5G : l’interopérabilité des objets connectés devient une réalité
Intégrées à la 5G, les spécifications bas débit – NB-IoT et LTE-M – offrent une alternative aux réseaux bas débit et longue portée comme LoRa et Sigfox, avec un avantage majeur : l’interopérabilité entre les opérateurs
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La progression rapide des normes de télécommunication bouscule les solutions de connexion utilisées dans l’internet des Objets ou IoT pour Internet of Things. Le dernier acte se joue en ce moment. Jusqu'à présent, les connexions d’objets directement vers internet étaient principalement utilisées pour la relève de compteurs à distance.
L’évolution de la 5G va ouvrir la possibilité d’autres utilisations, telles que le contournement des GTB (Gestion Technique des Bâtiments) au profit d’une connexion directe vers une supervision dans le Cloud, moins coûteuse en investissement et qui permettra à un petit nombre d’opérateurs qualifiés de monitorer et de piloter un grand nombre d’installations techniques.
La connectivité des objets évolue rapidement
Commençons par un rappel des étapes précédentes. Depuis 2015 environ, les opérateurs de télécommunication en France proposent des solutions de connectivité des objets à partir des technologies LPWAN (Low Power Wide Area Network) qui s’appuient sur les infrastructures de réseaux bas débit et longue portée, non-cellulaires (sans carte SIM). Orange et Bouygues avaient choisi LoRa, tandis que SFR optait pour Sigfox. L’application principale est la lecture d’état (chauffage en route, …) et la relève de compteurs à distance.
Fin 2018, Orange lançait en France son offre LTE-M (Long Term Evolution for Machines), une solution cellulaire (avec carte SIM) fonctionnant sur le réseau 4G. La technologie LTE-M utilise notamment les fréquences 700, 800 et 1800 MHz qui lui confèrent une excellente pénétration dans les bâtiments, y compris dans leurs parties enterrées. La LTE-M sur 4G offre un plus grand débit de données et la possibilité de mettre à jour à distance le software embarqué sur les objets connectés.
A peu près en même temps apparaissait le NB-IoT, proche parent de LTE-M. Ainsi, NB-IoT est une solution de communication cellulaire, comme LTE-M, mais avec un débit de données de l’ordre de 24 Kb/seconde, contre 1 MB/s pour le LTE-M.
NB-IoT offre des temps de réponse de l’ordre de la seconde, contre 10 ms pour LTE-M. Pour des applications de relève de compteurs en bâtiment ou de connexion de capteurs de toutes sortes, NB-IoT suffit largement. LTE-M convient mieux pour la connexion directe de caméras de surveillance.
Les spécifications de la 5D dévoilées
En mars 2020, le 3GPP - 3rd Generation Partnership Project qui rassemble 7 organisations de normalisation des télécommunications et normalise la 5G – a finalisé la Release 16 de la 5G et annoncé son « gel » pour juin 2020. C’est-à-dire maintenant
En bon français, tout cela signifie que l’on connaît désormais presque toutes les spécifications de la 5G, notamment celles des réseaux cellulaires à bas débit : les technologies LTE-M et NB-IoT (proche parent de la LTE-M) font désormais partie des l’ensemble de standards connu sous le nom-ombrelle 5G.
Il reste encore quelques évolutions à venir. Par exemple, la releases 17, prévue entre 2020 et le 1er trimestre 2022, contiendra de nouvelles améliorations des applications bas débit de la 5G en IoT (Internet of Things, internet des objets), dont l’IoT sur des réseaux non-terrestres (NTN, Non Terrestrial Networks), la géolocalisation et des nouvelles fonctionnalités des réseaux NB-IoT et LTE-MTC, … Mais, pour l’essentiel, avec l’absorption de LTE-M et NB-IoT, les spécifications 5G bas débit offrent dès à présent de nouvelles opportunités de développement.
Pour bien comprendre ces nouvelles possibilités, nous avons demandé son avis à Hatem Oueslati, CEO et fondateur de IoTerop, une entreprise de Montpellier. IoTerop a notamment développé IOWA SDK (Software Development Kit ou kit de développement logiciel) qui réduit les coûts et les délais de développement de solutions destinées à la connexion massive d’objets IoT. ©IoTerop
IOWA SDK d’IoTerop a notamment été utilisé par le suédois ELVACO qui propose des solutions de comptage à distance, pour mettre au point une nouvelle génération de compteurs de chaleur connectés en NB-IoT sur réseau 4G ou LoRaWAN. ©Elvaco
Roaming et massification
Selon Hatem Oueslati, CEO de IoTerop, le principal intérêt de l’intégration de LTE-M et de NB-IoT aux spécifications 5G est le roaming. Lorsque l’on voyage hors de France, il est tout de même possible d’utiliser son téléphone portable, d’une part, parce que les technologies 3G, 4G et bientôt 5G, sont interopérables et ne sont pas liées à un opérateur. Vodaphone et Deutsche Telecom ont annoncé des accords de roaming à travers l’Europe pour les applications IoT sur leurs réseaux cellulaires.
En France, Orange a adopté LTE-M, tandis que SFR a choisi NB-IoT. Les deux opérateurs déploient ces technologies sur leurs réseaux 4G respectifs. Lorsque la 5G arrivera, les objets connectés en LTE-M et NB-IoT seront déjà compatibles.
Pour les concepteurs et fabricants d’objets connectés, cela signifie qu’avec une seule technologie de communication embarquée, leurs objets peuvent fonctionner n’importe où dans le monde, grâce à l’interopérabilité des solutions cellulaires. Ce qui ouvre une possibilité de massification et de baisse des coûts des objets connectés en LTE-M/NB-IoT/5G.
Ensuite, poursuit Hatem Oueslati, LoRa et Sigfox sont très vite limités en termes de bande passante. Le flashage logiciel à distance des objets connectés pour les mettre à jour est difficile en LoRa et Sigfox, mais parfaitement possible en LTE-M et NB-IoT. Et la mise à jour à distance de millions d’objets connectés sera nécessaire, ne serait-ce que pour améliorer la sécurité des communications si d’aventure des vulnérabilités de sécurité sont découvertes.
Il sera donc moins cher de maintenir et d’opérer des solutions cellulaires que des solutions LPWAN sans carte SIM. Selon Hatem Oueslati, la croissance des objets connectés pour sortir les informations du bâtiment se fera désormais plutôt à partir de solutions de communications cellulaires.
L’alternative, c’est la connexion des objets à une GTB dans le bâtiment, puis le raccordement de cette GTB à internet. En raison de leurs possibilités de débits de données relativement importants, les technologies cellulaires – LTE-M et NB-IoT – permettent de ne pas installer de GTB, mais d’envoyer directement les informations sur une plateforme dans le Cloud.
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