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Mise en place d’un réseau LoRaWAN LNS privé industriel : quelles sont les bonnes pratiques ?

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Avant d’installer un réseau LoRaWAN privé (ou LNS, de LoRaWAN Network Server en anglais), il est nécessaire de se poser les bonnes questions. Si la perspective d’un réseau open source peut paraître alléchante, les différents facteurs d’une opérabilité satisfaisante ne sont parfois pas tous pris en compte. Il n’est pourtant pas recommandé de négliger l’un ou l’autre des nombreux aspects qui le façonnent.

De récentes études nous rapportent que l’adoption de l’IoT tend à accélérer dans l’entreprise. Cela s’est confirmé pendant ces deux dernières années de crise sanitaire. Les solutions IoT ont une nouvelle fois démontré leurs intérêts par un fort potentiel pour améliorer ces services sur de nombreux points. C’est le cas pour la maintenance prédictive, le sous-comptage énergétique, la sécurité, le tracking, la qualité de l’air, l’extension radio des SCADA des usines, des GTB des bâtiments, etc. Le choix du réseau LoRaWAN reste un point clé dans la réussite d’un projet LP-WAN IoT.

Tous les réseaux LoRaWAN privés ne sont pas les mêmes

Il est ainsi tout à fait conseillé aux industriels de franchir le cap et d’intégrer une solution IoT à leur fonctionnement. Toutefois, nous ne pouvons que recommander de ne pas se précipiter dans cette décision, surtout, de ne pas aller vers le semblant de facilité et de moindre coût que peuvent proposer certaines solutions. C’est le cas de solutions basées sur des serveurs open source. Si elles sont adaptées dans certaines circonstances, il est impératif de considérer tous les aspects du déploiement d’un réseau LoRaWAN. Or, ceux-ci sont nombreux.

Il existe donc toute une série de questions qu’il est nécessaire de se poser lorsque l’on met en place un réseau LoRaWAN. Avant cela, nous pouvons rappeler les différents éléments qui le composent. Les capteurs, tout en bout de chaîne, communiquent les informations qu’ils recueillent à des passerelles. Celles-ci sont connectées à un réseau centralisé qui comprend un Join server, un service de gestion des capteurs et un LoRaWAN Network Server (LNS). Ce réseau centralisé s’interface avec des serveurs d’applications externes qui acheminent les données des capteurs.

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Plusieurs critères essentiels à prendre en compte

Afin que le réseau LoRaWAN mis en place soit opérationnel, chacun des éléments cités doit répondre à des attentes clés qui conditionnent son bon fonctionnement. Aujourd’hui, les notions essentielles que doivent intégrer ces solutions réseau sont la flexibilité, la fiabilité, la simplicité d’utilisation, l’uniformité et la sécurité.

Des passerelles agnostiques pour une meilleure compatibilité

La flexibilité implique une grande adaptabilité de la solution. C’est le cas pour les passerelles (Gateways) qui doivent être agnostiques du choix du cœur du réseau LoRaWAN. Le LNS doit être compatible avec le plus grand nombre possible de fabricants. Cela permet de ne pas s’enfermer dans un rapport avec un seul constructeur, même si cela peut sembler plus commode et permettre un gain de temps théorique. Une telle ouverture permet une adaptation rapide à des conditions changeantes telles que le prix, que l’on ne peut souvent pas prévoir, et à tous types de besoins (passerelle Macro, Nano, Pico, externe, interne).

Des logiciels résilients pour une meilleure fiabilité

Du point de vue de la fiabilité, le but premier est de réduire au maximum les pertes de données. Elles interviennent la plupart du temps lorsqu’il y a une coupure avec la connexion au réseau, aussi courte soit-elle. Pour y remédier, les passerelles doivent enregistrer les données dans une file d’attente, ou basculer automatiquement d’un réseau à l’autre. Par exemple, le réseau cellulaire peut prendre le relais lorsque le réseau local se coupe.

Beaucoup de projets IoT démarrent via des cœurs de réseaux LoRAWAN LNS embarqués dans les passerelles. Ce type de topologie prive le réseau d’une fonction clé : la « micro diversité ». Ce fonctionnel essentiel de la couche MAC LoRaWAN permet de faire travailler de concert les passerelles pour réduire la perte des paquets par la redondance et donc d’augmenter la fiabilité du réseau et d’en simplifier son administration. Avec ce type LNS centralisé, vous n’avez pas à vous soucier de savoir à quelle passerelle le capteur est connecté lors de la mise en place, contrairement aux LNS embarqués dans les Gateways.

Pour des applications critiques, le LNS doit permettre une haute disponibilité à chaud redondée, en cas de coupure avec un Data Center.

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La durée de vie des batteries via la notion clé de l’Adaptive Data Rate (ADR)

Semtech, qui a racheté le brevet LoRa en 2012, a publié un document intéressant qui montre les bénéfices de l’ADR, ou Adaptive Data Rate. En gros, cela permet d’optimiser le taux de transmission des données pour jouer sur la consommation d’énergie et donc d’augmenter la durée de vie des batteries. C’est une réponse dynamique aux paramètres fluctuants d’une connexion sensible à son environnement. Mais toutes les implémentations algorithmiques de l’ADR dans les LNS ne se valent pas. Il peut en résulter une réduction de la durée de vie des batteries de 20 à 30% !

Simplifier la gestion de bout en bout

Vient ensuite la simplicité d’utilisation, mais également de déploiement de ce réseau LoRaWAN. Cela implique divers éléments comme la mise à jour à distance et automatique, sans intervention sur site, des capteurs (FOTA) et des passerelles, pour être toujours sur la dernière version du protocole. Mais aussi d’une surveillance active sur le bon fonctionnement de chaque composant du réseau.

Simplifier implique aussi de regarder les outils connexes attachés au LNS. La possibilité par exemple d’analyser la couverture de son réseau (Network Survey) ou d’analyser finement les trames en cas de problème radio.

Il ne faut pas négliger un lien étroit entre le déploiement physique et la connexion dans le cloud. Un réseau privé LoRAWAN ne doit pas seulement se connecter avec les principaux clouds du marché, comme Microsoft (Azure), Amazon (AWS), ou PTC (ThingWorx). Il doit aussi permettre de décoder et d’exposer les données (Payloads) de toutes marques de capteurs, qui sont la plupart du temps encryptées dans un format propriétaire, afin de pouvoir exploiter les données dans les Dashboard IoT et les applications métiers.

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Faire de la sécurité un élément de premier plan

Cette aisance dans l’opérabilité va de pair avec une uniformité des fonctionnalités pour que le déploiement soit indépendant des différents éléments qui le composent, par exemple les passerelles. Le tout doit pouvoir profiter d’un support universel.

Enfin, au niveau de la sécurité, nous constatons que les entreprises ont malheureusement tendance à délaisser ce point. Or, l’actualité nous rapporte souvent les attaques et les nombreuses failles exploitées qui touchent un grand nombre d’acteurs, grands et petits. Cela s’est encore plus avéré lors de la crise sanitaire et géostratégique actuelle, dans un contexte généralisé de travail à distance. L’avantage d’un réseau privé LoRaWAN industriel est de reconnaître ce problème et d’y apporter déjà des solutions concrètes.

La LoRa Alliance comme soutien

Le choix d’un LNS implique de ne pas négliger les services qui accompagnent votre projet. La présence d’un support offert par des professionnels à l’écoute 24h/24 et 7j/7 et à l’international si nécessaire et la taille de sa R&D À cela s’ajoute d’avoir un interlocuteur proactif au sein de la LoRa Alliance parmi ses nombreux adhérents et qu’il soit actif aux comités techniques.

Ainsi, nous ne pouvons que conseiller d’étudier les différentes offres proposées par des professionnels pour l’installation d’un LNS. De préférence, un réseau LoRaWAN qui répond à tous ces critères. Dans un récent webinaire, la société française Actility couvre point par point ces questions et permet aux industriels d’y voir plus clair dans le déploiement d’un LNS

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