Le nom complet de la technologie NB-IoT est « Narrow Band-Internet of Things » (Internet des objets à bande étroite). Il s’agit d’une technologie de l’Internet des objets à bande étroite reposant sur les réseaux cellulaires. Elle est axée sur les réseaux étendus à faible consommation d’énergie et prend en charge les connexions de données cellulaires des appareils de l’Internet des objets au sein de réseaux étendus. Elle peut être déployée directement sur les réseaux LTE et permet de réduire les coûts. Grâce à ses coûts de déploiement réduits et à la facilité de ses mises à niveau, cette technologie IoT peut être largement utilisée à travers le monde. Ses caractéristiques peuvent être résumées comme suit : large couverture, faible consommation d'énergie, faible coût, grand nombre de connexions, etc.
La technologie NB-IoT repose sur la norme internationale définie par l'organisation 3GPP et peut être déployée à l'échelle mondiale. Fonctionnant sur des bandes de fréquences sous licence, la technologie NB-IoT est le fruit des efforts conjoints des opérateurs de télécommunications, des fabricants d'équipements de communication et des concepteurs de puces. À ses débuts, Huawei et Vodafone dominaient la technologie NB-M2M, Qualcomm et d’autres acteurs dominaient conjointement la technologie NB-CIOT, tandis que MTK et d’autres dominaient la technologie NB-LTE. Parmi celles-ci, il existe de grandes différences entre le NB-LTE et le NB-CIOT, et la mise à niveau des terminaux ne peut se faire en douceur ; les stations de base non standard associées présentent également un risque de déconnexion du réseau. Enfin, en partant d’une vision d’ensemble, nous avons intégré les technologies NB-CIOT, NB-LTE et d’autres technologies connexes, pour aboutir à la norme internationale NB-IoT. L’achèvement de ce travail de normalisation a permis aux opérateurs du monde entier de disposer d’un protocole propriétaire pour l’Internet des objets fondé sur la normalisation. Cela marque également l’entrée du NB-IoT dans une phase de commercialisation modulaire. Que ce soit pendant la période précédant la commercialisation de la 5G ou après celle-ci, le marché du NB-IoT offrira de nombreuses opportunités, avec des coûts réduits et des débits modestes.
Comment mettre en place l'Internet des objets
1. Fonctionnement autonome
Il est adapté à une utilisation dans la bande de fréquences GSM. La largeur de bande des canaux GSM est de 200 kHz, ce qui laisse juste assez de place pour la largeur de bande de 180 kHz du NB-IoT, avec un intervalle de garde de 10 kHz de chaque côté.
2. Fonctionnement en bande de garde
Exploiter les blocs de ressources inutilisés d'une bande passante de 180 kHz dans la bande de garde périphérique du réseau LTE.
3. Fonctionnement en bande
Utilisez tous les blocs de ressources situés au milieu de la porteuse LTE.
Le NB-IoT occupe une bande passante de 180 kHz, ce qui correspond à la bande passante d'un bloc de ressources dans la structure de trame LTE. Par conséquent, les trois méthodes de déploiement mentionnées ci-dessus sont possibles.
Composition du réseau NB-IoT
1. Réseau central
Afin de transmettre des données IoT aux applications, l'Internet des objets cellulaire (CIoT) définit deux solutions d'optimisation dans l'EPS : il s'agit des solutions suivantes :
Optimisation des fonctions du plan utilisateur de l'EPS CIoT (Optimisation du plan utilisateur de l'EPS CIoT)
Optimisation des fonctions du plan de contrôle CIoT EPS (Optimisation du plan de contrôle CIoT EPS)
Pour l'optimisation des fonctions du plan utilisateur de l'EPS CIoT, le mode de transmission des données IoT est identique à celui du trafic de données traditionnel. Les données sont acheminées sur le support sans fil et transmises du SGW au PGW, puis au serveur d’application. Par conséquent, ce schéma entraîne une surcharge supplémentaire lors de l’établissement de la connexion, mais présente l’avantage d’une transmission plus rapide de la séquence de paquets. Cette solution prend en charge la transmission de données IP et non IP.
Pour l'optimisation de la fonction du plan de contrôle CIoT EPS, les données de liaison montante sont transmises depuis l'eNB (CIoT RAN) vers le MME, où le chemin de transmission se divise en deux branches : soit via le SGW vers le PGW, puis vers le serveur d’application, soit via le SCEF (Service Capability Exposure Function) connecté au serveur d’application (CIoT Services), qui ne prend en charge que le transfert de données non IP. Le chemin de transmission des données en liaison descendante est identique, mais dans le sens inverse. Cette solution est particulièrement adaptée à la transmission de petits paquets de données peu fréquents.
2. Réseau d'accès
L'architecture du réseau d'accès du NB-IoT est identique à celle du LTE.
3. Bande de fréquences
Le NB-IoT utilise les bandes de fréquences définies par la norme LTE, et la version 13 spécifie 14 bandes de fréquences pour le NB-IoT.
Scénarios d'application du NB-IoT
À mesure que la technologie de l'Internet des objets continue de mûrir et que son déploiement commercial se poursuit, divers cas d'application basés sur la technologie NB-IoT ont progressivement vu le jour dans différents domaines, grâce à ses caractéristiques propres. Dans le cadre du concept de « villes intelligentes », la technologie NB-IoT joue également un rôle important.
1. Éclairage public intelligent
Chaque lampadaire de la ville devrait être contrôlé par un dispositif automatisé, doté de fonctions telles que la régulation de l'intensité lumineuse en fonction de l'environnement, la commande à distance, la surveillance des paramètres et la détection des dysfonctionnements. Grâce à ce système d'éclairage public intelligent, il est possible de mettre en œuvre des fonctions telles que la commande multipoint, la collecte de données et la gestion d'autres nœuds dynamiques, ce qui permet de réduire la consommation énergétique globale de l'éclairage public urbain, d'économiser des ressources humaines et matérielles, et de diminuer les coûts de maintenance.
2. Compteur intelligent
La technologie NB-IoT favorisera l'évolution rapide des compteurs intelligents. Ces compteurs intelligents ne nécessitent aucun maillon intermédiaire dans la transmission des données. Elles sont transmises directement du compteur à la plateforme de données. L’ensemble du traitement s’effectue entièrement sur le serveur backend, ce qui facilite le contrôle direct et la tarification différenciée. L’élément clé réside dans le fait que le NB-IoT est un réseau opérationnel reposant sur les opérateurs. Son signal est plus stable et plus fiable que celui des réseaux sans fil de petite portée. Sa consommation d’énergie est également plus faible.
3. Couvercle de regard intelligent
Grâce à son équipement de surveillance intelligent intégré, la plateforme est capable de surveiller en temps réel l'état d'ouverture et de fermeture des couvercles de regards, la présence d'eau sur la chaussée au-dessus du regard ainsi que les niveaux d'eau sous celui-ci, et d'effectuer une analyse dynamique. Dès qu’une anomalie ou un danger survient, comme l’ouverture accidentelle d’une couvercle de regard ou le dépassement de la valeur d’alerte du niveau d’eau souterrain, etc., la plateforme envoie automatiquement une alerte au personnel de gestion afin qu’il puisse localiser rapidement le regard concerné et intervenir à temps pour prévenir tout accident. De plus, afin de protéger efficacement les équipements de surveillance, chaque couvercle de regard intelligent est également équipé d’une serrure intelligente, qui ne peut être ouverte par des personnes non autorisées.
4. Bâtiments intelligents : serrures intelligentes
Grâce à la “ plateforme cloud de serrures intelligentes NB-IoT basée sur le big data ”, elle résout efficacement de nombreuses difficultés et points sensibles liés à la gestion des appartements. Les locataires peuvent saisir leurs informations d’identité personnelles et leurs empreintes digitales en une seule fois lors de leur emménagement ; la plateforme cloud utilise ensuite le réseau NB-IoT et un algorithme de chiffrement pour transmettre ces données à la serrure intelligente correspondant au contrat de location. Le locataire peut déverrouiller la serrure à l’aide de sa carte d’identité et de son empreinte digitale ; l’historique des déverrouillages est synchronisé avec la plateforme cloud pour une gestion optimisée. La plateforme cloud fournit également divers outils d’analyse intelligente et de visualisation des mégadonnées, permettant aux gestionnaires de gérer rapidement l’ensemble de leurs biens immobiliers à distance.
Le secteur des applications des solutions NB-IoT et des projets NB est devenu une tendance mondiale et suscite un intérêt croissant de la part d’un nombre toujours plus important de fabricants de modules et de concepteurs de solutions. À l’avenir, il continuera à se développer dans les domaines des villes intelligentes, des transports intelligents, de l’Internet des objets respectueux de l’environnement et de l’Internet des objets agricole ; il démontrera également son potentiel dans le domaine de l’Internet des objets dédié à la protection contre les incendies, ainsi que dans d’autres secteurs.
