Construire une architecture LoRaWAN 100% made in france

1- Introduction

L’internet des objets (IoT) tisse sa toile, promettant de connecter un nombre faramineux d’appareils intelligents à travers le monde. La France, en tant que nation à l’avant-garde de l’innovation technologique, ne veut pas rater le coche de cette révolution. Mais comment garantir la sécurité de ces communications alors que les appareils ont une puissance de calcul limitée et que les données transmises peuvent être sensibles ?

C’est là qu’entre en jeu LoRaWAN, une technologie LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) prometteuse qui se distingue par sa longue portée et sa faible consommation d’énergie. Cependant, la sécurité de LoRaWAN suscite des inquiétudes, en particulier dans les environnements où un grand nombre d’appareils sont connectés.

Dans cet article, nous allons explorer les contours d’une architecture LoRaWAN ultra-sécurisée, 100% conçue sur le sol français.

2- Que sont LoRa et LoRaWAN ?

Imaginez un réseau invisible reliant des milliards d’objets connectés, disséminés sur de vastes zones géographiques. C’est la promesse de LoRaWAN, une technologie clé de l’Internet des Objets (IoT).

LoRaWAN est un protocole de réseau LPWA (Low Power Wide Area) conçu pour connecter des appareils à piles à internet sur des distances importantes, à l’échelle régionale, nationale, voire mondiale. Il répond ainsi aux besoins cruciaux de l’IoT en garantissant une communication bidirectionnelle, une sécurité de bout en bout, la mobilité des objets connectés et même des services de localisation.

Mais LoRaWAN ne fonctionne pas seul. Il s’appuie sur une technique de modulation radio appelée LoRa (Long Range). LoRa, brevetée, permet de coder les données sur les ondes radio en utilisant la technologie dite à spectre étalé par chirp. Cette technique permet d’atteindre une portée importante tout en limitant la consommation d’énergie.

On peut donc résumer le fonctionnement de ce duo ainsi :

• LoRa est la couche physique matérielle qui se charge d’encoder et de transmettre les données sur de longues distances grâce à une modulation radio particulière.
• LoRaWAN est la couche logicielle, le protocole qui gère le réseau et la communication entre les appareils connectés (appelés nœuds finaux) et les passerelles LoRaWAN qui relaient les informations vers internet. En quelque sorte, LoRaWAN est le chef d’orchestre qui contrôle le fonctionnement de la couche matérielle LoRa.

3- Architecture d’un réseau LoRaWAN

Un réseau LoRaWAN repose sur quatre composants clés qui travaillent de concert pour connecter vos objets au monde numérique :

1. Noeuds finaux (End Nodes) : Ce sont les acteurs de terrain ! Il s’agit de vos appareils et capteurs connectés, souvent alimentés par batterie. Ils transmettent ou reçoivent sans fil des données modulées par LoRa vers et depuis la passerelle.
2. Passerelles (Gateways) : Considérez-les comme les tours de téléphonie de l’IoT. Les passerelles LoRa collectent les données de plusieurs nœuds finaux et les acheminent vers le serveur réseau. Elles peuvent également fonctionner en sens inverse, envoyant des données du serveur réseau vers les appareils. Situées au cœur de l’architecture LoRaWAN, les passerelles constituent l’épine dorsale de la topologie en étoile du réseau.
3. Serveur réseau (Network Server) : C’est le cerveau de l’opération. Le logiciel du serveur réseau gère l’ensemble du réseau LoRaWAN, en s’occupant de l’échange de données, de l’autorisation des capteurs et de bien d’autres tâches encore.
4. Serveur d’application (Application Server) : Ces serveurs hébergent les logiciels chargés de traiter les données applicatives de manière sécurisée. C’est là que les informations collectées par vos appareils prennent vie et sont transformées en informations exploitables pour votre application.

 

4- Comment communique un réseau LoRaWAN ?

Imaginez des milliers d’appareils connectés qui envoient des messages sans fil. Dans un réseau LoRaWAN, c’est un peu le bazar au départ ! Les appareils (appelés nœuds finaux) diffusent leurs données en même temps (méthode ALOHA) et espèrent être entendus par une ou plusieurs passerelles à portée.

Heureusement, il y a un système pour gérer ce trafic :

• Diffusion et filtrage : Les nœuds finaux envoient leurs messages à l’aveugle, captés par toutes les passerelles environnantes. Chaque passerelle, elle, ne travaille qu’avec un serveur réseau spécifique. Elle filtre donc les messages et ne transfère que ceux destinés à son serveur associé.
• Redondance et sélection : Un même message peut être reçu par plusieurs passerelles. Le serveur réseau, intelligent, trie et conserve la meilleure version.
• Communication ciblée : Pour répondre à un appareil, le serveur choisit la passerelle la plus efficace. Le message, lui, est diffusé par la passerelle, mais seuls les destinataires ciblés (un nœud final précis ou un groupe d’appareils en multidiffusion) peuvent le décoder.
• Vers le cloud : Les applications connectées aux nœuds finaux communiquent via le serveur réseau. Ce dernier les relie à un ou plusieurs serveurs d’application dans le cloud, comme des tableaux de bord, des systèmes de journalisation ou des solutions logicielles propriétaires. Chaque nœud final échange des messages sur des ports différents pour dialoguer avec le serveur d’application qui lui est assigné.

5- Netmore : Un fournisseur de serveurs réseau LoRaWAN fiable pour une architecture 100% française

Dans le cadre de la construction d’une architecture LoRaWAN 100% française, Netmore se distingue comme un choix de premier plan pour les serveurs de réseau. Ce fournisseur suédois, doté d’une présence croissante en France, offre une solution complète et fiable pour répondre aux exigences des projets IoT ambitieux.

Un acteur en pleine expansion sur le marché français

Le 15 novembre 2023, Netmore a franchi une étape importante en reprenant les actifs LoRaWAN d’Objenious auprès de Bouygues Telecom. Cette acquisition renforce considérablement sa position sur le marché français, lui permettant d’étendre sa couverture et d’offrir un service encore plus complet à ses clients. Il est important de noter que la migration définitive des clients Objenious vers le réseau Netmore est prévue pour le 31 décembre 2024. Cela signifie que si vous utilisez actuellement le réseau Objenious, vous devrez migrer vos appareils vers le réseau Netmore d’ici cette date.

Netmore déploie activement son réseau LoRaWAN à travers toute la France, garantissant une couverture nationale étendue pour vos appareils IoT. Ce déploiement s’accompagne d’une stratégie de partenariats locaux solides, permettant à Netmore de s’adapter aux spécificités du marché français et de proposer des solutions adaptées aux besoins des acteurs locaux.

En outre, elle propose une plateforme de gestion de réseau LoRaWAN performante et sécurisée, conçue pour simplifier la gestion de vos appareils IoT. Cette plateforme intuitive vous permet de provisionner vos appareils, de visualiser leur état, de collecter leurs données et de configurer des alertes. La sécurité des données est une priorité pour Netmore, qui met en œuvre des mesures strictes pour protéger vos données sensibles.

6- Comment construire une architecture LoRaWAN 100% made in france ?

Vous vous souvenez peut-être qu’un réseau LoRaWAN comporte quatre éléments principaux. Ce guide vous explique comment construire le nœud final, puis l’utiliser pour vous connecter au réseau et au serveur d’application à l’aide d’une passerelle LoRaWAN française. Si disponible dans votre région, vous pouvez également utiliser des réseaux publics d’itinérance.

Le réseau LoRaWAN fonctionne un peu comme la connexion de votre smartphone (nœud final) à Internet (serveurs réseau et applicatif) via des tours de téléphonie mobile (passerelles). Cependant, avec LoRaWAN, vous évitez les frais de télécommunication.

En comparaison, la LTE pour les smartphones est plus rapide et fonctionne en temps réel. LoRaWAN offre quant à lui une portée étendue et une faible consommation d’énergie.

6.1- Construire le nœud final

Le nœud final requiert l’utilisation d’un microcontrôleur comme unité centrale, accompagné d’un module LoRa pour établir une connexion sans fil avec la passerelle.

La configuration du nœud final a également besoin d’une antenne pour transmettre et recevoir les ondes radio. Certains modules LoRa sont livrés avec des antennes hélicoïdales en cuivre.

6.2- Passerelle LoRaWAN

Pour une architecture LoRaWAN 100% française, optez pour une passerelle LoRaWAN fabriquée en France par un acteur reconnu comme Kerlink. Ce fournisseur propose une gamme de passerelles intérieures et extérieures répondant à divers besoins et s’intègrent parfaitement à l’écosystème LoRaWAN français.

Fréquence selon la région

Les zones et continents ont des plages de fréquences LoRaWAN spécifiques pour l’itinérance. Assurez-vous que votre passerelle est configurée pour fonctionner avec la fréquence de votre région.

6.3- Connexion au serveur Netmore

Netmore propose un portail dédié aux fournisseurs de services et aux exploitants de réseau LoRaWAN, offrant une multitude de fonctionnalités pour la gestion et la surveillance de votre réseau.

Fonctionnalités du portail Netmore LoRaWAN 

• Création de capteurs : Enregistrez facilement de nouveaux capteurs certifiés LoRaWAN® sur le réseau Netmore. Vous pouvez créer des capteurs individuellement ou en masse via un outil de gestion de lots.
• Gestion des capteurs : Le portail Netmore permet de visualiser et de gérer facilement l’ensemble de vos capteurs connectés au réseau LoRaWAN. Vous pouvez effectuer des recherches avancées pour filtrer et analyser vos capteurs en fonction de différents critères.
• Tableaux de bord et visualisation des données : Accédez aux données en temps réel et historiques de vos capteurs. Les tableaux de bord personnalisables vous offrent une vue d’ensemble de l’état de votre réseau et des performances de vos capteurs. Vous pouvez également consulter des graphiques de tendance pour analyser l’évolution des données sur des périodes spécifiques.
• Alertes et notifications : Configurez des alertes automatisées pour être notifié en cas d’événements critiques, tels qu’un signalement d’erreur d’un capteur, un niveau de batterie faible ou une communication défaillante.
• Gestion des événements : Définissez des événements pour surveiller automatiquement l’état de vos capteurs. Recevez des notifications en cas d’événements déclencheurs, tels que l’absence de signal d’un capteur pendant une durée définie.
• Cartes de couverture : Visualisez la couverture réelle de votre réseau LoRaWAN grâce aux cartes de couverture basées sur les données collectées par les capteurs déployés. Ces cartes peuvent être combinées à des simulations pour une meilleure compréhension de la couverture dans les zones peu denses.

Sélection de la méthode d’activation

Choisissez ensuite la méthode d’activation qui détermine le niveau de confiance et de sécurité entre le nœud final et la passerelle LoRaWAN. Deux modes de connexion existent : Activation par personnalisation (ABP) et Activation par liaison radio (OTAA).

OTAA est plus sécurisé mais requiert une configuration plus complexe

L’OTAA est le mode d’activation/connexion privilégié car il est plus sécurisé. Il nécessite un handshake (communication bidirectionnelle) avec la passerelle pour échanger des clés.

L’ABP est plus rapide et plus facile à utiliser. Il ne nécessite pas de handshake et permet la configuration manuelle de la clé de chiffrement. Nous utiliserons donc ABP dans ce guide.

7- Conclusion : Prenez le contrôle de l’IoT français avec votre réseau LoRaWAN sur mesure

LoRaWAN s’impose comme une technologie incontournable pour l’Internet des Objets (IoT), offrant une portée étendue, une faible consommation d’énergie et un coût abordable. En construisant votre propre réseau LoRaWAN 100% français, vous accédez à une solution flexible et évolutive parfaitement adaptée à vos besoins spécifiques.

Que vous soyez à la recherche d’une solution pour l’agriculture connectée, la domotique intelligente ou la surveillance d’infrastructures critiques, le réseau LoRaWAN vous ouvre un champ de possibilités infinies.