Connectivité LoRaWAN : Développer ou acheter

Vous avez donc étudié les différentes options de connectivité, pesé le pour et le contre du NB-IoT, du Wi-Fi, de Sigfox et d'autres technologies, et opté pour LoRaWAN comme solution optimale pour votre projet. Vous devez maintenant prendre une autre décision importante concernant son déploiement : construire votre propre réseau LoRaWAN ou utiliser les réseaux publics disponibles.

Comme pour la plupart des décisions en matière IoT, et compte tenu de l'absence de solution universelle, il est essentiel d'examiner attentivement les différentes options avant de prendre cette décision. La réponse dépendra en définitive des caractéristiques de votre projet, de ses objectifs et des ressources dont vous disposez.

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Dans cet article, nous examinerons la question de la construction ou de l'achat afin de vous présenter les avantages et les inconvénients de chaque option et d'expliquer les éléments à prendre en compte pour choisir la solution la plus adaptée à votre projet.

Commençons par un aperçu de la technologie LoRaWAN elle-même.

Contexte concernant LoRaWAN

LoRaWAN est un protocole de réseau étendu à faible consommation qui donne vie à l'Internet des objets en offrant une communication bidirectionnelle, une sécurité de bout en bout, la mobilité et des services de géolocalisation. Il repose sur la technologie radio LoRa (la couche physique du réseau), une technique de modulation qui encode l'information sur les ondes radio et qui est particulièrement performante pour la transmission de petits paquets de données.

Malgré sa croissance régulière, cette technologie est jeune, avec trois épisodes marquants dans son histoire :

• Deux amis français ont commencé à développer LoRa à des fins commerciales en 2009.
• En 2012, un protocole MAC propriétaire appelé « LoRaMAC » a été créé pour spécifier les formats de messages et les couches de sécurité.
• En février 2015, l' alliance LoRa a été fondée et le protocole de réseau a été rebaptisé « LoRaWAN ».

Architecture LoRaWAN

L'architecture LoRaWAN se compose de quatre parties :

Nœud : Dispositifs équipés de capteurs pour collecter des données et d’émetteurs LoRa pour envoyer ces données à la gateway . Même s’il est possible de créer ses propres nœuds, il existe de nombreux appareils prêts à l’emploi performants, tels que la série SenseCAP S210X de Seeed Studio .

Gateway : Dispositif, tel que Edge Lite 2 de RAKwireless , dont la fonction principale est de transmettre les données des appareils au serveur. Équipée d’un concentrateur LoRa, elle reçoit les informations des nœuds. Pour communiquer avec les serveurs, gateway utilise des protocoles de communication à haut débit comme le Wi-Fi ou les réseaux cellulaires.

Serveur réseau : Il est chargé de la gestion des gateway , de l’autorisation des capteurs et de l’échange bidirectionnel de données entre les capteurs et les applications.

Serveur d'applications : Il s'agit de la couche application de l'architecture et, à partir de là, des opérations telles que le décryptage et le décodage des données montantes, la mise en file d'attente des données descendantes, ainsi que l'encodage et le chiffrement des données descendantes sont gérées.

Dans un réseau LoRaWAN, les nœuds finaux communiquent avec les gateway (et non avec d'autres nœuds). Gateway transmettent les données reçues des nœuds au serveur, qui supprime les paquets de données dupliqués, vérifie l'intégrité des données et effectue des contrôles de sécurité avant d'envoyer le message au serveur d'application. Vous trouverez une explication plus détaillée du fonctionnement de LoRaWAN dans cet article.

Avantages de LoRaWAN

Ce n'est pas un hasard si LoRaWAN figure parmi les solutions de connectivité IoT les plus populaires, compte tenu des nombreux avantages qu'elle offre. Outre sa faible consommation d'énergie et sa longue portée reconnues, LoRaWAN se distingue également par sa communication bidirectionnelle, permettant l'envoi de messages aux dispositifs finaux, une fonctionnalité qui facilite le contrôle en milieu industriel.

La liste des avantages offerts par LoRaWAN comprend également son faible coût, la capacité de ses serveurs à gérer des millions de messages provenant de milliers de gateway, son écosystème robuste et son accessibilité, qu'elle soit publique ou privée.

C’est précisément sur ce dernier point que nous souhaitons nous concentrer dans cet article, car même si la possibilité d’utiliser LoRaWAN avec un réseau privé ou public présente des avantages, le choix entre les deux peut s’avérer complexe. Examinons donc les atouts et les inconvénients de chaque option.

Réseaux LoRaWAN privés (Construction)

Grâce à la nature ouverte du protocole LoRaWAN, n'importe qui peut mettre en place son propre réseau.

En général, un réseau privé est un réseau dont les éléments (gatewayet serveurs) sont contrôlés par l'utilisateur et ne sont accessibles qu'au propriétaire et aux personnes autorisées par celui-ci. En résumé, ces réseaux comptent un ou quelques utilisateurs, sont généralement de petite taille et leur propriétaire en a le contrôle.

Selon la taille du réseau, le déploiement d'un réseau LoRaWAN n'est pas si onéreux comparé à d'autres technologies. En effet, une seule gateway peut gérer des milliers de nœuds finaux et couvrir une distance de 10 km ou plus, ce qui est suffisant pour la plupart des applications. Avec des gateway d'intérieur disponibles à partir de 70 dollars $ des abonnements serveur à environ 85 dollars $ mois pour les formules de base, la mise en place d'un réseau privé est tout à fait abordable.

Voici les principales étapes pour mettre en place un réseau privé :

• Choisir entre payer pour un service serveur ou créer un serveur sur mesure.
• Obtenir le nombre nécessaire de gateway.
• Les déployer à l'endroit souhaité.
• Déclaration des capteurs dans la gateways.
• Création des connexions entre la gatewayet la plateforme de traitement des données.
• Activation des appareils.

Les principaux avantages d'un réseau privé résident dans la sécurité et le contrôle qu'il offre.

LoRaWAN est un protocole sécurisé, mais une implémentation défectueuse peut le rendre vulnérable. Une configuration privée confère un contrôle total à son propriétaire, ce qui réduit les risques d'écoute clandestine ou de fuite de données. Ce contrôle va au-delà de la simple sécurité, car toute personnalisation ou modification du réseau (par exemple, pour étendre sa couverture) est possible et dépend uniquement du propriétaire et de ses ressources.

Deux autres avantages importants d'une installation privée sont, dans certains cas, son coût inférieur à celui des abonnements aux réseaux publics, qui peuvent s'avérer très élevés si le nombre d'appareils connectés est important. L'autre avantage réside dans la possibilité de garantir une couverture intérieure optimale, grâce au contrôle exercé par le propriétaire sur le déploiement et l'extension du réseau.

En revanche, voici quelques inconvénients d'une structure privée :

• En ce qui concerne les dépenses, cela nécessite un investissement initial plus élevé et des coûts d'entretien récurrents.
• La mise en place et le déploiement corrects de tous les éléments du réseau nécessitent certainesedgetechniques.

Réseaux LoRaWAN publics (Acheter)

Les réseaux LoRaWAN publics couvrent de vastes territoires et sont proposés soit par des opérateurs télécoms, soit par des organisations communautaires qui possèdent les gatewayet/ou les serveurs. Contrairement aux réseaux privés, les réseaux publics sont utilisés par de nombreuses personnes et organisations.

Selon l'opérateur, le prix de l'abonnement peut dépendre d'un forfait fixe, du nombre d'appareils connectés au réseau, de la quantité de données transmises sur une période donnée, ou d'une combinaison de ces facteurs.

Les réseaux publics présentent l'avantage immédiat de fournir certaines parties du réseau, comme les gatewayet les serveurs réseau, ce qui vous laisse moins de soucis.

Leur utilisation nécessite généralement quelques étapes : payer l’abonnement, enregistrer les appareils sur la plateforme de l’opérateur, les activer, puis récupérer les données générées par les capteurs sur la plateforme de l’opérateur et les transmettre à une autre plateforme pour traitement (cette dernière étape est facultative).

Selon les pays, il existe plusieurs opérateurs de réseaux publics LoRaWAN , qui proposent différents forfaits d'abonnement et différentes densités de couverture.

Concernant les réseaux communautaires, le cas de The Things Network illustre parfaitement ce que permet l'ouverture du protocole : un réseau mondial en pleine expansion où des milliers de personnes contribuent. Autre exemple : Lor iot , une entreprise qui propose des serveurs gratuits pour connecter vos gateway et appareils.

Voici une liste des avantages offerts par les réseaux publics :

• Leur large couverture les rend idéaux pour les opérations avec des appareils dispersés ou mobiles.
• Conformément au premier point, un réseau géré par un opérateur vous permet de franchir les frontières grâce à l'itinérance.
• Comme l'infrastructure est déjà en place, les coûts initiaux sont faibles.

Par ailleurs, l'utilisation d'une alternative publique présente principalement cinq inconvénients. Le principal concerne la sécurité. Bien que les deux composantes d'un réseau soient plus vulnérables aux attaques — à savoir les appareils et la communication entre le serveur réseau et le serveur d'application —, selon l'utilisateur, quel que soit le type de réseau LoRaWAN, les réseaux publics restent une option plus risquée.

Voici les quatre autres inconvénients :

• L'augmentation du nombre d'appareils (et de données) peut entraîner des factures d'abonnement élevées.
• La couverture disponible peut ne pas être suffisante pour les besoins en intérieur ou pour certains emplacements spécifiques.
• L'itinérance peut s'avérer coûteuse.
• Risque accru d'interruptions de service non planifiées.

Hybride

Une autre option s'offre à vous concernant le choix entre construire ou acheter : opter pour une solution hybride. Cette approche permet de combler les zones blanches en offrant à l'utilisateur la possibilité d'accéder à de vastes zones grâce au réseau public, tout en garantissant une connectivité optimale en intérieur ou à un emplacement précis grâce à son propre réseau. Elle peut également constituer une stratégie économique judicieuse pour certaines opérations, où l'équilibre des coûts entre réseaux privés et publics peut s'avérer plus avantageux que leurs versions séparées.

Tableau comparatif

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Foire aux questions

Qu'est-ce qu'un réseau LoRaWAN privé ?

Il s'agit d'une infrastructure réseau déployée, maintenue et utilisée par un nombre limité d'organisations ou de personnes. Les gatewayet les serveurs réseau sont la propriété de l'entreprise et peuvent être modifiés et améliorés à volonté.

Qu'est-ce qu'un réseau LoRaWAN public ?

Il s'agit d'un réseau géré par un opérateur ou une communauté, accessible à plusieurs organisations et personnes moyennant généralement un abonnement. C'est l'opérateur ou la communauté qui décide des modifications ou améliorations apportées au réseau.

Quelles sont les différences entre les deux ?

Les réseaux privés offrent un contrôle accru, ce qui se traduit généralement par une meilleure couverture et une sécurité renforcée. De par leur taille réduite, ils constituent une solution idéale pour les opérations où les équipements sont concentrés et fixes. La mise en place d'un réseau privé engendre des coûts initiaux et de maintenance récurrents plus élevés, mais peut s'avérer plus économique à long terme, notamment si le nombre de nœuds connectés est important.

En revanche, comme les réseaux publics sont déjà en place, les utilisateurs n'ont qu'à payer un abonnement et enregistrer leurs appareils pour les utiliser. Leur couverture est généralement étendue, ce qui les rend adaptés aux appareils mobiles et dispersés, mais moins idéaux pour les nœuds situés à l'intérieur d'un bâtiment ou en zone rurale où la couverture peut être insuffisante, voire inexistante. Le modèle d'abonnement fait des réseaux publics une bonne option pour les opérations à petite échelle, car les prix dépendent généralement du nombre de nœuds ou du volume de données qu'ils génèrent ; or, comme on peut s'y attendre, cela devient un inconvénient lorsque le nombre de nœuds augmente.

Comment construire un réseau privé ?

La première étape consiste à se procurer la gateway et le serveur. Il est possible de souscrire un abonnement pour un service serveur, de configurer un serveur sur mesure, ou encore d'utiliser des services de serveurs publics comme iot de Loriot . Une fois ces éléments en place, la construction d'un réseau nécessite les étapes suivantes :

• Déploiement des gatewayà l'endroit souhaité.
• Déclaration des nœuds dans la gateways.
• Création des connexions entre la gatewayet la plateforme de traitement des données.
• Activation des nœuds.

La mise en place d'un réseau privé nécessite desedge adéquates pour que les différentes parties se coordonnent et que tout fonctionne correctement.

Quels opérateurs de réseau sont disponibles ?

recense 170 opérateurs LoRaWAN dans le monde , répartis d'un pays à l'autre. Deux options se distinguent particulièrement dans l'environnement des réseaux publics : The Things Network , un réseau ouvert, mondial et communautaire, et Lor iot , un fournisseur de serveurs LoRaWAN proposant une version publique gratuite de son service, destinée aux démonstrations de faisabilité, à la recherche universitaire ou aux passionnés de LoRaWAN.