Protocole LoRa : ce que vous devez savoir

L’acronyme LoRa désigne un réseau étendu à longue portée (« Long Range Radio »). LoRa contient seulement certaines sous-couches du modèle ISO (Link Layer).

LoRaWAN inclue les autres couches de modèle ISO (network layers). Ce réseau fait partie d’une catégorie bien spécifique des réseaux LPWAN («Low Power Wide Area Network » : réseau faible consommation à longue portée).

C’est une norme bien connue qui franchit une distance incroyable. La technologie LoRa est simple à mettre en œuvre et ne nécessite qu’un microcontrôleur à faible encombrement. La pénétration dans le mur est parmi les meilleures, ce qui en fait le réseau le plus populaire pour de nombreux capteurs disponibles.

Le déploiement de la technologie LoRa est apprécié pour :

• Dispose d’une longue portée de 1 km à 10 km (dans certains cas)
• Est démocratisé, le réseau peut être partagé avec plusieurs applications
• Réseau sécurisé : 128bit interconnecté et crypté de bout en bout (« end-to-end encrypted »)
• Économe en énergie : ce réseau peut durer des années sur une batterie

10 choses à attendre lors de l’utilisation de la technologie LoRa pour votre projet de réseau :

1. Il ne prend pas en charge le maillage (« Mesh ») :
   Bien qu’il soit de longue portée, il n’est pas possible d’étendre le réseau avec d’autres nœuds et d’accroitre la distance ou de passer au-dessus d’obstacle géographique en utilisant les autres nœuds comme des répéteurs (comme XBee, Wirepas, Bluetooth 5 Mesh). Il a été conçu sur la base du concept original d’ALOA 1971.
2. Il est lent :
   La vitesse à laquelle vous pouvez envoyer des données est particulièrement faible, ce qui la rend adaptée aux petits paquets de données :

• 250bps -11000bps
• ou 25Byte/s – 1100Byte / s
• ou 0,025KB/s, à 1,1KB /s

Ce réseau est bien adapté pour les commandes de contrôles et des pour de la collecte ponctuelle de statuts. Il est en revanche non recommandé pour de la surveillance fréquente, pour gérer des données étendues ou un historique de log.

3. Pas de mise à jour logicielle OTA (“Over The Air”)
   Avec ce réseau il est difficile de mettre à jour un appareil une fois déployé. Le module LoRa prend en charge la mise à jour du micrologiciel sur le réseau, mais la mise à niveau du micrologiciel OTA dans LoRa n’est pas très pratique, voire impossible en réalité pour un réseau de 10 appareils (débit limité). La situation est pire si la mise à jour est volumineuse.
4. Aucun support de “broadcast”, par contre :
   La multidiffusion (« multicast ») ne peut être effectuée sur la base d’un concept de piratage (les « hackers » qui essaient de le pirater, piratent la pile de protocoles!).
5. Il possède une mécanique pour limiter le nombre de paquets :
   Un appareil peut transmettre pas période de temps. C’est un principe utile pour laisser à chaque nœud la possibilité de communiqué dans une période de temps acceptable. Un nœud ne peut monopoliser la bande passante. Cela peut devenir peu flexible pour plusieurs applications
6. Il ne dispose pas de la même fréquence dans tous les pays :
   Certains appareils ne fonctionneront pas dans tous les écosystèmes.
7. Dans la pratique, on rapporte une faible probabilité d’une transmission réussie (14%) plus le réseau devient grand;
8. Une méthode de saut de canal pseudo-aléatoire (hoping) est utilisée de manière native dans LoRaWAN, le but étant :
   Distribuer les transmissions sur le lot de canaux disponibles (« available pool »), réduisant ainsi la probabilité de collision. Cependant cette méthode ne peut pas répondre aux exigences de trafic en cas de contraintes de latence, de « gigue » ou de fiabilité.
9.  La géolocalisation des nœuds est au stade de la recherche;
10. La prolifération des technologies LPWAN ouvertes, cause donc un risque de surcharger le réseau utilitaire avec des nœuds inconnus ou non-utilitaire.

Quels sont les cas pour lesquels LoRa ne convient pas ?

• Données en temps réel (« Realtime data ») : vous ne pouvez envoyer que de petits paquets par nœud par période de temps
• Transfer de voix ou de d’images (considérez le GPRS/3G/LTE)
• Contrôle des lumières dans votre maison (considerez ZigBee ou BlueTooth)
• Envoi de photos (considérez votre WiFi ou un type de connexion cellulaire)
• Backend Ville Intelligente (considérez XBEE Pro ou WirePas)

Quels sont les cas où LoRa convient ?

• Faible densité des nœuds et longue portée : pas de mise à jour et pas d’infrastructure de mise à jour de sécurité
• Lorsque qu’on désire faire cohabiter ce nœud sur un réseau LoRa existant
• Lorsqu’un besoin est exprimé pour la pénétration du signal dans un bâtiment