Comment la technologie NB-IoT fonctionne-t-elle ?

Narrowband Internet of Things ou NB-IoT est une technologie de connectivité sans fil qui se dédie à l’internet des objets. S’inscrivant dans la catégorie des réseaux LPWAN (Low Power Wide Area Network), elle se distingue par sa consommation énergétique relativement faible. Nous pouvons ajouter à cela sa couverture géographique particulièrement large et sa capacité à diffuser des données à faible débit. Découvrez tout ce qui s’articule autour de la technologie NB-IoT.

Qu’est-ce que la technologie NB-IoT exactement ?

La technologie NB-IoT tire parti des réseaux mobiles existants (LTE et 4G) et s’appuie plus précisément sur une bande de fréquences étroite (narrow band) tout en demeurant un réseau étendu. Elle permet de faire transiter de gros volumes de données dans les endroits difficiles d’accès. Cette transmission se fait à faible débit. Ce réseau LPWAN permet de connecter un grand nombre d’appareils connectés sans être énergivore et repose sur l’échange de messages IP ou non-IP delivery. Il est standardisé par l’organisme 3GPP et son déploiement ne requiert pas l’installation de nouvelles infrastructures.

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La même technologie sort du lot du fait de son efficacité et de sa simplicité. Le protocole qu’il utilise se veut minimaliste, ce qui réduit aussi bien le coût que la complexité des appareils. Le NB-IoT utilise par ailleurs des techniques plus sophistiquées, à l’instar de l’OFDM (multiplexage orthogonal par répartition de fréquence) et le codage polaire. Cela permet une amélioration de la capacité et de la robustesse du signal. Par conséquent, il est pensé spécialement pour les applications IoT qui requièrent de faibles débits de données, une couverture étendue et une forte longévité des batteries.

Comment peut-elle profiter aux entreprises ?

Son atout majeur tient à sa portée qui va bien au-delà de celle garantie par les autres technologies LPWAN. Il est par conséquent idéal pour les déploiements dans les zones reculées et les zones rurales. On note également sa sobriété énergétique. La communication des objets n’entraîne qu’une faible consommation énergétique et les appareils connectés utilisés peuvent fonctionner jusqu’à une décennie entière sans changer de batterie. Le NB-IoT est par conséquent idéal pour les applications IoT qui ont besoin d’un déploiement ou un suivi à long terme. Il permet aux entreprises de profiter du PSM (Power Saving Mode ou mode d’économie d’énergie). Grâce à lui, chaque appareil se met en veille chaque fois qu’il n’est pas actif.

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De plus, le NB-IoT est synonyme de coûts d’installation et de maintenance des appareils réduits. Cela, car il utilise un protocole minimaliste et s’appuie sur des infrastructures opérationnelles. Ses modules sont par ailleurs compétitifs, peu encombrants et faciles d’installation. En guise d’exemple, une société peut utiliser un instrument de mesure comme un capteur NB-IoT dans une optique de suivi de l’humidité et de la température d’un local sans utiliser un routeur ou des câbles supplémentaires.

Les entreprises peuvent également profiter de la même technologie pour améliorer la fiabilité des données ainsi que la qualité de ses services. Cela est possible grâce au signal NB-IoT qui est particulièrement robuste et au cryptage des communications. Par exemple, une structure peut suivre en temps réel ses marchandises ou chacun de ses véhicules tout en étant à l’abri des risques de falsification et de perte de données.

Le signal NB-IoT est très sensible et peut par conséquent atteindre sans difficulté des capteurs difficiles d’accès. Ce réseau LPWAN offre un niveau de sécurité élevé. Dans l’éventualité d’une faille, la communication bidirectionnelle opère une mise à jour en exploitant les bandes de fréquence licenciées. Cela évite les congestions et les interférences dont font souvent l’objet les applications utilisant un spectre radio non licencié. La technologie NB-IoT permet par ailleurs aux entreprises d’optimiser autant leurs ressources que leurs processus.

Elle leur offre en effet la possibilité de recueillir et d’analyser en temps réel les données émanant des différents actionneurs et capteurs. Ces structures peuvent par exemple optimiser la gestion de leurs déchets et leur consommation énergétique en fonction des informations mesurées par leurs appareils connectés. Les sociétés peuvent profiter du NB-IoT pour se créer de nouvelles opportunités et développer de nouveaux business models. Cette technologie offre bien entendu une grande diversité d’applications dans différents domaines d’activité.

Le NB-IoT profite aussi aux consommateurs. Ils peuvent en tirer parti pour rendre intelligente leur maison et profiter d’un niveau de confort accru au quotidien. Cela permet par ailleurs de renforcer la sécurité de votre propriété. Il permet entre autres de contrôler à distance votre système de chauffage, la climatisation, vos appareils électroménagers, les volets roulants, etc. Le propriétaire peut également recevoir une alerte en cas de danger : tentative d’effraction, fuite de gaz, incendie, etc. Dans une ville intelligente, vous pouvez utiliser votre smartphone pour trouver une place de parking disponible et régler à distance votre stationnement.

Comprenez les bases d’un réseau NB-IoT

Le fonctionnement de la technologie NB-IoT s’articule autour des trois éléments suivants :

• le réseau : il est composé d’une infrastructure qui permet de transporter, de traiter et de stocker les données échangées entre les différents objets connectés,
• les stations de base : ce sont des émetteurs-récepteurs dont le rôle est d’assurer la liaison entre le réseau et les objets connectés,
• les objets connectés : ce sont des d’appareils qui embarquent des modules NB-IoT leur permettant de transmettre et de recevoir des messages courts par le biais d’une antenne radio.

On distingue trois modes d’utilisation de la technologie NB-IoT : stand alone, inband et guardband. Dans le premier cas, on exploite une bande dédiée à cette technologie de connectivité sans fil et qui ne dépend d’aucun réseau LTE. On emploie plus exactement la bande GSM 2G qui est de moins en moins utilisée en France. À la clé, il est possible d’avoir une flexibilité accrue dans le choix des fréquences. Toutefois, le mode stand alone requiert un déploiement spécifique de stations de bases.

Dans le second cas, on utilise une partie de la bande LTE existante afin de faire transiter les données. Ainsi, on peut tirer parti de la qualité ainsi que de la couverture du réseau LTE. Un bémol existe cependant : le mode inband peut occasionner des interférences avec d’autres utilisateurs. Dans le troisième cas, la transmission des données se fait par le biais des bandes non utilisées entre les canaux LTE. Aucune interférence ne se produira en l’occurrence. Cependant, il faut adapter les stations basiques existantes dans le cadre du déploiement du mode guardband.

La puissance du spectre radioélectrique dans la transmission de données

La technologie NB-IoT sollicite une bande passante étroite lui permettant de couvrir de plus longues distances et de pénétrer facilement les bâtiments, les sous-sols et les zones difficiles d’accès. Elle permet de connecter un grand nombre d’applications IoT dans des environnements urbains. Le réseau se révèle efficace aussi bien à l’extérieur comme en intérieur. L’exploitation d’un spectre étroit permet aussi une résilience conséquente contre les interférences, mais également une augmentation de la puissance d’émission des données.

Par conséquent, le NB-IoT sert à transmettre des messages de manière plus fiable et plus sécurisée. D’après le 3GPP, il est en mesure de connecter jusqu’à un million d’objets au kilomètre carré. Sa latence est cependant relativement élevée et son débit est plus lent. De plus, la même technologie utilise des fréquences sous licence que les autorités réglementaires ont attribuées aux opérateurs pour une utilisation exclusive. Ces fréquences garantissent un niveau de sécurité élevé ainsi que des services qualitatifs.

Les défis et les opportunités présentés par la technologie NB-IoT

Parmi les défis auxquels le NB-IoT fait face, on note tout d’abord la concurrence qui se montre particulièrement rude. Il n’est effectivement pas la seule technologie de connectivité sans fil permettant le déploiement des projets d’IoT. Par conséquent, il doit innover et se perfectionner s’il souhaite se distinguer des réseaux concurrents ou complémentaires. De plus, bien qu’étant compatible avec les réseaux mobiles déjà en place, la technologie NB-IoT doit se conformer aux spécificités locales et garantir l’interopérabilité entre les différents acteurs du marché. La raison est que l’on distingue jusqu’à ce jour des disparités entre les régions et les opérateurs, notamment en matière de services, de modes de fonctionnement et de fréquences.

La confidentialité et la sécurité constituent aussi l’un des défis que le NB-IoT doit relever. Puisque les cyberattaques n’ont jamais été aussi nombreuses et poussées que de nos jours, il est essentiel de renforcer le plus possible le niveau de sécurité de toutes les données transmises massivement par les appareils et applications connectés. Bien que la même technologie d’internet des objets soit confrontée à une multitude de défis, force est d’admettre qu’elle s’accompagne d’un grand nombre d’opportunités. Elle permet la création de dispositifs IoT personnalisés et originaux permettant de se conformer aux besoins spécifiques des différents secteurs d’activité.

Les entreprises peuvent en tirer parti dans une optique d’optimisation des processus opérationnels, d’amélioration de l’expérience client, de réduction des risques et de coûts. Nous pouvons ajouter à tout cela la mise en place de modèles économiques plus innovants qui tirent parti du Big Data. Le Narrowband Internet of Things permet également aux sociétés en tout genre de gagner en efficacité et en agilité dans la gestion de l’électricité, du gaz ou encore de l’eau. Il convient de placer des capteurs au niveau des vannes et des compteurs. Les données recueillies par ces appareils permettent de suivre de plus près la consommation, le débit, etc.

En ayant connaissance de ces données, les sociétés peuvent mettre en œuvre les bonnes pratiques pour booster leur efficacité énergétique. De plus, le réseau NB-IoT permet l’amélioration de la performance opérationnelle des processus urbains et industriels grâce à l’exploitation des données. Il permet de suivre de plus près les marchandises entreposées, les expéditions, les lignes de production, etc. Dans le domaine médical, le NB-IoT permet aux professionnels de santé d’équiper leurs patients de dispositifs connectés portables. Ceux-ci leur permettent de suivre à distance leur état de santé et d’être alertés à temps en cas d’urgence.

Le NB-IoT peut également rendre plus intelligente l’agriculture (smart farming). Les capteurs connectés permettent aux différents agriculteurs de prendre des décisions éclairées leur permettant d’améliorer pratiquement tous les aspects de leur travail. Le Narrowband Internet of Things permet de gérer efficacement et de façon intelligente le trafic, le stationnement et l’éclairage public. Toujours en parlant d’opportunité, il est difficile de faire l’impasse sur la combinaison IoT et IA. Cette alliance permet la création de systèmes plus intelligents en mesure d’apprendre pour ainsi s’aligner en permanence sur les besoins des utilisateurs.

Petit guide pour la mise en place d’un réseau NB-IoT pour votre entreprise

L’intégration d’un réseau NB-IoT au sein de votre entreprise doit commencer par la définition de vos besoins. Prenez le temps de déterminer les problèmes que vous désirez résoudre et les opportunités que vous voulez saisir grâce à cette technologie. Cela passe inexorablement par la prise en considération :

• des processus internes,
• des besoins de la clientèle et autres parties prenantes,
• de votre modèle économique,
• des contraintes réglementaires, etc.

La prochaine étape consiste à choisir le bon opérateur NB-IoT. Pour cela, un certain nombre de critères doivent entrer en ligne de compte. Il convient dans un premier temps de vérifier l’ampleur et la qualité de la couverture réseau. Vérifiez que le spectre radioéletrique exploité par le prestataire est suffisamment puissant et garantit une excellente pénétration à l’intérieur des sous-sols ou des bâtiments. Prenez aussi le temps de contrôler la réputation de l’opérateur, sans oublier sa fiabilité.

Pensez par la suite à vous attarder sur les services proposés et les offres tarifaires (vérifiez également les coûts supplémentaires). Renseignez-vous sur le nombre d’objets pouvant être connectés, le débit, la latence ou encore la durée de vie des dispositifs IoT. Assurez-vous également que l’opérateur offre de solides garanties en matière de sécurité des données et qu’il assure une mise à jour à distance des appareils en cas d’anomalie.

Outre tout cela, vérifiez que le prestataire s’appuie sur un large réseau de partenaires, de fabricants d’objets connectés, de fournisseurs de solutions IoT, d’experts dans le domaine de l’internet des objets, etc. Vous saurez ainsi s’il peut ou non vous garantir un accompagnement qualitatif lors du déploiement de votre projet IoT, vous fournir qualitativement et vous assister chaque fois que vous en avez besoin. Aucun détail ne doit vous échapper si vous souhaitez faire le bon choix. Une fois votre réseau NB-IoT installé, il convient de le placer au cœur de votre stratégie et de former toutes les équipes concernées.