Quel réseau IoT choisir en fonction de ses besoins ?

L' Internet des Objets (IoT) englobe différentes technologies permettant à des objets dotés de capteurs de partager les données ainsi collectées sur un réseau sans fil. Ces réseaux IoT peuvent être regroupés en trois grandes familles :

• Les PAN (Personal Area Network) sont des réseaux à très courte distance (moins de 100 m), qui nécessitent la proximité immédiate des objets avec le dispositif destiné à les relier au réseau. Bluetooth, Z-Wave ou ZigBee sont des exemples de technologies PAN.
• Les LAN (Local Area Network) sont des réseaux à moyenne portée (100 m à quelques km), domestiques ou professionnels. Le Wi-Fi est le protocole LAN par excellence, mais il demande une passerelle pour se connecter au réseau. DASH7, Weightless-P (surtout présent en Asie) sont d’autres technologies pouvant être utilisées pour des réseaux LAN.
• Les WAN (Wide Area Network) désignent des réseaux étendus, à l’échelle d’une ville ou d’un pays. En moyenne, leur portée oscille entre 5 et 40 km. Ils s’appuient pour cela sur un maillage d’antennes. Au sein de ce groupe, on distingue deux sous-familles :
• - les réseaux LPWAN (Low Power WAN), comme Sigfox ou les réseaux LoRA, caractérisés par une très faible consommation électrique ;
• 
  - les réseaux de téléphonie type GSM/LTE, ou encore ceux basés sur la norme NB-IoT.

Choisir le réseau IoT le mieux adapté : partir de l’usage

Le principal déterminant pour choisir un réseau est le cas d’usage. Celui-ci va permettre de définir les premiers paramètres du choix, à savoir :

 1 - La zone à couvrir

La taille de la zone à couvrir va orienter vers l’une des trois grandes familles de réseaux. Sa localisation entre aussi en compte : les réseaux LoRa sont pour l’instant limités au territoire national, là où un opérateur comme Sigfox est présent dans 60 pays.

2 - La densité des objets

Les objets à connecter sont-ils géographiquement proches, auquel cas il est possible d’utiliser un réseau comme le Wi-Fi, ou éparpillés ? Dans le second cas, les réseaux LPWAN ou GSM sont préférables, le Wi-Fi nécessitant l’installation de passerelles sur chaque nœud du réseau.

3 - La consommation énergétique

Est-ce que l’objet a la possibilité d’être alimenté en énergie ? Si ce n’est pas le cas, mieux vaut éviter des technologies très gourmandes en électricité comme le Wi-Fi. Le LPWAN, le Bluetooth Low Energy  (BLE) sont bien moins consommateurs. Les réseaux LPWAN peuvent ainsi fonctionner jusqu’à 20 ans avec la même batterie.

4- La taille et la nature des données à transmettre

S’il s’agit de données volumineuses, comme la vidéo, le Wi-Fi et les réseaux GSM sont adaptés. Pour des données de petite taille, le BLE sur courte distance ou les réseaux LPWAN sur longue portée sont plus économiques et moins gourmands.

Les critères supplémentaires

Une fois les grandes lignes du cas d’usage établies, d’autres éléments vont permettre d’affiner le choix du réseau. Parmi ces facteurs figurent le type d’objet envisagé, les utilisateurs ciblés, l’environnement prévu ainsi que les différentes contraintes techniques et réglementaires. Les réponses apportées aident à évaluer les paramètres suivants :

• Le coût : ce facteur est d’autant plus important que le nombre d’objets est élevé ou la durée de vie prévue courte. Les puces des réseaux LPWAN ont aujourd’hui un prix d’entrée de quelques centimes d’euros, ce qui permet d’envisager de nouveaux usages, comme des objets connectés « jetables ».
• La sécurité compte pour les applications sensibles, comme la détection d’intrusion. Certains types de signaux, comme le GSM, peuvent facilement être brouillés, contrairement à d’autres technologies comme Sigfox. Certains réseaux incluent le chiffrement des données par défaut, tandis que c’est une option pour d’autres;
• L’environnement de l’objet : les fréquences utilisées par certains réseaux peuvent être bloquées par le béton ou l’eau. En présence d’obstacles, il peut être nécessaire de répéter le signal à l’aide de gateways.
• L’appairage avec les réseaux : quand l’objet peut se connecter directement au réseau, ce point ne pose pas problème. En revanche, s’il faut installer une passerelle (gateway), cela ajoute une étape supplémentaire, source de complexité.
• Le nombre et la taille des messages à envoyer : les réseaux utilisant des fréquences radio publiques sont soumis à des limitations qui dépendent des régulateurs. Pour Sigfox, cela se traduit par exemple par une limite de 6 messages montant de 12 octets par heure, tandis que les réseaux LoRA ont une limite de 30 secondes/jour de temps d’émission montant.
• Le sens des échanges : l’objectif est-il simplement de récupérer des données ou le projet nécessite-t-il de pouvoir actionner certains équipements à distance ? Pour des échanges bidirectionnels, la bande passante nécessaire est généralement plus élevée. Des protocoles comme LoRa ou le Wi-Fi sont bien adaptés.
• La surface de la puce : les puces GSM tiennent sur une dizaine de mm carrés, tandis que des acteurs comme Sigfox proposent des puces d’1 mm carré, utilisables sur des objets de très petite taille.
• La précision du signal émetteur permet de géolocaliser des objets. Sur les réseaux LoRA, cette précision atteint ainsi quelques centaines de mètres en zone urbaine, contre 1km en zone rurale.
• Le niveau de service : pour des applications demandant un niveau de service élevé (faible latence, garantie de réception des messages), les réseaux GSM/LTE sont le meilleur choix, mais ils sont plus coûteux.
• L’adhérence à un standard : celle-ci peut parfois être demandée dans des appels d’offres publics.

Enfin, dans certains cas plusieurs technologies peuvent être combinées. Cela permet par exemple de maximiser la zone de couverture ou de bâtir une infrastructure résiliente, capable de fonctionner même si l’un des réseaux est indisponible.

A retenir

- Le cas d’usage détermine les principaux critères pour le choix du réseau.

- La zone à couvrir, la densité d’objets, la consommation énergétique et la nature des données sont les premiers paramètres à prendre en compte.

- Plusieurs technologies différentes peuvent être combinées.