Les objets connectés ont eux-aussi leurs réseaux

... ou en tout cas, ces initiatives commencent-elles à se développer de manière significative.

Voici un petit point pour y voir un peu plus clair, et surtout comprendre les possibilités présentes et à venir pour connecter vos produits, si ceux-ci impliquent des “objets connectés”. Beaucoup de technologies et approches se retrouvant sous la dénomination M2M (pour Machine To Machine), cet article n’a pas pour but d’être exhaustif mais de donner quelques pistes de compréhension.

Mais commençons par une petite définition.

Les objets connectés, l’IoT, le M2M qu’est-ce que c’est ?

Ici on parlera d’éléments qui ont besoin de transmettre des informations à longue distance, à titre plutôt “industriel”. Donc par exemple des capteurs de places de parking, de températures ou de bon fonctionnement d’un ascenseur dans un immeuble, un boîtier télématique embarqué dans un véhicule, une sonde dans une cuve de mazout, des panneaux publicitaires et autres bornes vélib ou autolib.

En anglais, on parlera en général d’ “Internet of Things”, d’où la dénomination d’IoT. Et donc, le M2M désigne l’ensemble des technologies de connectivité de l’IoT.

Dans l’univers BtoC cette thématique évoque des objets de type montres connectées ou autres bracelets de coaching pour les adeptes du “quantified self”, mais en réalité cette révolution de l’IoT se situe plutôt dans la sphère industrielle : ici on prendra le parti pris de ne pas se pencher sur ces nouveaux gadgets, qui de manière générale sont connectés de toute façon en Wifi ou en bluetooth - donc rien d’extrêmement neuf en matière de connectivité.

Quels enjeux pour que le M2M “fonctionne” ?

De manière générale, il y a plusieurs enjeux concernant la technologie M2M à utiliser pour connecter ces objets “intelligents” et être à même de récupérer les informations qu’ils ont à nous envoyer, ou à l’inverse récupérer celles qu’on souhaite leur transmettre :

• la consommation en énergie, car ces objets communicants n’ont pas forcément la possibilité d’être alimentés électriquement - et doivent pouvoir fonctionner avec une maintenance minimale (évitons qu’un technicien doive venir changer les piles trop souvent: moins de tous les 6 mois ça commence à devenir raisonnable)
• le coût de la transmission de l’information, car au delà d’un certain coût votre business case ne fonctionnera pas. A noter que la plupart du temps ces objets ont des besoins en connectivité à faible bande passante
• le coût matériel du module de communication
• la fiabilité (de la transmission, du matériel et de sa résistance dans le temps, parfois dans des conditions de température et d’humidité qui sont très éloignées de ce que doit supporter un smartphone, sur une durée bien plus importante)
• le nombre, car à terme, ce sont de TRES nombreux objets qui se connecteront. Et il faut que le réseau utilisé puisse supporter un grand nombre de connexions.

Les approches usuelles du M2M pour connecter ces fameux objets, boîtiers et autres capteurs sont par exemple les suivantes :

• Des technologies peu chères, à faible consommation d’énergie, pour relier des objets (comme des capteurs) à un concentrateur qui se charge d’assurer la connectivité longue distance. Typiquement : votre box de domotique à la maison. Il y a beaucoup de technologies plus ou moins propriétaires pour assurer ce type de communications (Z-Wave, Zigbee, 6LoWPAN, …) à courte distance : quelques dizaines de mètres, le plus souvent.
• Des modules M2M qui se connectent aux réseaux mobiles GSM, 3G et maintenant 4G : avec des cartes SIM spéciales, souvent soudées pour résister de longues années et embarquant des particularités logicielles.
• Ces modules M2M peuvent directement équiper les objets concernés, ou peuvent aussi équiper des concentrateurs si eux-mêmes n’ont pas un accès réseau à proximité.
• On trouve aussi des technologies par CPL (courant porteur en ligne), pour communiquer par les câbles électriques avec un concentrateur à proximité. C’est le cas des nouveaux compteurs intelligents d’ERDF Linky.

Le M2M par les réseaux mobiles “classiques” (2G le plus souvent, encore à l’heure actuelle), c’est quelque fois de simples SMS envoyés par les modules régulièrement, voire des appels téléphoniques, même si le plus souvent il s’agit bien de connexions data (GPRS/EDGE pour ce qui est de la 2G). L’avantage de l’approche : les réseaux mobiles sont partout - ou presque. Et ils sont fiables. Notamment en roaming à l’étranger, car ils peuvent alors basculer sur plusieurs réseaux : le M2M est donc bien un business qui dépasse les frontières de l’opérateur mobile qui propose ses services.

Mais il a  quelques inconvénients :

• Très consommateur en énergie (à l’instar de nos téléphones)
• Pas forcément très coûteux pour ce qui est du matériel lui-même, mais plutôt coûteux pour l’acheminement de l’information. En effet : un réseau mobile n’est pas initialement fait pour du M2M, ils sont faits pour de la voix au départ, et plus récemment pour transférer des données avec du haut débit

Ces limitations ont suscité des initiatives ces dernières années, dont la plus avancée est celle de Sigfox en matière de réalité technique et disponibilité commerciale dès à présent.

Sigfox, une succès story française pour un nouveau réseau M2M dédié IoT

Il fallait idéalement arriver à résoudre l’équation économico-technologique suivante :

• Des modules très peu chers, qui consomment très peu d’énergie (pour ne changer la pile que tous les ans voire moins si possible)
• Qui peuvent communiquer de manière autonome (donc “loin”, sans avoir besoin de concentrateurs)
• En assurant une structure de coût extrêmement faible pour ce qui est de la communication à proprement parler

Ces technologies existent, et sont plus ou moins avancées. La plus notable à l’heure actuelle étant donc Sigfox : une start-up française qui a développé à la barbe des opérateurs (peut-être un peu accrochés à leurs approches traditionnelles, victimes d’un syndrome Kodak ?) une technologie qui a les caractéristiques suivantes :

• une communication bi-directionnelle
• à ultra bas débit
• à très faible consommation
• à très longue portée, et donc nécessitant peu d’antennes pour l’opérateur
• sur un spectre radio sans licence (public)
• et donc à coût très faible, pour le matériel comme pour la communication

En 5 ans, Sigfox est présent dans de nombreux pays, et est leader sur cette approche.

Un produit à base de Sigfox qui avait retenu à l’époque mon attention : le collier GPS pour chien WhistleGPS, dont le module est très petit et qui tient 1 semaine avec une seule charge. Performance qu’aucun produit à base de M2M GSM ne peut concurrencer.

LoRa (“low range”), une alliance qui gagne en traction

L’approche Sigfox et son succès faisant des émules, c’est le standard LoRa (qui fait l’objet d’une alliance regroupant de très nombreux acteurs) qui a le vent en poupe. C’est désormais un standard adopté par plusieurs opérateurs (Bouygues Télécom a été le premier en France, Orange a déclaré depuis vouloir également déployer son propre réseau). L’approche est similaire à Sigfox, mais aurait quelques avantages technologiques en matière de couverture “indoor” (intérieur des bâtiments) et vitesse de déplacement des objets.

LoRa c’est donc de facto le standard à suivre, car implémenté par de nombreux constructeurs de modules, et offrant à terme plusieurs réseaux radio alternatifs.

Mais dans l’immédiat, Sigfox a l’avantage d’être le seul à être déjà déployé et opérationnel. Donc si c’est le futur proche qui vous intéresse, regardez plutôt du côté de Sigfox.

Concrètement, quelques ordres de grandeur éloquents par rapport à des solutions M2M de type GSM :

• La puce permettant ce type de connectivité est très miniaturisée (taille d’un ongle)
• …et à faible coût (de l’ordre de 1 euro)
• A faible consommation également (une pile qui pourrait durer 10 ans)
• Et un abonnement de communication économique (de l’ordre de 10 euros par an)

La 4G s’y met aussi, avec le LTE-M

La 4G ne compte cependant pas oublier les objets connectés. En effet, si ce standard est au départ conçu pour permettre de très hauts débits, une adaptation est en cours de standardisation pour une disponibilité sur le marché dans les années à venir (pas avant 2017). Les prémices de ce standard ont la dénomination LTE Category 0 (par opposition aux catégories 4 5 ou 6 de nos smartphones actuels qui tournent à 100, 150, 300 Mb/s) :

• Un débit de moins de 1 Mb/s visant à limiter la consommation et le coût des modules (on notera que ce débit, au sens M2M, est déjà énorme)
• La possibilité de fonctionner en mode semi-duplex

LTE-M devrait abaisser cette bande passante à 200kb/s, et se contenter d’un tout petit morceau du spectre LTE pour ce faire : 1,4MHz de bande passante (contre les 20MHz d’un morceau classique de spectre 4G). De quoi connecter beaucoup d’objets, parce que le défi de l’IoT c’est aussi le nombre gigantesque d’objets qui seront connectés, à terme.

Un énorme avantage: l’infra radio LTE étant déjà déployée, ces modules pourront directement bénéficier de tout le réseau après une simple mise à jour logicielle. A suivre donc.

Archos : une initiative intéressante d’un réseau LoRa collaboratif

C’est là qu’on remarque l’effervescence autour de ces nouveaux réseaux dédiés IoT : de par les innovations remarquables dont elles font l’objet.

Parmi celles-ci, on notera qu’Archos (par une filiale nommée PicoWAN) se lance dans la course, dans un secteur où on ne l’attendait pas forcément.

L’idée de PicoWAN est de bâtir un réseau collaboratif à partir d’appareils dont s’équiperaient les particuliers et entreprises: des prises intelligentes qui, toutes ensemble, constitueraient un réseau LoRa.

Ces prises électriques sont intelligentes, collaborent entre elles pour prendre le relais les unes des autres en cas de défaillances, et se connectent en wifi à un “vrai” réseau. PicoWAN estime que le coût de déploiement de telles antennes LoRa est 100 fois moindre que des antennes classiques.

Là aussi, initiative à suivre.

Pour en savoir plus, voici une article qui vous permettront de comprendre la différence entre LoRa et Sigfox