LoRa : LE futur réseau des objets connectés ?
Bouygues Telecom, Orange et Archos sont toutes les trois des entreprises françaises. Mais elles ont un autre point en commun puisqu'elles ont toutes les trois lancé un réseau de type LoRa. On commence de plus en plus à voir passer ce terme sur les sites d'actualité dédiés aux objets connectés et aux réseaux M2M (machine to machine), et le réseau LoRa est censé révolutionner le monde des objets connectés. Mais de quelle manière ? Découverte de ce nouveau réseau doté de racines françaises.
Il y a quelques semaines, à l'occasion d'une conférence de presse sur le réseau LoRa dédié aux objets connectés, Bouygues Telecom, Sagemcom et le président de l'alliance LoRa - Geoff Mulligan - sont revenus en détail sur le fonctionnement et les enjeux de ce réseau radio longue portée à basse consommation. Car c'est ça l'objectif de LoRa : permettre la création d'un vaste réseau destiné aux objets connectés, permettant de réduire les coûts ainsi que la consommation électrique des appareils s'y connectant. LoRa est un type de réseau (plus exactement une technologie de modulation) à l'image de la 3G ou de la 4G. Contrairement à ces derniers, le protocole n'est pas basé sur la technologie IP, mais sur LoRaWAN, un nouveau protocole développé pour l'occasion afin de répondre aux problématiques des objets connectés.
Les origines françaises de LoRa
La première fois que nous avons abordé le sujet LoRa sur FrAndroid, c'était en mars dernier lorsque Bouygues Telecom avait annoncé sa volonté de lancer le réseau LoRa dès le mois de juin. L'alliance LoRa existe en fait depuis le début de l'année. La technologie de modulation utilisée provient du rachat de l'entreprise française Cycleo en 2012 par l'entreprise américaine Semtech. C'est cette société grenobloise à qui l'on doit la technologie radio qui se cache derrière LoRa. Pour rappel, le principal concurrent de LoRa est Sigfox, un réseau bas débit à basse consommation développé par l'entreprise éponyme de Toulouse mais avec un fonctionnement beaucoup plus intégré et vertical puisque Sigfox est une technologie fermée et l'entreprise est donc l'unique opérateur de son réseau. Un signe que la France est toujours présente dans le domaine des nouvelles technologies. L'alliance LoRa comprend en tout 127 membres et notamment Bouygues Telecom, Sagemcom, mais aussi des poids lourds internationaux comme HP, IBM et Cisco.
La base technique d'un réseau LoRa
LoRa est une technologie ouverte. Cela signifie que n'importe quelle entreprise peut créer son propre réseau LoRa puis l'exploiter, après avoir acheté les puces nécessaires au fonctionnement du réseau. Dans les faits, il suffit d'une antenne avec une station de base (de la taille d'un attaché-case), émettant sur la bande 868 MHz en France et reliée à Internet d'une manière ou d'une autre (Wi-Fi, Ethernet, 3G/4G, etc.). De l'autre côté, les objets connectés doivent intégrer une puce LoRa pour recevoir le signal d'une antenne. Celui-ci est conçu pour émettre très loin, en intérieur et en sous-sol. Pour couvrir l'Irlande, l'alliance LoRa indique que seules 20 stations de base sont nécessaires. En revanche, pour la France, Bouygues Telecom en prévoit 5000 à 6000 stations de base afin de réaliser une couverture de l'ensemble du territoire, en deep indoor, c'est-à-dire en sous-sol avec des tests réalisés à 1 mètre sous terre par Sagemcom dans le cadre de compteurs de relève d'énergie. À titre de comparaison, le réseau 3G d'Orange utilise presque 28 000 antennes et 1 500 pour le réseau Sigfox, concurrent de LoRA qui ne réalise pas forcément de deep indoor. Enfin, plus il y a de relais et meilleure sera l'autonomie des objets connectés qui seront dotés d'une meilleure accroche réseau.
LoRa vs Sigfox
Le réseau LoRa est-il vraiment meilleur que le réseau Sigfox ? La question est délicate puisque Sigfox est un réseau déployé par un seul opérateur. Sigfox vent en fait, un service de connectivité avec une garantie de service, par abonnement. Mais l'inconvénient de Sigfox est le manque de points haut en agglomération. Certains avancent une géolocalisation impossible. Dans les faits, elle est possible à une précision de 1 km en France. Pour LoRa, cela dépendra du réseau et plus particulièrement de la densité du maillage : plus il y a d'antennes et plus la précision sera élevée.
Concernant LoRa, ce sont principalement les opérateurs qui déploient un réseau LoRa, bénéficiant alors de leurs points hauts existants. Enfin, en cas d'accords commerciaux, il sera possible de réaliser du roaming, c'est-à-dire, pour le client, de bénéficier de deux réseaux différents, par exemple celui d'Orange et de Bouygues Telecom selon la position de son objet connecté et la couverture du réseau. Le roaming sera aussi possible à l'international. Mais encore faut-il que les acteurs s'accordent entre-eux pour réaliser des partenariat commerciaux, ce qui n'est pas gagné puisqu'ils sont tous concurrents. Ce dernier problème ne se pose pas dans le cadre de Sigfox puisque le réseau est en train d'être déployé à l'international par un seul et même acteur : Sigfox lui-même.
https://www.youtube.com/watch?v=2Y0bMX3TVi0
Des exemples pratiques de l'utilisation de LoRa
Dans la pratique, à quoi sert LoRa ? Sagemcom a donné trois exemples de produits connectés grâce au réseau LoRa. C'est le cas de capteurs permettant de connaître l'état de fermeture des portes des baraques de chantier (pour savoir si elle s'est fait cambrioler), ou encore la position des engins de travaux grâce à la triangulation. L'entreprise a aussi abordé le cas des capteurs de places libres dans les parkings, plus facile à mettre en oeuvre qu'avec une connexion Wi-Fi qui nécessite de nombreux répartiteurs. On peut également citer les compteurs (eau, électricité, gaz, etc.) qui transmettent les relevés par les ondes. On est donc plus sur une approche B2B qu'un réseau purement destiné aux consommateurs. Toutefois, ces derniers s'en serviront sûrement, sans forcément le savoir.
Un réseau économe en énergie
Le grand avantage de LoRa par rapport à un réseau cellulaire conventionnel, c'est l'autonomie des récepteurs. Le réseau LoRa est conçu de manière (infrastructure, protocole, modulation, etc.) à consommer le moins d'énergie possible. Il serait ainsi possible d'atteindre une autonomie de l'ordre de plusieurs dizaines d'années sur des produits comme des compteurs (d'eau, d'électricité, etc.) avec une batterie. Cela est rendu possible par le fonctionnement du protocole LoRaWAN avec trois modes différents. Le premier permet à un objet d'envoyer des informations vers une antenne puis d'en recevoir immédiatement après l'envoi. Si le serveur veut envoyer des informations à l'objet, il devra attendre le prochain cycle d'envoi. On pense par exemple aux compteurs d'eau qui envoient les données de manière régulière et espacée dans le temps. Ce mode est le moins gourmand en énergie. Le second mode permet à l'objet connecté de recevoir des données à des intervalles réguliers et paramétrés à l'avance. Enfin, le dernier mode permet au récepteur de recevoir des données en continu. Le mode le plus gourmand en énergie.
Niveau débits, le réseau LoRa est loin, très loin de la 3G et même de la 2G. Il est question d'un débit compris entre 0,3 à 50 kbps selon les besoins. Le débit (et la puissance d'émission) s'adapte automatiquement selon les besoins des objets, afin de limiter la bande passante et donc la consommation. Le débit est amplement suffisant pour transmettre quelques chiffres qui représentent par exemple une consommation d'eau sur un compteur.
Bouygues, Orange et Archos en France
Pour le moment, en France, Bouygues Telecom débutent le déploiement de son réseau LoRa, tout comme Orange. Si ce dernier ne fait pas encore partie de l'alliance (à l'image d'Archos), ça ne saurait tarder selon les sources internes de l'alliance. Archos est le dernier entrant en ayant annoncé le déploiement, dès 2016 d'un réseau LoRa un peu particulier. Au lieu d'utiliser de classiques antennes, Archos déploiera des mini antennes prenant la forme d'une prise électrique, chez les partenaires comme La Poste ou les Abribus de JCDecaux par exemple. Mais le plus étonnant provient du protocole utilisé par Archos qui n'est pas LoRaWAN, mais un protocole propriétaire. Ainsi, un objet connecté utilisant le protocole LoRaWAN ne pourra pas se connecter au réseau d'Archos. Dommage puisque cela fragmentera encore plus le marché existant des réseaux M2M (machine to machine) contrairement aux réseaux LoRa d'Orange et Bouygues Telecom qui seront compatibles avec les mêmes objets.
Une technique commerciale différente
Au niveau commercial, les réseaux LoRa et plus généralement les réseaux M2M sont l'occasion pour les opérateurs de revoir un peu leur modèle économique. Ainsi, il ne sera pas forcément question d'un abonnement ou d'un coût lié au volume de données échangées. À la place, le coût devrait être annuel et fixe : Archos parle par exemple d'un euro par an et par objet. Bouygues Telecom n'a pas encore abordé la question du prix, mais pense à offrir l'accès au réseau ainsi que les transferts de données, mais faire payer la gestion des objets ou de la partie logicielle par exemple. Cette stratégie est rendue possible par le faible coût de déploiement du réseau LoRa : Bouygues parle de quelques dizaines de milliers d'euros pour couvrir la France contre plusieurs milliards d'euros pour les réseaux cellulaires.
Une offre de réseaux M2M prolifique
Nous avons réalisé ce dossier sur LoRa afin de déchiffrer ce sujet méconnu du grand public. Toutefois, c'est l'un des nombreux réseaux M2M existant actuellement et dédié aux objets connectés avec une faible consommation d'énergie et une longue portée. On peut citer Sigfox, Weightless-N, Qowisio, Ingenu et encore d'autres acteurs. Pour les plus curieux, Olivier Ezratty a dressé une longue et intéressante liste sur le sujet. Nous aurons l'occasion de revenir en détail sur ces autres réseaux à l'avenir.
Selon nous, LoRa est le réseau qui a le plus de chance de percer et s'imposer puisqu'il commence à se déployer et est entièrement ouvert. Certes, Sigfox est davantage déployé pour le moment, mais a moins de chances de s'imposer sur le long terme sans ouvrir ses technologies. Le consommateur n'aura de toute façon pas à choisir, puisque ce sont les constructeurs d'objets qui le feront pour lui. On imagine qu'il y aura de nombreuses fusions dans les années à venir, pour ne conserver qu'une seule technologie principale même s'il est probable que certaines grandes entreprises pourraient être tentées d'utiliser des solutions propriétaires.