Passerelle LoRaWAN réseau privé (Gateway)

LoRaWAN un protocole IoT longue distance

LoRaWAN est un protocole de communication destiné aux réseaux de l'Internet des Objets (IoT) et IIoT. Il utilise la technologie LoRa (Long Range) pour assurer une transmission de données à faible consommation énergétique sur de longues distances, ce qui le rend idéal pour connecter des dispositifs dans des zones étendues, urbaines, usines ou rurales. Le débit est faible. On constate entre 250 bits/s à 11 kbps et également une latence élevée. LoRa est donc réservé aux applications à faible coût et dont la criticité ne nécessite pas des données temps réel.

Contrairement aux réseaux cellulaires traditionnels, LoRaWAN est conçu pour répondre aux besoins des applications IIoT, notamment en matière d'autonomie, de coût, d'installation et d'entretien. Les passerelles LoRaWAN reçoivent les données émises par des capteurs et/ou équipements  et les transmettent à un applicatif tiers, garantissant ainsi une connectivité sécurisée et efficace.

Un cas d'usage simple est l'usage d'un capteur de température sans fil terrain qui remonte la température toutes les 15 minutes à un serveur local dans l'edge ou dans le cloudà travers la passerelle. Cette dernière est donc primordiale lorsqu'on choisit de mettre en place un réseau LoRa privé.

Choisir sa passerelle LoRaWAN, les critères essentiels

Lors de la sélection d'une passerelle LoRaWAN, la portée de couverture est un critère primordial. Selon l'environnement (urbain dense, rural, intérieur d'usines) et le relief, une passerelle peut couvrir de quelques kilomètres à plusieurs dizaines de kilomètres. Il est essentiel de choisir un modèle adapté à la taille et à la topographie de la zone à desservir, tout en prenant en compte les éventuels obstacles qui pourraient perturber la transmission.

En outre, la sécurité, la capacité de traitement (puissance de calculs et applications installées) et les options de connectivité (Ethernet, 3G/4G lte, Wi-Fi, GPS, ...) doivent également être prise en compte. Une bonne passerelle doit offrir un cryptage robuste pour garantir la sécurité des données transmises. Enfin, la compatibilité avec les normes et les fréquences LoRaWAN régionales (EU, ASIE ou US), ainsi que la facilité d'intégration et de gestion, sont des facteurs déterminants pour assurer une mise en œuvre réussie du réseau.

De nos jours, les passerelles LoRa industrielles hébergent généralement des applicatifs comme NODE-Red (logiciel open-source IBM) qui permet de faciliter la mise en place de flux de transmission de données, dans des formats et protocoles adaptés. Par exemple, il est simple d'envoyer une donnée (ou payload) à un broker MQTT, un serveur HTTP(s), une API et en même temps, la même donnée à un automate en Modbus/TCP.

Enfin la facilité de configuration est également un élément critique. En fonction des produits, capteur ou node à apparairer, il peut être plus ou moins facile de paramétrer les options.

La passerelle Advantech la plus connue est issue de la gamme WISE appelée WISE-6610. Cette dernière est robuste et permet de communiquer facilement avec les solutions WISE-IoT et les capteurs WISE de la même gamme.

Les avantages de LoRa dans l'industrie

Les points clefs à retenir lorsqu'on envisage de sélectionner LoRa comme protocole de communication :

• Portée étendue jusqu'à 15 Km
• Faible consommation d'énergie. L'avantage ? Les capteurs terrain associés sont souvent sur pile ou batterie voir autonome !
• Coûts réduits d'installation et de maintenance associé au sans fil
• Une connectivité dans les environnements difficiles grâce à sa forte pénétration et une large gamme d'antenne adaptée à tout les cas 
• Sécurité pensée intrasèquement dans le protocole LoRa
• Adaptabilité des solutions basées sur LoRa qui peuvent être déployée de manière privée ou public
• Diversité des usages

C'est pourquoi de nombreux fabricants se sont spécialisés dans la communication radio sans fil LoRa comme : Advantech, Milesight, Semtech, Winmate, WoMaster, ... Chacun à sa spécialité, robustesse, qualité de l'antenne (dbm) ou du produit, application intégrée, modes de communication WiFi ou cellulaire, extension possible, connecteur, débit ethernet, ...

A noter qu'au vu du faible débit de 250 bits/s à 11 kbps, une sortie ethernet 10/100Mbps est généralement largement suffisante.

Quels dispositifs dialogues en LoRa ?

• Capteurs: Ces dispositifs peuvent mesurer des paramètres physiques tels que la température, l'humidité, la pression, la qualité de l'air, la luminosité, le courant etc.
• Actionneurs: Dispositifs qui réalisent une action en fonction des données reçues, comme ouvrir une vanne, allumer une lumière, etc.
• Traceurs et balises GPS: Utilisés pour le suivi d'objets ou de véhicules, souvent alimentés par batterie et avec une longue durée de vie.
• Smart meters (compteurs intelligents): Pour la surveillance de la consommation d'eau, d'électricité ou de gaz.
• Dispositifs de contrôle: Utilisés pour surveiller et contrôler à distance des équipements ou des infrastructures.