste ?

Vous aussi vous vous posez cette question ? Ne vous en faites pas, vous n'êtes pas le seul. Il existe beaucoup de confusions à ce sujet, raison pour laquelle nous allons essayer d'apporter des réponses simples afin d'éclaircir le sujet et surtout de vous permettre de bien comprendre les bénéfices que peut apporter ce protocole réseau (car oui LoRaWAN est un protocole réseau). Toutes les prédictions autour de l'IoT (Internet des Objets), annoncent un large usage des réseaux LPWAN qui viennent compléter les réseaux actuels : Bluetooth, WiFi, RFID, 3G/4G, NB-IoT...

LoRaWAN-Complement-Network

source : semtech

LoRaWAN est donc un protocole réseau LPWAN (Low Power Wide Area network). Il s'appuie sur la technologie radio LoRa. Cette technologie est portée par la LoRa Alliance. Voici donc en synthèse quelques informations sur la technologie LoRa et le protocole LoRaWAN :

  • Réseau sans fil basse consommation
  • Débit modulable entre 0,3 et 50kbits par seconde
  • Convient pour les applications IoT (Internet of Things) ne nécessitant pas de débit élevé
  • Messages de très petite taille
  • Longue portée (entre 2 et 5 Kms en zone urbaine et jusqu'à 15 Kms en zone rurale) ** Attention, ces chiffres sont à prendre avec précaution **
  • Objets avec une très longue durée de vie des batteries (pouvant atteindre 10 ans pour les usages très peu sollicités)
  • Réseau disponible en mode Privé sur site, Privé opéré ou Opéré (par un opérateur télécom dans la plupart des cas)
  • Haute capacité d'objets (pouvant atteindre 1 million)
  • Communication bidirectionnelle

En synthèse, le protocole LoRaWAN permet la mise en oeuvre de moyens de collecte de données (objets connectés LoRaWAN) via un réseau sans fil bas débit. Ce réseau répondra parfaitement aux attentes suivantes :

  • Faible débit
  • Nécessité d'autonomie
  • Longue distance de transmission
  • Architecture mono-site ou multi-sites

Les réseaux LPWAN seront très largement utilisés dans les applications IoT Industriel, que ce soit pour surveiller un état ou encore passer une commande. 

 

Plus de 2,7 Milliards de connexions LPWAN sont estimées d'ici 2027. - source IDTechEX Research

 

Quelles Architectures LoRaWAN peuvent être mises en oeuvre ?

Il existe plusieurs solutions possibles suivant les cas d'usages recherchés. Quelle que soit l'architecture LoRaWAN mise en oeuvre, on retrouve toujours 4 briques techniques :

  1. Objets IoT LoRaWAN
  2. Gateway LoRaWAN (antenne)
  3. Network Server (aussi appelé coeur de réseau LoRaWAN)
  4. Applications métiers

lorawan-network-architecture

Chaque brique technique joue un rôle clé dans la mise en service et l'exploitation d'un réseau LoRaWAN. Il est donc très important de veiller à ce que chacune d'elle soit bien comprise pour ne pas commettre d'erreur... à court ou moyen terme !

Ensuite nous retrouvons 3 types de topologie de réseaux :

  • Réseau LoRaWAN Privé On-premise (coeur de réseau installé sur site ou sur l'infrastructure IT du client)
  • Réseau LoRaWAN Privé Opéré
  • Réseau LoRaWAN Public Opéré (géré par un opérateur télécom dans la plupart des cas)

En France les principaux opérateurs de réseaux LoRaWAN sont Objenious ou Orange. Ces réseaux offrent l'avantage de ne pas avoir à gérer d'infrastructure technique, toutefois ils ne garantissent pas la couverture en tout point (surtout pour les applications Indoor). Aussi, une fois vos objets connectés au backend de l'opérateur, vos applications métiers deviennent "captives". Il sera donc difficile de changer d'opérateur... Néanmoins ces réseaux ont un vrai avantage pour les applications extérieures.

Pour ce qui concerne les réseaux privés, il existe là encore de multiples approches - chacune avec des avantages et des inconvénients (bien entendu). Les approches mono-Gateway, proposées par les constructeurs sont intéressantes économiquement mais rapidement très limitées et aucunement conçues pour un déploiement industriel fiable, évolutif et sécurisé. En effet, le coeur de réseau est propriétaire au constructeur de Gateway... donc impossible de mélanger des Gateways LoRaWAN.

Actility par exemple, propose un coeur de réseau privé indépendant des constructeurs d'objets, de gateway et pouvant être soit installé sur site ou directement exploité en mode SaaS. Factory systemes a travaillé avec Actility pour développer une offre On-Premise industrielle permettant aussi d'apporter des fonctions importantes pour un usage industriel, à savoir le détramage des messages LoRaWAN et la conversion de ceux-ci en protocole MQTT, JSON ou encore MODBUS. Cette offre conjointe se nomme Galium IoT Hub, powered by Actility.

 

IMPLÉMENTER UN RÉSEAU PRIVÉ LORAWAN

 

schema-galium-iot-hub

 

Idée reçue : un réseau LoRaWAN ne se gère pas comme un réseau WiFi !

Beaucoup continue de penser qu'un réseau LoRaWAN peut se gérer comme un réseau WiFi... On pourrait imaginer que ce soit aussi simple mais en réalité il y a de nombreux paramètres techniques intrinsèques au réseau LoRaWAN qui rende cela impossible. En effet, le standard LoRaWAN continue d'évoluer - nous sommes pas dans un univers aussi mature que l'IPV6.

Le coeur de réseau est donc un morceau important du puzzle, bien que souvent oublié ! Il permettra une gestion centralisée de l'ensemble de l'infrastructure : objets et gateways. Il fera office d'interface unique entre vos applications métiers et vos objets.

 

Wonderware et LoRaWAN, comment faire ?

Wonderware offre une plateforme logicielle agnostique de votre topologie réseau. En d'autres termes, que vous passiez par un opérateur, une mono-gateway ou encore un coeur de réseau privé Galium IoT Hub, votre plateforme Wonderware pourra tout naturellement s'intégrer avec le système en place. Nous avons déjà connecté notre plateforme aux réseaux privés mono-Gateway, opéré par Objenious ou encore avec Actility ThinPark Enterprise.

IMPLÉMENTER UN RÉSEAU PRIVÉ LORAWAN

Dans le cadre de ce dernier, sous l'offre Galium IoT Hub, nous avons apporté une couche d'intégration simplifiée permettant notamment de connecter Wonderware Online avec Galium IoT Hub d'un simple clic !

architecture-mono-site

source : factory systemes

Outre l'intégration d'objets LoRaWAN avec notre plateforme, nous avons acquis de fortes compétences sur les bonnes pratiques à mettre en oeuvre lors de vos projets. Aussi nous avons développer un écosystème d'intégrateurs IoT Industriel compétents capables de vous accompagner dans votre Transformation Digitale.

N'hésitez pas à nous contacter... nous vous aiderons à faire le bon choix !

 IMPLÉMENTER UN RÉSEAU PRIVÉ LORAWAN

 

 


A lire également