- L’IoT cellulaire a longtemps été perçu comme un défi technique, difficile à déployer, à gérer et à maintenir.
- Les appareils connectés, souvent déployés à grande échelle, doivent en effet concilier des contraintes majeures : un coût maîtrisé, une consommation d’énergie réduite et une maintenance simplifiée. Autant de limites qui freinent leur adoption massive.
- Pour Nordic Semiconductor, spécialiste norvégien des puces électroniques dédiées à la connectivité sans fil, la clé d’un déploiement réussi de l’IoT cellulaire à grande échelle — avec des réseaux comptant des dizaines de milliers, voire des millions d’appareils — réside dans la simplification de sa mise en œuvre.
- L’enjeu : éliminer les obstacles techniques et rendre cette technologie accessible, pour en faire une solution viable et évolutive.
Par Martin Lesund, responsable des produits techniques chez Nordic Semiconductor
Selon le McKinsey Global Institute, un cabinet d’analyse économique, d’ici 2030 l’IoT pourrait représenter une valeur de 5 500 à 12 600 milliards de dollars dans le monde. Ce chiffre comprend la valeur captée par les consommateurs de produits et services IoT, dont une part significative représentera ce qu’on appelle les applications d’IoT massif.
Si l’IoT traditionnel peut aussi bien renvoyer à un seul appareil connecté qu’à des déploiements à une échelle locale, l’IoT massif désigne des réseaux constitués de dizaines de milliers, voire de millions, d’appareils au kilomètre carré. Ces déploiements à grande échelle libèrent la vraie puissance de l’IoT, permettant des applications comme la surveillance des cultures ou le suivi du bétail dans le domaine agricole, la gestion du trafic, des feux de circulation, des déchets, des énergies distribuées en réseau, des transports publics et autres services offerts par les villes intelligentes, la surveillance des infrastructures IoT industrielles, voire des efforts de durabilité sur le plan environnemental.
Comme plusieurs milliards de ces appareils sont connectés, le potentiel est immense tant sur le plan de l’analyse de données, que de l’automatisation, de l’efficacité énergétique ou des possibilités IA.
Le futur cellulaire de l’IoT
Pour atteindre ce potentiel, l’IoT massif doit être basé sur une technologie de mise en réseau capable d’évolutivité et de polyvalence, et dont la connectivité peut couvrir les très grandes distances impliquées. De plus, si certains cas d’utilisation peuvent ne concerner que la liaison ascendante pour des raisons de gestion de l’alimentation, de nombreuses autres applications nécessitent une communication bidirectionnelle de bout en bout, sans l’architecture traditionnelle à trois couches (capteur, passerelle et cloud). Les passerelles, à cette échelle, sont un obstacle à l’évolutivité et à la simplicité requises par ces déploiements massifs, et entraînent une complexité au niveau opérationnel, une latence potentielle, des problèmes de fiabilité ainsi que des coûts significatifs.
Offrant une couverture totale, une connectivité évolutive et une interopérabilité basée sur des normes, l’IoT cellulaire, en particulier LTE-M et NB-IoT, répond à tous ces critères haut la main. Plutôt que d’étendre la connectivité des appareils à l’aide de passerelles, l’IoT cellulaire étend la couverture du réseau. Selon le cabinet d’analyses Statista, les technologies NB-IoT et LTE-M, représentent d’ores et déjà 47 % du marché LPWAN (Low Power Wide Area Network)[2]. Cette technologie constitue donc une solution LPWAN adaptée à une connectivité longue distance sécurisée et fiable et une partie essentielle de l’IoT.
Cependant, malgré l’adhésion des industriels, l’IoT cellulaire a toujours été complexe à mettre en œuvre, à déployer et à entretenir, en raison de la nature contraignante des appareils eux-mêmes. Étant donné l’échelle à laquelle ils sont déployés, les nœuds terminaux sont sensibles aux coûts, limités sur le plan de l’alimentation et doivent permettre une maintenance et une gestion aisées.
Toutefois, ces difficultés ne font que mettre en lumière le vrai problème intrinsèque au développement et au déploiement de l’IoT cellulaire : la fragmentation.
Un paysage complexe
L’écosystème IoT est complexe. De la puce au cloud, le nombre d’acteurs et de variables en jeu peut paralyser les développeurs et les sociétés qui essaient d’apporter de nouvelles solutions au marché.
Rien qu’au niveau de la conception du produit, la chaîne d’approvisionnement est déjà incroyablement complexe. En effet, le module cellulaire est fourni par une société donnée, tandis qu’une autre fabrique le modem, qu’une troisième s’occupe du microprocesseur et qu’une dernière traite la gestion de l’alimentation. Cette fragmentation non seulement complexifie le système et augmente les coûts, mais elle peut aussi avoir un impact sur la consommation énergétique (car les différents composants ne sont pas optimisés pour fonctionner ensemble).
De leur côté, les développeurs peuvent être perdus et ne pas savoir vers qui se tourner pour obtenir des outils ou une aide technique. Cette complexité reste identique pour les autres étapes du processus de développement, depuis le middleware de connectivité, aux fournisseurs de services de cloud, en passant par les plateformes de gestion des appareils et la sécurité.
En effet, le déploiement et la maintenance d’une flotte de produits IoT cellulaire à cette échelle exige des infrastructures spécialisées pour maintenir le même niveau de performances tout au long de la durée de vie en service du produit IoT, grâce à une surveillance et à une maintenance régulières. Par exemple, pour la réalisation de diagnostics et de mises à jour (configurations, de sécurité, logiciels et firmwares à distance). Il y aura également des moments où les dispositifs IoT tomberont en panne et nécessiteront une résolution du problème et une réparation. Bref, cela nécessite une plateforme numérique à la fois solide et performante s’intégrant intuitivement au sein d’une série d’étapes.
Une solution unique
Il existe une solution claire et simple à tout ceci : il faut consolider et simplifier l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement et les étapes du développement pour n’avoir qu’un seul fournisseur de solutions pour l’ensemble des étapes.
En accédant à une puce IoT cellulaire, à un logiciel, à des outils de développement et à des services d’ingénierie à travers une seule et unique entreprise, comme Nordic Semiconductor, les développeurs peuvent économiser un temps considérable, tout comme de l’argent, des ressources d’ingénierie, ainsi que la frustration induite par les chaînes d’approvisionnement fragmentées traditionnelles. Les fournisseurs de puces commercialisent dorénavant des solutions complètes de type SiP (System-in-Package), comme la série nRF91, conçues expressément pour l’IoT cellulaire et les réseaux non terrestres (NTN, Non-Terrestrial Networks). Ces SiP très faible consommation contiennent les puces silicium adéquates, le ou les processeur(s) et le modem d’application, ainsi que toutes les fonctionnalités de sécurité, mémoire et connectivité nécessaires pour développer les produits.
Autre avantage de ce modèle : les développeurs ne travaillent qu’avec un seul kit de développement logiciel (SDK), ce qui facilite encore le processus de développement. Tout ceci est complété par des outils de développement supplémentaires servant par exemple à optimiser la consommation énergétique ou à évaluer, surveiller et déboguer la connectivité réseau.
Mais cela ne s’arrête pas là. Les véritables fournisseurs de bout en bout proposent également des services de gestion du cycle de vie basés dans le cloud, comme les services nRF Cloud de Nordic via la plateforme Memfault. Cette plateforme de service cloud est optimisée pour fonctionner avec les solutions IoT sans fil très faible consommation de Nordic et permet une gestion des composants IoT faible consommation ultra sécurisée et flexible, transformant totalement la façon dont les produits connectés sont créés, déployés et mis à niveau. Grâce à des fonctions intégrées d’observabilité, de gestion des appareils et de services de localisation pré-intégrés, les développeurs bénéficient d’une visibilité et d’un contrôle instantanés de la puce au cloud, sans perdre de temps à créer une infrastructure cloud personnalisée. Ainsi les développeurs peuvent surveiller le comportement des appareils dans le monde réel, prioriser les correctifs en fonction des données et déployer les mises à jour en toute sécurité, ce qui raccourcit les cycles de débogage, améliore la qualité produit en production et renforce sa sécurité tout au long de la durée du cycle de vie. Tout ceci permet un processus de développement et de déploiement simplifié, avec la possibilité de répondre à des exigences en constante évolution ainsi que de gérer la complexité logicielle croissante.
- Références
1. https://www.mckinsey.com/capabilities/mckinsey-digital/our-insights/iot-value-set-to-accelerate-through-2030-where-and-how-to-capture-it
2. https://www.statista.com/statistics/1244778/lpwa-market-share-by-technology/ - A propos de l’auteur
Martin Lesund est responsable des produits techniques pour l’IoT cellulaire chez Nordic Semiconductor. Il est titulaire d’un Master of Science en génie électrique délivré par l’Université de sciences et technologie de Norvège. Avant de prendre ses fonctions actuelles, il a été pendant trois ans ingénieur d’application au département de support technique de Nordic, et y était spécialisé dans les composants de la série nRF91, le SDK nRF Connect et l’IoT cellulaire. Actuellement, Martin Lesund aide les clients de Nordic à optimiser leurs solutions IoT cellulaires pour de nouvelles applications.
