Pourquoi utiliser un protocole sans fil dans l'IIoT ?

Le débat autour de l'utilisé de l'Industrial Internet Of things (IIoT) n'est plus. Tout le monde est d'accord pour dire qu'un système IIoT bien conçu peut rendre beaucoup plus de service et être très rentable pendant toute la durée de vie de l'installation. Aujourd'hui on retrouve ce type de projet dans de nombreux cas d'usage comme la maintenance préventive, le monitoring et la supervision. La donnée devient de plus en plus centrale dans les besoins des industries. Ces secteurs doivent donc trouver des solutions pour faire remonter ces données au mieux et dans les meilleurs délais pour y appliquer un traitement pertinent.

Pourquoi la technologie sans fils dans l'IIoT ?

Comment pouvez vous mettre en place et concevoir une infrastructure IIoT sur une ligne de production ou un équipement pré-existant ? De plus si le tout est multi-marques ? Les systèmes à base de technologie sans fils sont bien souvent une solution à ces challenges. Ils peuvent s'installer rapidement et simplement sur, autour ou dans des équipements existants sans avoir de contraintes particulière avec la marque ou le vendeur ou matériel.

De plus les technologies Over the Air, mobile ou radios permettent d'intégrer la notion de smart équipment ou équipement intelligent facilement dans votre usine. Grâce au sans fil vous n'aurez généralement pas besoin de remplacer vos automates ou contrôleurs.

Quelle est la meilleure technologie pour l'IIoT ?

Il n'existe pas une seule solution adaptée à tous les projets ou toutes les applications. Chaque projet IIoT possède des contraintes distinctes qui le rendent unique. Bien souvent environementales, on retrouvera particulièrement les contraintes suivantes: 

• La distance de transmission
• La consommation d'énergie
• La sécurité

Se retrouver dans la nuée de technologies existantes à ce jour peut vite devenir problématique et une tâche dantesque. C'est pourquoi nous allons vous proposer de vous présenter chacune des technologies qui sont aujourd'hui disponibles pour des applications dans l'IIoT. 

Nous introduirons donc les concepts de 4G LTE, WiFi, Bluetooth Low Energy, LoRaWan et NB-IoT. Bien sûr il existe d'autres technologies comme Sigfox, le RFID, la 3G, LTE-M, LPWAN ou encore la 5G.

La 4G/LTE et l'industrie

Malgré un démarrage plutôt lent, il faut savoir que les analyses de cette technologie de transmission de données mobile ont été initiées par l'ARCEP en Février 2009 pour un début de déploiement effectif dès 2012. Aujourd'hui, 8 ans après la technologie 4G LTE (4ème génération de réseau mobile) commence à être bien répandue. Si bien que les industriels commencent à être friands du hotspot 4G ou routeur 4G qui leurs permet de répondre à des problématique de transmission de données dans des zones reculées ou à tout instant, sans avoir besoin de mise en place particulière.

Bien sûr cette adoption massive et qui continue que ce soit dans le secteur des transports, de l'énergie, de la logistique ou encore chez les constructeurs de machine est due à la qualité de la bande passante associée à la reception 4G mais également à la sécurité dont les constructeurs d'équipements réseaux en ont fait une priorité.

Caractéristiques techniques :

• Débits proposés: Jusqu'à 3Gb/s en LTE-Advanced et généralement jusqu'à 300Mbps en LTE Cat 5 et 6 (dans l'industrie on retrouve généralement des débits de Cat 4 de 150Mb/s)
• Fréquences:  en France B28 (700 MHz), la B20 (800 MHz), la B3 (1800 MHz), la B1 (2100 MHz) et la B7 (2600 MHz)
• Distance: de 500m à 10Km en fonction de l'environnement
• Consommation: moyenne
• Sécurité: moyenne
• Latence: environ 10ms
• cout: faible

Le WiFi

Le WiFi ou la WiFi est une des technologies les plus connues et plus populaire dans le domaine du sans fil. Très utilisé dans le domaine de la domotique ou les "smart home" ainsi que dans les immeubles intelligents ou smart building on retrouve cette technologie aussi bien dans l'industrie que dans le domaine du grand public.

En ce qui concerne l'IIoT, il est moins utilisé parce qu'il consomme beaucoup d'énergie pour fonctionner alors que les smart sensor ou capteurs intelligents fonctionnent le plus souvent sur batterie.

• Débits proposés: 1Gb/s max
• Fréquences:  standard 802.11
• Consommation: Haute
• Distance: 100m
• Latence: environ 10ms
• Sécurité: Basse
• cout: moyen

Le bluetooth Low Energy BLE/LE

Le bluetooth est conçu pour les communications de faible distance. Il est géré par la majorité des téléphones et smartphone ainsi que par de nombreux ordinateurs. Très utilisé dans le domaine de l'IoT il est également privilégié par le grand public pour les technologies comme les montres intelligentes ou smart watch. Les dernières générations de Bluetooth Low Energy ou BLE ont été conçus pour les équipements très faible consommation qui utilisent peu de données.

• Débits proposés: 1Mb/s max
• Consommation: Faible
• Distance: 50m maximum
• Latence: moyenne
• Sécurité: Basse
• cout: Faible

LoRaWAN LPWan

Une des technologies reconnues dans le domaine des protocoles de communication basse consommation et grande distance (Low Power Wide Area Network ou LPWAN) est LoRaWan. C'est un protocole basé sur la couche média access control (MAC) conçu pour être un réseau très grand et large géré par un seul opérateur. LoRaWAN est particulièrement apprécié parcqu'il répond aux contraintes de l'ultra basse consomamtion des équipements IIoT et aux contraintes industrielles. Idéalement utilisé dans les usines connectées ou les usines de nouvelle génération, cette technologie offre une connectivité M2M (Machine to Machine) à très faible coût, sur de longues distances et avec une sécurité de 128 bit AES CCM.

• Débits proposés: 0.3 à 50Kbps
• Consommation: Faible
• Distance: 15km max
• Latence: élevée
• Sécurité: Moyenne
• cout: Moyen à élevé

NB-IoT ou NarrowBand IoT

NB-IoT est également une technologie LPWAN qui répond à la problématique de la communication cellulaire M2M basse consommation et bas débit. Très populaire en Chine, en cours de déploiement en France par SFR, NB-IoT est très utilisé par exemple pour les détecteurs de fumer, de fuite d'eaux, les serrures de portes, les alarmes ou dans l'agriculture et l'environnement.

• Débits proposés: 300bps à 200Kbps
• Consommation: Faible
• Distance: 10km - 15 max
• Latence: élevée
• Sécurité: Elevée
• cout: Moyen