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Internet des objets : le CEA-Leti se positionne sur le marché des technologies radio longue portée et basse conso

Publié le 12 juillet 2018 à 12:59 par Pierrick Arlot        Connectivité

Internet des objets : le CEA-Leti se positionne sur le marché des technologies radio longue portée et basse conso

Lors de ses journées de l’innovation début juillet, le Leti, l’institut de recherche grenoblois du CEA Tech, a annoncé que les essais sur le terrain de sa technologie longue portée et basse consommation LPWA, reposant sur une forme d’onde maison taillée pour les applications de l’Internet des objets, ont démontré des gains de performance significatifs par rapport aux autres procédés LPWA bien connus (comme LoRa et le NB-IoT), et ce en termes de couverture, de flexibilité en débit et de consommation électrique.

L’approche LPWA du Leti s’appuie sur sa forme d’onde brevetée Turbo-FSK qui assure la flexibilité au niveau de la couche physique PHY. On y trouve aussi un procédé d’agrégation de canaux (channel bonding) permettant d’associer des canaux de communication non contigus afin d’augmenter la portée et les débits, précise le laboratoire.

Selon le Leti, les résultats des tests prouvent que la technologie LPWA de l’institut de recherches est particulièrement bien adaptée aux systèmes de communication de machine à machine longue portée déployés de façon massive (mMTC, massive Machine-Type Communication). Ce type de systèmes, où des dizaines de milliards de nœuds d’extrémité communiquent par voie radio, devrait proliférer une fois que les réseaux 5G seront déployés (à partir de 2020 donc).

En pratique, la flexibilité du procédé LPWA développé par le Leti permet d’étager les débits entre 3 Mbit/s et 4 kbit/s lorsque les conditions de transmission ne sont pas particulièrement favorables ou lorsqu’une longue portée est nécessaire. Ainsi, sous des conditions favorables (courte portée et vue optique), le système du Leti peut opter pour des débits élevés en s’appuyant sur les couches physiques SC-FDM (Single Carrier Frequency Division Multiplexing), largement déployées aujourd’hui, pour tirer profit d’un mode de transmission à basse consommation. Lorsque les conditions de transmission sont plus sévères, le système peut basculer sur une technologie OFDM (Orthogonal Frequency Dision Multiplexing) plus résistante. Enfin lorsqu’il faut associer très longue portée de transmission et éco-efficacité, le système choisit le mode Turbo-FSK qui associe une modulation orthogonale avec une concaténation parallèle de codes de convolution et rend la forme d’onde adaptée à un traitement turbo. Le choix entre les divers modes de fonctionnement se fait automatiquement au niveau de la couche MAC, optimisée pour les applications IoT et capable de s’ajuster à l’application et au scénario d’usage, indique le Leti.

« Le récepteur Turbo-FSK du Leti fonctionne à proximité de la limite de Shannon qui stipule le débit de données le plus élevé qu’il est possible d’atteindre sans erreurs sur un canal bruité donné, indique Vincent Berg, responsable du laboratoire Smart Object Communication de l’institut grenoblois. Qui plus est, la forme d’onde se distingue par son enveloppe constante, ce qui signifie que son PAPR (Peak-to Average Power Ratio) est égal à 0 dB, caractéristique particulièrement bénéfique pour la consommation électrique. Le Turbo-FSK est donc bien adapté aux futurs systèmes LPWA, surtout dans le cadre des systèmes cellulaires 5G. »

On notera par ailleurs que la société Oscaro, spécialiste de la vente de pièces automobiles neuves et d'origine sur Internet, a annoncé lors des Leti Innovation Days qu’elle allait utiliser la technologie Foxy du laboratoire grenoblois pour tracer les millions de colis qu’elle envoie à ses clients. Foxy intègre, sur une seule puce, un émetteur-récepteur RF sub-GHz qui peut servir à connecter des objets au réseau Sigfox partout dans le monde. Il permet la mise en place d’applications IoT simples axées événement grâce à un mode autonome sans microcontrôleur, un encodeur de trame embarqué compatible Sigfox et une autonomie qui peut atteindre entre 5 et 10 ans avec une simple pile-bouton. Des applications IoT plus complexes peuvent aussi être envisagées grâce à son interface SPI, ses débits de données variables  de 0,1 à 20 kbit/s DBPSK/GFSK, son mode  bidirectionnel et sa synthèse de fréquence d'une résolution de 1 Hz.

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