LoRaWAN® (Long Range Wide Area Network) est un protocole de communication spécialement conçu pour les réseaux étendus de faible puissance (LPWAN). Il fonctionne dans le spectre sans licence et offre une communication à longue portée, une faible consommation d'énergie et une transmission de données sécurisée, ce qui le rend bien adapté aux applications de l'internet des objets (IdO ou IoT en anglais). 

Mais pourquoi un protocole de communication est-il important et comment le protocole LoRaWAN® contribue-t-il à améliorer la communication des données dans la gestion de l'eau ? Dans ce qui suit, nous allons examiner de plus près LoRaWAN® et son importance dans les applications IoT.

Qu'est-ce que LoRaWAN® ?

LoRaWAN® (Long Range Wide Area Network) est un protocole de mise en réseau à faible consommation d'énergie et à grande échelle pour les appareils sans fil fonctionnant sur batterie. Il offre une couverture étendue, une grande évolutivité et une sécurité personnalisable. Idéal pour les environnements à l'intérieur de la couverture réseau, il répond efficacement aux besoins en données sans avoir à gérer l'infrastructure réseau, ce qui le rend parfait pour les applications IoT en expansion et diversifiées. 

Pour les services de comptage, LoRaWAN permet le déploiement à grande échelle de compteurs d'eau intelligents, permettant la surveillance à distance, la collecte de données en temps réel et une meilleure gestion du réseau pour améliorer l'efficacité et le service à la clientèle.

Comment fonctionne la technologie LoRaWAN® ?

Pour assurer une communication évolutive, sécurisée et efficace, l'architecture LoRaWAN® s'appuie sur ses trois composants clés : les nœuds d'extrémité, les passerelles et le serveur de réseau. Les nœuds finaux (end nodes en anglais) sont les dispositifs finaux ou les capteurs qui collectent les données et les transmettent au réseau, tels que les compteurs d'eau. 

Les passerelles (gateway en anglais) font office de pont entre les appareils finaux et le serveur de réseau. Ils reçoivent les données transmises par les appareils finaux et les transmettent au serveur du réseau. Les passerelles utilisent des réseaux IP (comme Ethernet, Wi-Fi ou cellulaire) pour communiquer avec le serveur du réseau. Le serveur de réseau est le composant central de l'architecture LoRaWAN® chargé de gérer le réseau, de traiter les données et d'assurer la communication entre les nœuds finaux et les applications avec une sécurité de bout en bout.

Pourquoi utiliser le standard OMS (Open Meter Standard) ?

Le standard OMS est un protocole de comptage ouvert et indépendant des fabricants, qui unifie les données issues des compteurs d'eau, de chaleur, de gaz, d'électricité et de sous-comptage. Fondé sur des normes européennes, OMS garantit une véritable interopérabilité et offre aux gestionnaires de réseaux la liberté de choisir et de combiner des équipements de différents fournisseurs, sans dépendance à un seul fabricant.

Adopter le standard OMS, c'est bénéficier de nombreux avantages concrets :

  • Une interopérabilité réelle entre compteurs multi-fluides, grâce à un format de données unifié et ouvert qui assure une intégration fluide entre systèmes et équipements.
  • Liberté de choix et flexibilité fournisseur, en éliminant toute dépendance constructeur et en facilitant le remplacement ou la combinaison d'appareils de différents fabricants.
  • OMS standardisé sur LoRaWAN, pour réduire les coûts et la complexité d'intégration grâce à une approche harmonisée du transport des données M-Bus sur LoRaWAN.
  • Sécurité renforcée avec le chiffrement OMS Profil D, offrant une protection de bout en bout des données de comptage. Même sur des réseaux opérés par des tiers, cette solution garantit une communication fiable et sécurisée de l'appareil jusqu'au backend. 

Avantages de LoRaWAN

LoRaWAN® offre plusieurs avantages clés qui en font un choix privilégié pour les applications IoT, en particulier celles qui nécessitent des communications à longue portée, une faible consommation d'énergie, une évolutivité et un bon rapport coût-efficacité :

  • Longue portée : LoRaWAN® peut transmettre des données sur des distances allant de 15 à 30 kilomètres dans les zones rurales et de 2 à 5 kilomètres dans les environnements urbains. Il est donc idéal pour les applications qui nécessitent une connectivité sur de vastes zones géographiques.
  • Faible consommation d'énergie : Les appareils utilisant LoRaWAN® peuvent fonctionner avec de petites piles pendant 16 ans, ce qui est essentiel pour les endroits difficiles d'accès ou les zones reculées.
  • Évolutivité : Les réseaux LoRaWAN® peuvent prendre en charge des dizaines de milliers d'appareils, ce qui les rend évolutifs pour les déploiements IoT de grande echelle.
  • Sécurité : LoRaWAN® fournit un cryptage de sécurité de bout en bout, garantissant la sécurité des données depuis l'appareil jusqu'au serveur du réseau.
  • Communication bidirectionnelle : LoRaWAN® prend en charge les communications en liaison montante (appareil vers passerelle) et en liaison descendante (passerelle vers appareil), ce qui permet de contrôler l'appareil et de mettre à jour le micrologiciel.

Outre ces avantages, un autre facteur clé de LoRaWAN® est sa grande polyvalence, qui en fait une technologie de communication sans fil précieuse pour une grande variété de scénarios. Les éléments clés liés à sa polyvalence sont les suivants :

  • Protocole de communication normalisé
  • Intégration rapide à des systèmes tiers
  • Des infrastructures bon marché et facilement disponibles
  • Interopérabilité entre les fournisseurs de compteurs
  • Fonctionne pour les réseaux publics et privés

Limites de LoRaWAN

Bien que LoRaWAN® soit une technologie puissante et flexible pour les applications IoT, l'accent mis sur la longue portée, la faible consommation d'énergie et la rentabilité implique certaines limitations dans d'autres domaines. Avant de prendre une décision sur les défis possibles, il faut tenir compte du débit de données, de la capacité du réseau, de la latence et de l'interférence, comme décrit ci-dessous.

 

  • Faibles débits de données : LoRaWAN® offre des débits de données plus faibles que d'autres technologies, moins axées sur la communication à longue portée et à faible coût. Pour les applications nécessitant une transmission de données à haut débit, il convient d'envisager une solution hybride avec une bande passante plus élevée ou un réseau cellulaire.
  • Interférence interne : Alors que LoRaWAN® est robuste contre les interférences provenant d'équipements externes, son utilisation du spectre sans licence le rend sensible aux interférences internes au sein de sa propre infrastructure de réseau. Si la réduction des risques d'interférences et la garantie d'une communication fiable sont une priorité, des technologies telles que NB-IoT fonctionnant dans un spectre sous licence sont à privilégier.
  • Infrastructure relativement complexe : Par rapport au M-Bus sans fil, les réseaux LoRaWAN® nécessitent généralement une architecture plus complexe impliquant des passerelles, des serveurs de réseau et des dispositifs finaux. Cela peut entraîner des complexités supplémentaires en matière de déploiement et de gestion, en particulier pour les projets à grande échelle.
  • Temps de latence : La conception du réseau étendu LoRaWAN® à faible consommation d'énergie se traduit par une latence plus élevée que celle des autres technologies IdO, ce qui le rend moins adapté aux applications nécessitant une communication de données en temps réel ou quasi réel. Toutefois, il en va de même pour les transmissions quotidiennes via NB-IoT.

Applications et cas clients

Les réseaux LoRaWAN® peuvent être déployés dans diverses applications IoT, notamment les villes intelligentes, l'agriculture, la surveillance industrielle, le suivi des actifs, la surveillance environnementale, entre autres. Grâce à sa capacité longue portée et sa faible consommation d'énergie, cette technologie de communication est parfaitement adaptée aux cas pratiques nécessitant des appareils fonctionnant sur batterie dans des lieux isolés.

  • En examinant des cas issus de divers secteurs, LoRaWAN® s'est avéré être une technologie polyvalente et judicieuse pour améliorer l'efficacité, réduire les coûts et améliorer la qualité des services et produits :
  • Comptage d'eau intelligent : Pour réduire les pertes en eau et garantir une alimentation stable dans la région de Perpignan, La Catalane des Eaux – Eau Agglo, filiale de Veolia, déploie plus de 100 000 compteurs LoRaWAN Kamstrup. Une première nationale à cette échelle. Lire la suite :  Un acteur de l'eau français hisse la gestion de l'eau vers de nouveaux horizons
  • Agriculture intelligente : Kerlink et Sensoterra ont mis en place un système de surveillance de l'humidité des sols à Thorigné-Fouillard, en France, et à Amsterdam, ce qui a permis de réduire la consommation d'eau, d'augmenter les rendements agricoles et d'économiser grâce à la réduction des coûts de main-d'œuvre.
  • Surveillance environnementale : En raison des inondations fréquentes, la Malaisie a installé des capteurs de surveillance le long des rivières et des zones sujettes aux inondations afin de fournir un système d'alerte atténuant l'impact sur les communautés. Les résultats ont été des alertes rapides offrant une meilleure réponse, une réduction des dégâts causés par les inondations et une meilleure sécurité pour les résidents.

Documentation et ressources

En résumé, LoRaWAN® présente des atouts majeurs pour les applications à longue portée dans la gestion intelligente de l'eau. Kamstrup propose OMS over LoRaWAN comme solution générique de télérelève eau intelligente, adaptée aux besoins variés des gestionnaires de réseaux.

Les réponses de la FAQ