Alors que l'on s'attend à un essor sans précédent de l'Internet des objets dans les prochaines années, une bataille technologique et commerciale affronte les opérateurs de télécom traditionnels et les nouveaux entrants afin d'offrir une connectivité à des dizaines de milliards d'objets.
Ils seront 30 milliards pour le Gartner, 50 milliards selon Cisco et même 60 milliards pour l'IDate, quel que soit le chiffre qui sera le plus proche de la réalité, à l'horizon 2020 nous serons littéralement environnés d'objets connectés. Ceux-ci auront des formes des plus diverses, depuis nos multiples terminaux portables, "wearables", voitures connectées. Une largement majorité seront toutefois des capteurs invisibles qui mesureront de multiples paramètres de notre environnement dans les villes, les moyens de transports ou encore au domicile de chacun.
Connecter ces myriades de capteurs pose néanmoins de nombreux problèmes techniques. Le capteur connecté doit être peu couteux à fabriquer et doit consommer très peu d'énergie s'il ne peut être branché à une alimentation électrique. Des contraintes auxquelles les réseaux cellulaires classiques 2G/3G et 4G ne peuvent répondre pleinement C'est la raison pour laquelle des alternatives sont apparues.
Sigfox, le pionner français va avoir de la concurrence
Sigfox restera comme la première startup indépendante à avoir déployé un réseau dédié aux objets connectés. En s'appuyant sur une fréquence initialement destinée aux communications avec les sous-marins lors de la première guerre mondiale, le toulousain a pu proposer une solution de communication longue portée adaptée aux objets connectés légers et qui ne nécessite le déploiement que d'un nombre d'antennes limité, bien inférieur à celui des réseaux cellulaires classiques. Ce réseau offre certes un débit très bas, mais il ne mobilise que très peu de ressources matérielles au niveau de l'objet connecté. C'est une solution idéalement taillée pour permettre à un capteur d'envoyer une mesure simple une ou plusieurs fois par jour. Le réseau Sigfox couvre désormais une vingtaine de pays ou le français a signé des accords avec de multiples opérateurs locaux. Il connecte déjà plus de 7 millions d'objets. Illustration de ce succès, e.l.m. leblanc, filiale de Bosch, vient d'annoncer que 100 000 chaudières de la marque seront raccordées au réseau Sigfox dès le mois de septembre 2016.
Face à ce succès surprise, les opérateurs de télécommunication fourbissent leurs armes. D'une part, ceux-ci veulent contrer Sigfox sur son propre terrain, celui des réseaux à bas débit. Le CES 2015 a été l'occasion du lancement officiel de l'alliance LoRa, un cartel d'opérateurs et d'industriels qui se sont alliés pour promouvoir la technologie créée par le grenoblois Cycleo (racheté depuis par l'américain Semtech). Celle-ci s'appuie sur la même fréquence que Sigfox mais présente quelques nuances techniques et un Business Model différent. « Le premier mérite de du réseau Sigfox, c'est qu'ils ont déjà déployé leur réseau en France et dans plusieurs pays et il est déjà possible de contractualiser des abonnements » explique Pascal Saguin, directeur général d'Adeunis RF, un expert des réseaux pour les objets connectés. «De l'autre côté, avec LoRa, deux approches sont possibles. On peut déployer son propre réseau privé en installant des antennes, ou bien opter pour un réseau public opéré par Bouygues, Orange, Swisscom en Suisse, Proximus en Belgique, etc.»
Grâce à un réseau LPWAN comme Sigfox, le SENSdumpser, un capteur à placer sur une benne à ordure, affiche une autonomie de 5 ans simplement alimenté par 2 piles AA. Source Sigfox.
Vers une concurrence des opérateurs LoRa
Lorsque ces offres de réseau public LoRa seront enfin lancés commercialement, celles-ci permettront aux concepteurs d'objets connectés de placer en concurrences ces offres commerciales entre-elles, une concurrence qui, espère-t-on, fera baisser les prix et améliorer la qualité de service de ces réseaux ultra-bas débits désormais regroupés sous l'acronyme LPWAN pour Low-Power Wide-Area Network. « D’une manière générale, ce sont les contraintes applicatives des clients qui permettront de faire le meilleur choix » précise Pascal Saguin. « La contrepartie de LoRa par rapport à Sigfox, c'est que va se poser la question du roaming entre ces réseaux. Avec Sigfox, où que vous soyez en Europe vos serveurs vont récupérer les données où que se trouve vos capteurs. Pour LoRa, il faudra gérer le roaming comme on doit le faire aujourd'hui avec les cartes SIM.»
D'autres startups françaises se sont positionnées sur ce marché naissant des réseaux LPWAN, comme Actility qui compte Orange, l'opérateur néerlandais KPN, et le chinois Foxconn parmi ses investisseurs ou encore Qowisio. Cet angevin, membre fondateur de la Cité de l'Objet Connecté a levé 10 millions d'euros avec un positionnement hors-normes dans l'industrie : assurer la conception et la production de l'objet connecté, mais aussi le rôle d'opérateur de réseau LoRa, en allant jusqu'à la collecte et la mise à disposition des données générées par les objets. Une offre de bout-en-bout afin de créer des objets connectés d'une valeur de moins de 10 euros et dont la connectivité n'est facturé que 10 centimes d'euros.
Alors que le marché est en train de se mettre en place, l'Arcep, l'autorité qui gère l'attribution des fréquences en France, se prépare à l'arrivée de centaines de millions d'objets connectés sur ces réseaux de nouvelle génération. Le spectre d'une saturation des fréquences utilisées par ces réseaux pèse déjà. Une consultation sur l'utilisation de nouvelles bandes de fréquences entre 862 MHz et 921 MHz, des fréquences qui permettent des transmissions longue distance, a été lancée. Dans son jargon, l'Arcep évoque l'utilisation de nouvelles plages de fréquences par des « dispositifs de faible puissance » (DFP), donc des objets connectés.
Les LPWAN parmi lesquels on classe Sigfox et LoRa offrent un faible débit mais une portée longue. Atout clé pour leur développement, les bandes de fréquences qu'ils utilisent sont libres et non soumises à l'attribution de licences par les états. Source Peter R. Egli
Le cellulaire n'a pas dit son dernier mot
Si les opérateurs de télécoms veulent contrer Sigfox sur les réseaux bas débit, le cellulaire n'a pas dit son dernier mot pour connecter des objets à Internet. Les nouveaux réseaux ne vont pas enterrer le cellulaire, bien au contraire selon Pascal Saguin : "Ces réseaux LPWAN vont dynamiser les réseaux cellulaires et la 3GPP est en train d'apporter une réponse à LoRa et Sigfox, une réponse qui ne sera pas forcement cannibalisante, mais plutôt complémentaire."
Le marché "traditionnel" du M2M (Machine to Machine) sur réseau cellulaire représentait en 2015 265,2 millions d'objets connectés dans le monde selon le cabinet Berg Insight. Depuis le GPRS, le cellulaire est passé à la 3G puis à la 4G aujourd'hui et il apporte des débits de donnés bien supérieurs aux réseaux LPWAN. Ils peuvent être mis à profit pur collecter d'important volumes de données auprès d'équipements industriels complexes ou transmettre des flux vidéo de caméra de surveillance. Des systèmes d'alarme, des parcmètres utilisent ce type de réseaux, mais le cout des abonnements est élevé, la couverture géographique est encore incomplète avec des zones blanches dans les zones faiblement peuplées et surtout la consommation électrique impose la présence d'une alimentation électrique ou d'un panneau solaire.
Conscient de ces limites, le 3GPP, consortium de 7 organisations de standardisation des télécoms, vient de publier de nouveaux standards afin d'adapter les réseaux cellulaires aux conditions particulières de fonctionnement des objets connectés. Avec les nouveaux standards LTE M1 pour la 4G et le Narrow-Band IOT (NB-IOT), voire de l'EC-GSM pour la 2G, les opérateurs vont remettre dans la course leurs réseaux cellulaires sur le marché de l'IoT.
Si les réseaux LPWAN vont beaucoup parler d'eux dans le cadre de l'essort de l'Internet des Objets, les réseaux cellulaires classiques vont continuer à croitre dans le domaine des connexions M2M.Source : Berg Insight
Ces petits réseaux qui veulent grandir
En marge de ces mouvements telluriques entre opérateurs de télécom, d'autres réseaux montent en puissance, notamment ceux venus de la bureautique. Ainsi, si le monde de la domotique s'appuyait sur ces propres standards, les concepteurs de nombreux objets de la maison comme l'éclairage, l'électroménager, les balances connectés et autres objets liés à notre santé et bien-être ont préféré s'appuyer sur des réseaux tels que le Wifi ou Bluetooth pour connecter leurs objets à la box Internet de l'utilisateur ou sur son smartphone directement. Néanmoins, ces réseaux ont d'évidentes limites et leurs concepteurs travaillent ardemment à les rendre plus performants pour ces utilisateurs bien particuliers que sont les objets connectés.
Illustration de ce mouvement, le standard Bluetooth 5 qui vient d'être adopté. Le réseau devrait voir sa portée doublée ainsi que son débit multiplié par 4. Les concepteurs d'objets connectés seront sans doute intéressés par les progrès réalisés dans ses fonctions "Low Energy", mais aussi dans le mode non-connecté tel qu'il est utilisé dans les balises de type "Beacon" que l'on trouve dans les points de vente. Dans cette course, ZigBee n'est pas en reste. Ce réseau utilisé dans la maison intelligente afin de piloter des prises et des ampoules connectées ou encore des serrures de portes se rêve aujourd'hui en réseau IoT. Une nouvelle spécification, baptisée Jupitermesh, veut transformer le petit réseau en un vaste réseau de type mesh (réseau maillé décentralisé). Son débit sera inférieur à celui offert par le Wi-Fi, mais avec 652 bits à 800 kbits par seconde ce réseau fera mieux que les LPWAN.
Face à ce bouillonnement d'initiatives, la Wi-Fi Alliance n'est pas en reste. Une nouvelle version à plus faible consommation électrique et à portée étendue a été présentée très récemment. Le nouveau protocole IEEE802.11ah, alias "HaLow", fonctionnera sur des fréquences inférieures au GigaHertz, donc proches de Sigfox et LoRa. Ses concepteurs visent des débits de l'ordre de 150 kbit/s à 7.8 Mbit/s. Avec une portée de l'ordre du kilomètre, un tel réseau pourra théoriquement connecter jusqu'à 8 000 objets.
A l'heure du décollage de l'IoT, jamais les concepteurs d'objets connectés n'ont eu à leur disposition autant de moyens de communication différents. Bien malin seront ceux qui choisiront ceux qui se seront imposés dans 10 ou 20 ans.
Avec les Beacons et de nombreux wearables, le Bluetooth a prouvé sont intérêt dans le cadre des objets connectés. Le standard Bluetooth 5 pourrait lui donner des ailes. Source : Estimote
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