- Parmi les techniques de communication sans fil existantes sur le marché, Bluetooth, Wi-Fi LoRaWAN et les réseaux cellulaires tels que la 5G répondent aux exigences de certaines applications industrielles.
- Ces technologies présentent toutefois leurs propres avantages et inconvénients selon l’application visée.
- Il faut garder à l’esprit que la transmission sans fil ne sera jamais équivalente à la transmission par câble. Si l’application réclame le respect d’exigences strictes en matière de synchronisation et de latence, la transmission sans-fil peut ne pas être une option viable.
Le Wi-Fi, une technologie bien établie
La technologie Wi-Fi est spécifiée par la série des normes IEEE 802.11. La norme actuelle IEEE 802.11ax dite également Wi-Fi 6(E) promet des vitesses de transmission allant jusqu’à 11 Gbit/s alors que lors du lancement du Wi-Fi en 1999, le débit maximal ne pouvait guère dépasser 2 Mbit/s.
Le Wi-Fi, qui est bien établi, offre un débit élevé et convient bien aux applications mobiles. Il fonctionne sur des bandes de fréquences sans licence. Ce qui signifie que l’installation de transmission sans fil peut coexister avec d’autres. Le Wi-Fi est également semi-duplex. Toutes les stations doivent donc attendre leur tour pour émettre, y compris les points d’accès.
5G : des réseaux publics aux réseaux privés
Les technologies de communication cellulaire (4G ou 5G) peuvent fournir la même connectivité que le Wi-Fi, mais elles fonctionnent sur des bandes de fréquences sous licence, gérées à partir du réseau central. La principale différence avec le Wi-Fi est que la connectivité n’est jamais perdue lorsqu’on passe d’une cellule à l’autre. La 5G permet d’obtenir un temps de latence très faible et constant, ce qui est essentiel pour les applications critiques.
Avec la 5G, il est possible de mettre en place un réseau privé, de manière à remplir toutes les conditions pour une connexion sans fil dans les applications mobiles ou extrêmement flexibles qui peuvent s’appuyer sur plusieurs caractéristiques telles que des temps de latence courts (Ultra-Reliable Low-Latency Communication, URLLC), une densité de connexions élevée (Massive machine type communication, mMTC) et une grande largeur de bande (enhanced Mobile Broadband, eMBB).
Selon la version 15 du 3GPP, la latence en 5G est au mieux de 10 millisecondes, mais avec l’optimisation de l’URLLC dans la version 16, l’objectif est de une milliseconde. L’URLLC promet également une sécurité de bout en bout et une fiabilité des communications sans fil pouvant atteindre 99,999 %. De plus, la version 16 va permettre l’intégration de TSN (Time-Sensitive Networking) afin de garantir les temps de transactions de données. Ces fonctionnalités vont permettre de mettre en place des connexions sans fil pour des applications critiques et de permettre à des capteurs et des actionneurs de communiquer en temps réel par voie radio avec un automate.
Les technologies 5G et le Wi-Fi 6 ont la particularité de fournir des taux de transfert de données élevés, une faible latence et la prise en charge d’une grande densité d’appareils. La 5G offre en outre des fonctions fiables et sécurisées supplémentaires, telles que le découpage du réseau et la possibilité de déployer des réseaux privés, afin de protéger les données sensibles.
Bluetooth : configuration aisée, portée limitée
La technologie Bluetooth se distingue par sa facilité d’utilisation et de configuration. Il suffit de mettre en marche les appareils compatibles Bluetooth pour qu’ils se connectent automatiquement. La version Bluetooth Low Energy permet de consommer moitié moins d’énergie. Ce qui permet une utilisation prolongée des batteries des appareils.
Bluetooth présente cependant des limites en termes de largeur de bande et de stabilité. Du fait du manque de maîtrise de la gestion des canaux dû à la technique dite de Frequence hopping, elle ne convient pas très bien aux applications avec de multiples communications ni aux applications multi-services.
Bluetooth offre une portée allant jusqu’à 10 mètres et un débit limité à plusieurs Mbit/s à quelques dizaines de Mbits/ s mais résiste mieux aux interférences RF à bande étroite grâce à la technologie de saut de fréquence adaptative. Bluetooth ne supporte pas nativement l’itinérance. Il est donc plus adapté aux communications point à point, en remplaçant par exemple un câble. Il peut également être utilisé pour des applications nomades, où l’on peut accepter une perte de connectivité pendant le déplacement d’un endroit à l’autre.
Réseaux étendus à faible consommation
Alors que de plus en plus d’appareils IoT, tels que les capteurs, contribuent à la collecte de données à distance, les réseaux étendus à faible consommation (LPWAN pour Low Power Wide Area Network) tel que LoRa fournissent la portée nécessaire aux communications sans fil sur plusieurs kilomètres tout en consommant un minimum d’énergie, permettant ainsi à la batterie des appareils IoT d’offrir une autonomie de plusieurs années. LoRa est notamment conçue pour que des capteurs envoient peu fréquemment (quelques fois par jour ou par heure) une petite quantité de données sur quelques kilomètres de distance.
