Qu’est-ce que le réseau sans fil sub-GHz?

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Qu’est-ce que le réseau sans fil sub-GHz?


La plate-forme Thingsquare IoT prend en charge la mise en réseau IPv6 sans fil à la fois dans la bande 2,4 GHz et dans la bande sub-GHz.

Mais que signifie un réseau sans fil sub-GHz?

Dans cet article, nous examinons les différents aspects du réseau sous-GHz qui le distinguent parmi ses technologies concurrentes WiFi et Bluetooth:

Cela vient au prix d’une vitesse de transmission plus lente.

La norme la plus couramment utilisée pour les radios par paquets sous-GHz est IEEE 802.15.4g.

En termes de matériel, il existe plusieurs solutions à puce unique disponibles avec un prix inférieur à 3 $ USD pour les commandes de 1000 unités.

Fréquence – la physique

Le réseau sous-GHz tire son nom du fait que la fréquence radio est inférieure à 1 GHz. Mais dans la plupart des cas, la fréquence n’est pas importante pour la compréhension du réseau sous-GHz. La seule chose à savoir est que la fréquence réelle est différente dans différentes parties du monde.

Contrairement au WiFi et au Bluetooth, qui utilisent tous les deux la même bande 2,4 GHz partout dans le monde, les bandes de fréquences utilisées pour les réseaux sous-GHz sont différentes dans différentes parties du monde. Ceci est dû à des raisons historiques autour de la régulation des bandes de fréquences. Les Amériques, la plupart de l’Asie et l’Océanie utilisent 915 MHz comme fréquence centrale, tandis que l’Europe, l’Afrique et d’autres régions d’Asie utilisent 868 MHz.

Les réglementations pour les deux régions de fréquences sont légèrement différentes mais partagent de nombreuses similitudes. Un émetteur ne peut pas utiliser le canal sans vérifier si quelqu’un d’autre l’utilise en premier. Et une transmission peut ne pas durer trop longtemps sur une seule fréquence.

Thingsquare utilise le saut de canal à la fois pour se conformer à la réglementation et pour éviter les interférences provenant d’autres communications sur les mêmes fréquences. Avec le saut de canal, chaque réseau se synchronisera et changera rapidement de fréquences afin que les communications interférentes ne soient pas perturbées.

Gamme

La portée du réseau sous-GHz est plus longue que le WiFi et le Bluetooth, étant donné les mêmes antennes et la même puissance de transmission. Cela est dû au fait que les fréquences radio plus basses des réseaux sous-GHz ne sont pas absorbées par la matière physique autant que les signaux 2,4 GHz.

La portée typique d’un émetteur WiFi peut aller jusqu’à 50 mètres (150 pieds) à l’intérieur et 100 mètres (300 pieds) à l’extérieur. Bluetooth a une portée plus courte et ne passera généralement que 10 mètres (30 pieds) à l’intérieur.

En revanche, le réseau sous-GHz peut facilement atteindre plusieurs centaines de mètres à l’intérieur et, selon les conditions, plusieurs kilomètres (miles) à l’extérieur.

Une autre raison de la portée plus longue pour les sous-GHz est qu’elle fonctionne généralement à une vitesse inférieure à celle du WiFi et du Bluetooth. Dans la plateforme Thingsquare, nous utilisons une vitesse de données brutes de 50 kbit / seconde, ce qui nous donne la plage indiquée ci-dessus. En théorie, il est possible de réduire encore plus la vitesse pour obtenir une portée plus longue, mais nous avons trouvé que 50 kbit / seconde était un bon compromis entre vitesse et portée.

La longue portée fait des réseaux sous-GHz une bonne technologie à utiliser pour les applications Internet des objets. Dans les systèmes IoT, le débit binaire brut n’est pas un problème majeur, car les données envoyées sont relativement petites.

Élargissez automatiquement la portée grâce au réseau maillé

Pour étendre davantage la portée du réseau sub-GHz, nous utilisons une technique appelée réseau maillé IPv6 dans la plate-forme Thingsquare.

Un réseau IoT maillé IPv6 sans fil à l'état sauvage



Avec le réseau maillé, le réseau peut être étendu simplement en ajoutant plus de nœuds au réseau. Le réseau découvrira automatiquement le moyen d’atteindre chaque nœud du réseau. Et si les nœuds changent de position, le réseau mettra à jour ses routes. Ceci est fait par un protocole réseau appelé RPL.

Le réseautage maillé nous permet de construire des réseaux extrêmement vastes, où les itinéraires peuvent passer par de nombreux sauts pour couvrir sa zone.

Puissance

La consommation électrique d’une puce radio sub-GHz est similaire à celle des équivalents 2,4 GHz comparables. Mais les puces radio sous-GHz utilisent généralement moins d’énergie que les puces WiFi ou Bluetooth.

La consommation d’énergie des puces radio de faible puissance n’est, de manière assez surprenante, pas dominée par la puissance de transmission radio. Au contraire, la plus grande quantité d’énergie est consommée par les parties du circuit qui sont responsables du codage et du décodage du signal radio. Cela signifie que la radio consomme presque autant d’énergie en mode réception que lors de la transmission d’un signal.

L’émetteur-récepteur radio doit être complètement éteint pour obtenir un fonctionnement à faible puissance. Il ne suffit pas de le régler sur un mode d’écoute.

C’est un aspect critique de la fabrication d’un nœud radio fonctionnant sur batteries. L’appareil doit être complètement éteint à moins qu’il ne soit prêt à recevoir un paquet.

Pour réaliser un réseau maillé dans ces conditions, les routeurs maillés doivent exécuter un mécanisme de réveil spécial qui ne maintient la radio allumée que très brièvement lors de l’écoute d’un paquet entrant et l’éteint à nouveau après l’envoi de son paquet.

Matériel

Il existe plusieurs solutions monopuce pour les réseaux sub-GHz.

Les puces que nous utilisons le plus fréquemment chez Thingsquare sont les CC1310, CC1350, et CC1352 de Texas Instruments. Ces puces contiennent une radio sub-GHz ainsi que BRAS Noyau de microprocesseur Cortex-M3 sur la même puce.

La radio sur le CC1350 et CC1352 peuvent en outre être transformées en radio Bluetooth, ce qui la rend extrêmement polyvalente. Dans la plate-forme Thingsquare, nous utilisons les capacités Bluetooth pour annoncer en toute sécurité les appareils à proximité. Ces annonces peuvent être captées par les smartphones à proximité, qui les décrypte et identifie ainsi leur présence.

Les solutions monopuce sub-GHz de Texas Instruments ont un coût inférieur à 3 $ USD, et il existe plusieurs modules prêts à l’emploi avec des antennes intégrées.

Conclusions

Le réseau sub-GHz a une portée plus longue et une consommation d’énergie inférieure à celle des protocoles WiFi et Bluetooth plus connus. Contrairement au WiFi et au Bluetooth, qui fonctionnent tous deux sur la bande 2,4 GHz, le sub-GHz fonctionne sur les bandes 868 MHz ou 915 MHz, selon l’endroit où ils circulent dans le monde.

En raison de la longue portée et de la faible consommation d’énergie, la mise en réseau sous-GHz est particulièrement bien adaptée aux applications Internet des objets. Les solutions monopuce pour les réseaux sous-GHz sont largement disponibles à faible coût.