Connectivité LoRaWAN : construire ou acheter

Vous avez donc fait vos recherches sur les différentes options de connectivité, pesé les avantages et les inconvénients de NB- IoT , Wi-Fi, Sigfox et autres, et vous avez choisi LoRaWAN comme la meilleure option pour votre projet. Mais vous êtes maintenant confronté à une autre décision majeure dans votre processus de déploiement : construire votre propre réseau LoRaWAN ou utiliser les options de réseau public qui s'offrent à vous.

Comme pour la plupart des décisions en matière IoT , étant donné qu'il n'existe pas de solution universelle, prendre cette décision nécessite toujours un examen attentif des options. La réponse dépendra en fin de compte des caractéristiques de votre projet, de ce qu’il entend faire et des ressources dont vous disposez.

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Dans cet article, nous examinerons la question construire ou acheter pour vous donner les avantages et les inconvénients de chacun et vous expliquer ce qu'il faut prendre en compte lors du choix de la bonne option pour votre projet.

Commençons par un aperçu de LoRaWAN lui-même.

Contexte à propos de LoRaWAN

LoRaWAN est un protocole de réseau étendu à faible consommation qui donne vie au monde de l'Internet des objets en fournissant des services de communication bidirectionnelle, de sécurité de bout en bout, de mobilité et de localisation. Il repose sur la technologie radio LoRa (la couche physique du réseau), une technique de modulation qui code les informations sur les ondes radio et qui fonctionne particulièrement bien dans la transmission de petits paquets de données.

Malgré sa croissance constante, la 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, la LoRa Alliance a été fondée et le protocole réseau a été renommé « LoRaWAN ».

Architecture LoRaWAN

L'architecture LoRaWAN se compose de quatre parties :

Nœud : appareils équipés de capteurs pour collecter des données et d'émetteurs LoRa pour envoyer ces données aux gateway . Même si vous pouvez créer vos propres nœuds, il existe de nombreux bons appareils prêts à l'emploi tels que la série SenseCAP S210X de Seeed Studio .

Gateway : appareils, tels que WisGate Edge Lite 2 de RAKwireless , qui sont généralement uniquement chargés de transférer les données des appareils vers le serveur. Ils sont équipés d'un concentrateur LoRa qui leur permet de recevoir les informations des nœuds. Pour communiquer avec les serveurs, gateway utilisent des protocoles de communication à bande passante plus élevée comme le Wi-Fi ou le cellulaire.

Serveur réseau : Il est en charge 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 d'application de l'architecture et, à partir de là, des éléments tels que le décryptage et le décodage des données de liaison montante, la mise en file d'attente de liaison descendante ainsi que le codage et le cryptage des données de liaison descendante sont gérés.

Dans LoRaWAN, les nœuds d'extrémité « parlent » aux gateway (pas avec les autres nœuds). Gateway transmettent les données qu'elles reçoivent des nœuds au serveur, qui supprime les paquets de données en double, vérifie l'intégrité des données et effectue des contrôles de sécurité avant d'envoyer le message au serveur d'applications. Vous pouvez trouver une explication plus détaillée du fonctionnement de LoRaWAN dans cet article.

Avantages de LoRaWAN

Ce n'est pas un hasard si LoRaWAN fait partie des options de connectivité IoT les plus populaires compte tenu de la liste des avantages qui peuvent découler de son utilisation. Outre la faible consommation d'énergie et la longue portée qui font sa renommée, LoRaWAN se distingue également par le support de la communication bidirectionnelle, ce qui signifie qu'il est possible d'envoyer des messages aux appareils finaux, une fonctionnalité qui facilite le contrôle. en milieu industriel.

La liste des avantages apportés 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 publique ou privée.

Et c'est précisément sur ce dernier point que nous aimerions nous concentrer sur cet article, car même si la possibilité d'utiliser LoRaWAN avec un réseau privé ou public est avantageuse, décider lequel choisir peut être difficile. Examinons donc ce que les deux options apportent et comparons leurs avantages et leurs inconvénients.

Réseaux LoRaWAN privés (construction)

Grâce au caractère ouvert du protocole LoRaWAN, il est possible à chacun de mettre en place son propre réseau.

En général, un réseau privé est celui dans lequel ses éléments ( gateway et serveurs) sont sous le contrôle de l'utilisateur et ne sont accessibles que par le propriétaire et toute personne qui en a obtenu l'autorisation. En bref, ces réseaux ont un ou quelques utilisateurs, sont généralement de petite taille et sont contrôlés par leurs propriétaires.

Selon l'échelle du réseau, par rapport à d'autres technologies, le déploiement d'un réseau LoRaWAN n'est pas si coûteux. Cela est dû au fait qu'une gateway peut gérer des milliers de nœuds finaux et couvrir 10 km (6,2 mi) ou plus, ce qui est suffisant pour la plupart des opérations. Avec le prix des gateway intérieures commençant à 70 dollars $ moins et les abonnements aux serveurs à environ 85 dollars $ mois pour les forfaits de base, la mise en place d'un réseau privé n'est pas prohibitive.

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

• Décider de payer pour un service de serveur ou de créer un serveur personnalisé.
• Obtenir le nombre nécessaire de gateway .
• Les déployer à l'endroit souhaité.
• Déclarer les capteurs dans la gateway s.
• Créer les connexions entre les gateway et 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 déficiente peut le rendre vulnérable. Une configuration privée donne tout le contrôle à son propriétaire, ce qui peut réduire le risque d'écoute clandestine ou de violation de données. Ce contrôle va cependant au-delà de la sécurité, puisque toute personnalisation ou modification du réseau (par exemple, pour augmenter sa couverture) peut être effectuée et dépend uniquement du propriétaire et de ses ressources.

Deux autres avantages importants d'une configuration privée sont que, dans certains cas, cela peut être une option moins coûteuse, car les frais d'abonnement à un réseau public peuvent être assez élevés si le nombre d'appareils utilisant le réseau est élevé. L’autre bénéfice est la capacité de garantir une couverture intérieure optimale, grâce au contrôle qu’a le propriétaire sur le déploiement des pièces et leur croissance.

D’un autre côté, voici quelques-uns des inconvénients d’une configuration privée :

• En termes de dépenses, cela nécessite un investissement initial plus élevé et des coûts de maintenance récurrents.
• Configurer et déployer correctement toutes les parties du réseau nécessite quelques connaissances techniques.

Réseaux publics LoRaWAN (Acheter)

Les réseaux publics LoRaWAN couvrent de vastes étendues de territoire et sont proposés soit par des sociétés de télécommunications, soit par des organisations communautaires qui possèdent les gateway et/ou les serveurs. Contrairement à leurs homologues privés, les réseaux publics sont utilisés par plusieurs personnes et organisations.

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

Les réseaux publics présentent l'avantage immédiat de fournir des parties du réseau, comme les gateway et 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 et récupérer les données générées par les capteurs sur la plateforme de l'opérateur et les transmettre à une autre plateforme pour les traiter (cette dernière étape est facultatif).

Selon les pays, il existe plusieurs ou aucun opérateur de réseau public LoRaWAN , qui proposent différentes formules d'abonnement et différentes densités de couverture.

Quant aux réseaux communautaires, le cas de The Things Network constitue un excellent exemple de ce que la nature ouverte du protocole peut permettre : un réseau mondial en pleine croissance où des milliers de personnes y contribuent. Un autre exemple dans cette catégorie est Loriot , une entreprise qui propose des serveurs gratuits pour vous permettre de connecter vos iot gateway appareils.

Voici une liste des avantages offerts par les réseaux publics :

• Leur couverture est étendue, ce qui la rend idéale pour les opérations avec des appareils dispersés ou mobiles.
• Dans la lignée du premier point, un réseau exploité par un opérateur permet de dépasser les frontières grâce au roaming.
• Puisque l’infrastructure est déjà là, les coûts initiaux sont faibles.

En attendant, le recours à une alternative publique présente principalement cinq inconvénients. Le principal est lié à la sécurité. Même si les deux parties d'un réseau sont plus vulnérables aux attaques (c'est-à-dire les appareils et la communication entre le serveur réseau et le serveur d'applications) en fonction de l'utilisateur dans tout type de réseau LoRaWAN, les réseaux publics restent une option plus risquée.

Voici les quatre inconvénients restants :

• L'augmentation du nombre d'appareils (et de données) peut entraîner des factures d'abonnement coûteuses.
• La couverture disponible peut ne pas être suffisante pour répondre aux besoins intérieurs ou à des emplacements spécifiques.
• L'itinérance peut être coûteuse.
• Potentiellement davantage de temps d’arrêt imprévus.

Hybride

Il existe une autre option dans la question construire ou acheter, et elle consiste simplement à opter pour une combinaison des deux. Une approche hybride peut combler les lacunes de couverture en permettant à l'utilisateur d'accéder à des zones plus vastes avec un réseau public tout en garantissant une connectivité optimale en intérieur ou spécifique à un emplacement avec sa propre configuration. Cela pourrait également constituer une bonne stratégie économique pour certaines opérations, où l’équilibrage des coûts des réseaux privés et publics pourrait surpasser leurs versions séparées.

Tableau de comparaison

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Foire aux questions

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

Il s'agit d'une configuration réseau déployée, entretenue et utilisée par un nombre limité d'organisations ou de personnes. Les gateway et les serveurs réseau appartiennent à des propriétaires privés et peuvent être modifiés et améliorés à volonté.

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

Il s'agit d'une configuration réseau gérée par un opérateur ou une communauté qui peut être utilisée par plusieurs organisations et personnes qui, généralement, paient des frais d'abonnement. C'est l'opérateur ou la communauté qui décide des modifications ou des améliorations à apporter au réseau.

Quelles sont les différences entre les deux ?

Les réseaux privés offrent un degré de contrôle plus élevé, ce qui se traduit généralement par une meilleure couverture et sécurité. Puisqu’ils sont de petite taille, un réseau privé est une bonne option pour une opération où les appareils sont concentrés et fixes. La mise en place d'un réseau privé nécessite des dépenses initiales plus élevées et des factures de maintenance récurrentes, mais peut être moins chère à long terme, surtout si le nombre de nœuds qui y sont connectés est élevé.

D’un autre côté, comme les réseaux publics existent déjà, il suffit aux utilisateurs de payer un abonnement et d’enregistrer les appareils pour les utiliser. Ils sont généralement étendus en termes de couverture, ce qui les rend adaptés aux appareils mobiles et dispersés, mais pas idéaux pour les nœuds situés à l'intérieur ou dans les zones rurales 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 puisque les prix dépendent généralement du nombre de nœuds ou de la quantité de données qu'ils génèrent – ​​cela, comme on peut le deviner, devient un inconvénient lorsque le nombre de nœuds augmente.

Comment construire un réseau privé ?

La première étape consiste à obtenir les gateway et le serveur. Un service de serveur peut être payé de manière récurrente ou un serveur sur mesure peut être configuré. Une troisième option consiste à utiliser les services de serveur public disponibles, comme celui iot Loriot . Après avoir obtenu ces pièces, la construction d'un réseau nécessite les étapes suivantes :

• Déployer les gateway à l'endroit souhaité.
• Déclarer les nœuds dans les gateway s.
• Créer les connexions entre les gateway et la plateforme de traitement des données.
• Activation des nœuds.

Construire un réseau privé nécessite les connaissances nécessaires pour que les différentes parties se coordonnent et que tout fonctionne correctement.

Quels fournisseurs de réseau sont disponibles ?

Il existe 170 opérateurs LoRaWAN dans le monde , selon l'Alliance LoRaWAN, qui varient d'un pays à l'autre. Il existe deux options remarquables dans l'environnement de réseau public : The Things Network , un réseau ouvert, mondial et communautaire, et Lor iot , un fournisseur de serveur de réseau LoRaWAN qui propose une version publique gratuite de son service destinée à servir de preuve de concept. , de la recherche académique ou des passionnés de LoRaWAN.