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Techniques

SA202 : Une puce unique pour une géolocalisation au niveau Mondial

Publication: Juin 2023

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Semtech a mis au point une puce unique qui permet l’utilisation de dispositifs LoRa® basse consommation dans des bandes de fréquences allant de 150 MHz à 2,4 GHz...
 

Cela couvre notamment la bande S des satellites, ce qui simplifie considérablement le développement et le déploiement mondial de dispositifs Edge (périphérie de réseau) utilisant la géolocalisation.

Cette capacité de géolocalisation ouvre la voie à de nombreuses applications de suivi et de gestion d’actifs, avec un fonctionnement à faible consommation assurant une autonomie de plusieurs années.

L’émetteur-récepteur LR1120 de la plateforme LoRa Edge exploite à la fois les signaux des satellites GNSS, et les adresses MAC des réseaux Wi-Fi pour fournir des informations de géolocalisation ultra-précises. Il permet aussi de communiquer en 2,4 GHz en utilisant la technologie LoRa, et de prendre en charge la bande S pour la connectivité par satellite.

Le LoRa Edge™ LR1110 a été utilisé dans des traceurs capables de transmettre des données à une passerelle LoRa proche, via les bandes sub-GHz (868 MHz en Europe et 915 MHz aux États-Unis). Des algorithmes de géolocalisation exécutés dans le Cloud qui utilisent ces données pour fournir la localisation du traceur. Cela permet de réduire la consommation du dispositif et d’allonger ainsi la durée de vie de la batterie.

Bien que les déploiements LoRa en bande sub-GHz conviennent à de nombreuses utilisations, les capacités supplémentaires du LR1120 permettent de répondre à d’autres cas d’utilisation nécessitant une connectivité mondiale permanente.

La connectivité mondiale permanente est un avantage décisif pour de nombreuses applications du monde de la logistique, qui doivent pouvoir suivre sans interruption des actifs se trouvant aussi bien sur la route qu’à l’intérieur de conteneurs en mer.

La géolocalisation devant fonctionner à l’échelle mondiale, le LR1120 permet des connexions supplémentaires vers un satellite en orbite basse compatible LoRa. Plusieurs opérateurs de satellites lancent des réseaux qui se connecteront directement à des capteurs et à des dispositifs de suivi au sol utilisant un protocole appelé Long Range, Frequency Hopping Spread Spectrum (LRFHSS), ou longue portée à spectre étalé à saut de fréquence. Il s’agit d’une technique de saut de fréquence rapide conçue pour offrir une capacité réseau supérieure, tout en offrant le même budget de liaison radio que LoRa. Le LR-FHSS offre également une immunité supplémentaire aux interférences RF.

Et sa compatibilité avec les réseaux LoRa terrestres permet à un même traceur de détecter l’environnement radio local pour déterminer sa position n’importe où dans le monde, et de transmettre directement les données de localisation à un satellite tournant autour de la terre en orbite basse.

Le LoRa Edge LR1120 est conçu pour répondre aux exigences de couche physique de la spécification standard LoRaWAN® publiée par la LoRa Alliance®, tout en restant configurable pour répondre aux besoins des différentes applications et protocoles propriétaires.

Le LR1120 prend en charge la bande de fréquence ISM mondiale de 150 à 960 MHz (sub-GHz), avec une puissance de sortie pouvant atteindre +22 dBm. Il prend aussi en charge LoRa à 2,4 GHz avec une puissance de sortie pouvant atteindre +11,5 dBm, ainsi que la connectivité 1,9 à 2,1 GHz (bande S). Cela simplifie considérablement le déploiement de plateformes de géolocalisation en périphérie de réseau, puisqu’un même modèle de traceur peut être utilisé dans le monde entier sur différents types de réseau, ce qui simplifie la gestion.

Le traceur envoie les données de géolocalisation disponibles, y compris les identifiants MAC GNSS et Wi-Fi, au Cloud pour générer et fournir les coordonnées de latitude et de longitude dont a besoin l’application client. La résolution de position effectuée dans le Cloud est un différentiateur clé pour LoRa Edge, qui garantit la meilleure efficacité énergétique de sa catégorie afin de maximiser la durée de vie de la batterie.

L’ajout de la bande S satellite et des capacités LoRa 2,4 GHz ouvrent de nouvelles possibilités pour l’Internet des objets (IoT). En Europe, la bande sub-gHz est plafonnée à 1% du temps disponible pour l’envoi de données, afin d’éviter qu’un seul utilisateur ne monopolise la bande. L’ajout de la capacité LoRa 2,4 GHz permet à un noeud de capteur de disposer d’une bande passante plus large pour différents types de données de capteur, mais avec une portée plus courte. La modulation LR-FHSS peut aussi être utilisée pour fournir des connexions plus robustes dans les environnements 2,4 GHz très encombrés par d’autres réseaux de type Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee ou Matter.

Grâce à LoRa 2,4 GHz, le LR1120 offre des débits de données allant jusqu’à 100 kbits/s avec une portée de 200 à 300 m dans des environnements complexes et denses, pour transmettre de manière fiable les données des capteurs. Des capteurs peuvent ainsi, par exemple, surveiller en permanence l’état de santé des machines, afin de programmer la maintenance de manière prédictive et de réduire les temps d’arrêt non programmés.

Cela conduit à l’utilisation de passerelles multi-bandes, dotées de capacités LoRa sub-GHz et 2,4 GHz. L’utilisation d’une même puce pour les applications de suivi à haut volume accroît la demande de passerelles couvrant les bandes de 150 à 960 MHz des réseaux subgHz et 2,4 GHz à large bande passante. Là encore, cela permet de réaliser des économies d’échelle en utilisant un seul modèle de passerelle pour le monde entier.

L’interface de programmation d’applications (API) est configurable pour utiliser LR-FHSS, tout en répondant aux besoins de couche physique du standard LoRaWAN.

La puce intègre également une unité de chiffrement utilisant l’algorithme AES-128 ainsi que la gestion des paramètres du dispositif, tels que l’identifiant unique étendu à 64 bits (EUI-64) attribué par le fabricant du dispositif final et défini par l’Alliance LoRa.

Le LR1120 2,4 GHz est compatible avec les composants de génération précédente et offre la même consommation d’énergie, ce qui simplifie la mise à niveau vers la géolocalisation mondiale. Un même dispositif peut désormais être utilisé à l’échelle mondiale, ce qui simplifie considérablement le coût et la gestion de nombreux traceurs de géolocalisation.

https://www.semtech.com/

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