La technologie LoRa et le réseau LoRaWAN

Les réseaux de communication à faible consommation d’énergie et grande portée LPWAN (Low–Power Wide Area Network) sont conçus pour supporter la majeure partie des milliards d’appareils connectés prévus dans le domaine de l’internet des objets (IOT).LoRaWan est développé depuis le début pour une utilisation optimisée des réseaux LPWANs dans le cadre de la durée de vie des batteries, la distance de communication, et le coût des produits.

Qu’est-ce que LoRa ?

LoRa est une modulation utilisée pour créer une communication longue portée. Basée sur une modulation à étalement de spectre (CSS), LoRa atteint les mêmes caractéristiques de faible consommation que les autres modulations, tout en gagnant sur la portée de communication atteinte.

L’étalement de spectre est utilisé depuis des décennies dans le domaine des communications militaires et spatiales de par sa robustesse aux interférences et sa grande distance des communications.

LoRa est la première solution faible coût ouverte au public.

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Qu’est-ce que LoRaWAN ?

LoRaWAN est un protocole de communication s’appuyant sur la modulation LoRa. Il définit l’architecture système du réseau. Celle-ci est importante car elle influence de manière déterminante la durée de vie des batteries, la capacité de charge du réseau, la qualité de service, la sécurité, ainsi que la variété d’application desservies par le réseau.

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Sur un réseau LoRaWan, les nœuds (appareils/produits) ne sont pas associés à une seule station de base. Les données qu’ils transmettent sont relayées par de multiples stations de bases. Chacune transmettant l’information reçue du nœud vers le serveur de gestion connecté à l’internet. L’intelligence et la complexité sont déportées vers ce serveur qui gère la redondance d’information, la vérification de l’intégrité, la confirmation de réception, l’adaptation du débit et de la puissance d’émission, etc.

Classes de produits

Les produits ont des besoins différents. Afin d’optimiser au maximum chaque applications, LoRaWAN propose plusieurs classes d’appareils. Toutes les classes sont Bidirectionnelles.
Le choix de la classe utilisée est un compromis entre la durée de vie des batteries et la latence des communications.

Classe

A

B

C

Autonomie

Latence

Mode

Terminaux bidirectionnels

Terminaux bidirectionnels avec fenêtres de réception planifiées

Terminaux bidirectionnels avec écoute continue

Description

Les terminaux de la classe A permettent une communication bidirectionnelle par l’ouverture de deux courtes fenêtres de réception après chaque émission.

Cette classe atteint les plus faibles consommations. Cependant, toutes communications vers l’appareil doivent attendre que celui-ci émette une information.

Les terminaux de la classe B reprennent le fonctionnement de la classe A avec en plus la fonctionnalité de programmer des fenêtres de réception basées sur les informations temporelles distribuées par l’infrastructure réseau.

Les terminaux de la classe C reprennent le modèle de la classe A par-dessus une écoute continuelle d’un canal. Cela permet aux appareils possédant une alimentation suffisante de faire une écoute continue en dehors des fenêtres d’émission.

Cette classe offre la meilleure latence en terme de communication bidirectionnelle. Cependant elle aura une forte consommation d’énergie car en écoute permanente. Il est recommandé d’alimenter les produits utilisant la classe C.

Sécurité

Il est extrêmement important pour tous réseau LPWAN d’intégrer une solution sécuritaire. LoRaWAN utilise deux couches de sécurités, une pour le réseau et une pour les applications.

La partie du réseau assure l’authenticité des nœuds sur le réseau, tandis que la partie applicative assure que le fournisseur de réseau n’a pas accès à l’information transmise. L’encryptage AES est utilisé avec un échange de clef basé sur un identifiant IEEE EUI64.

Avantages

Les principaux avantages de LoRaWAN sont :

  • Architecture réseau
  • Distance de communication
  • Durée de vie des batteries et faible consommation
  • Robustesse aux interférences
  • Capacité de charge du réseau (nombre d’appareils connectable)
  • Sécurité du réseau
  • Communication bidirectionnelle
  • Diversité des applications supportées

A-GATE

ATIM Gateway LoRa (LoRaWAN)

La gateway LoRa ATIM A-GATE LoRaWAN offre d’excellentes performances avec son processeur quadri-coeurs, ses interfaces WiFi et Bluetooth Low Energy et Ethernet. Elle se présente en boîtier compact métallique designé pour les performances radio. La gateway A-GATE est prête à l’emploi tout en étant personnalisable avec son logiciel open-source. De base elle est configurée en Packet-Forwarder et a été testée avec les networks serveurs les plus courants (TTN, Loriot, Actility).

Applications types:

  • Réseau privé LoRa

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