Les réseaux LPWAN cellulaires consistent en trois technologies distinctes de connectivité dédiées a l’IoT. Elles se distinguent des autres écosystèmes LPWAN (Lora, Sigfox …) du fait qu’elles s’appuient sur le réseau d’antennes existant (2G, 3G, 4G, 5G).

L’ensemble de ces standards coexistent à ce jour car s’appliquent à des cas d’usages relativement différents.

Toutefois elles servent un même objectif : une connexion cellulaire pour des terminaux sur batterie. Ceci est possible notamment à travers deux fonctionnalités dont elles sont toutes équipées :

• le Power Saving Mode (PSM)
• l’Extended Discontinuous Reception (eDRX)

Ces deux technologies permettent une mise en veille des objets connectés plutôt que de maintenir une connexion continue.

Nous allons, dans cet article, en premier lieu, définir chacun de ces standards en mettant en lumière les différences entre ces trois systèmes : LTE-M vs Nb-IoT vs Ec-GSM-IoT.

LTE-M

C’est le protocole qui présente le débit ascendant le plus élevé des trois technologies (1 Mbit/s vs 63 kbit/s pour NB-Iot et 474 Kbit/s pour le EC-GSM-IoT).

Il offre également la latence la plus faible. Extension du réseau d’antennes 4G, il permet aux terminaux de fonctionner en France comme à l’étranger.

Parmis les points forts significatifs du LTE-M :

• le handover (la connexion est maintenue sans coupures entre les antennes, indispensable pour les terminaux mobiles comme le tracking de véhicule)
• la transmission de la voix et des SMS, fonctionnalités critiques pour les applications liées à la sécurité des personnes (sur les chantiers, les exploitations minières, appels d’urgence des ascenseurs)
• l’Extended Coverage (EC) qui vise à améliorer la réception des objets enterrés ou en intérieur (derrière des murs de béton épais, des parkings, des ascenseurs)

Le LTE-M s’impose dans tous les usages où la latence ou le débit sont critiques : tracking d’animaux, de véhicules, dispositifs médicaux, détecteurs de fumée ou de gaz, industrie 4.0. “5G ready”, il permet d’équiper son parc d’objets connectés sans avoir à craindre une obsolescence rapide.

L’une des limites du LTE-M pourrait se situer dans sa consommation électrique dans des conditions de transmission difficiles.

S’il est moins gourmand que le NB-IoT dans des bonnes conditions, c’est l’inverse dans des conditions extrêmes. Attention également à ce que le LTE-M soit disponible dans votre pays !, ce n’est pas le cas, à ce jour, dans une partie de l’Europe de l’est, en Chine ou en Inde.

ATIM vous propose 3 versions du produit LTEM :

• • Comptage impulsion

  • Mesure de niveau de liquide

  • Température

Nb-IoT

Il pourrait être considéré comme une solution à mi-chemin entre le LPWAN (Sigfox, Lora) et le LTE-M. Avec une latence beaucoup plus élevée que le LTE-M (plusieurs secondes contre 10 ms), le NB-IoT ne permet pas d’avoir un monitoring en temps réel.

Il a été conçu pour des capteurs fixes : capteurs agricoles, compteurs, éclairage, smart home.

Dans l’ensemble de ces usages, les débits sont limités et les terminaux ne sont pas voués à être déplacés en permanence, à l’inverse d’un véhicule par exemple.

Parmis les points forts du NB-IoT :

• • • c’est la moins chère des trois technologies. En effet, le NB-IoT ne nécessite pas de gateway, éliminant ainsi une couche hardware dans votre installation.
    • comme nous l’avons vu plus haut, c’est le standard le moins gourmand en électricité lorsqu’une transmission continue est nécessaire.
    • il est disponible dans la plupart des pays du monde (à quelques exceptions près comme le Mexique).

Le NB-IoT ne transporte que la data, ni la voix, ni les SMS. Il ne supporte ni le handover ni le roaming. Ce n’est donc pas une technologie adaptée aux terminaux mobiles.

En revanche, il est également “5G ready” et a été pensé pour faire face à l’augmentation exponentielle de capteurs fixes (smart city, agriculture, industrie …) dans les prochaines années.

EC-GSM-IoT

Moins connu que les deux précédentes technologies, le EC-GSM-IoT est déployable sur le réseau GSM existant (2G/3G/4G) avec une simple mise à jour logiciel. Le réseau GSM est le seul réseau à couvrir 90% de la planète, y compris dans des zones reculées, en mer ou des zones de conflit.

Il est donc principalement utilisé dans les pays en voie de développement où les infrastructures de télécommunication sont encore sous-équipées (Afrique, Moyen-Orient, Asie du sud-est) ou dans certaines zones faiblement équipées en antennes 4G,  Lora ou Sigfox, c’est-à-dire, sans alternatives.

Côté latence, il se situe entre le LTE-M et le NB-IoT, avec des chiffres autour d’une seconde (700ms, 2 secondes). Il présente aussi des débits intermédiaires entre 474 Kbit/s et 2 Mbit/s.

Le EC-GSM-IoT permet au contraire du NB-IoT de transporter des SMS, mais pas les appels vocaux.

A noter qu’il offre un certain nombre d’améliorations de sécurité, problématique sur le réseau 2G, abaissant les risques au niveau des réseaux 3G ou 4G existants.

Le réseau EC-GSM-IoT est donc une connectivité intéressante lorsque le réseau 2G doit encore être maintenu pour de nombreuses années et le réseau 4G insuffisant.r