Il existe un besoin en capteurs IoT de faible consommation

L’Internet des objets se développe et se développe, même si les appareils IoT ont tendance à stagner. Cela entraîne une nouvelle série de défis. La chose la plus importante aujourd’hui est peut-être de savoir comment faire communiquer entre eux des milliards de petits appareils disséminés dans les maisons, les villes et les chaînes d’approvisionnement sans avoir à changer les piles toutes les quelques semaines. Les utilisateurs peuvent recharger leurs smartphones et leurs hubs de maison intelligente, mais les capteurs sans fil utilisés pour surveiller l’état des machines, le chargement des porte-conteneurs et des milliers d’autres choses ne le peuvent pas.

Les capteurs sans fil qui peuvent fonctionner pendant des mois, des années, voire des décennies sans être à court de batterie sont essentiels pour l'avenir de l'IoT, et cela dépend d'une combinaison de matériel efficace, de logiciels intelligents et d'une technologie de réseau appropriée.

En savoir plus sur les capteurs IoT basse consommation

• Le matériel et les logiciels IoT consomment peu d’électricité
• La connectivité des capteurs IoT consomme peu d’énergie
  • Onde Z
  • Zigbee
  • 6FaiblePAN
  • Bluetooth basse consommation (BLE)/Bluetooth intelligent
  • Wi-Fi HaLow
  • Sigfox
  • Cellulaire (GSM/GPSR/LTE vs LTE-M/NB-IoT)

Le matériel et les logiciels IoT consomment peu d’électricité

Les capteurs ne nécessitent généralement pas beaucoup d’électricité pour fonctionner. S’il leur suffit de relever la température plusieurs fois par jour, la consommation électrique est presque négligeable. Cependant, ils ont également deux autres tâches : traiter les données (à l'aide de microcontrôleurs) et envoyer les données ailleurs (avec un émetteur radiofréquence). C’est à ce moment-là que les capteurs consomment beaucoup d’électricité.

Un moyen simple de réduire au minimum la consommation d’énergie consiste à maintenir le capteur en état de « veille » la plupart du temps, en utilisant un dispositif d’alarme. Ce dispositif d'alarme ne consommera qu'une petite quantité d'énergie jusqu'à ce qu'il envoie un signal au capteur, indiquant qu'il est temps de mesurer, traiter et transmettre le signal. Moins ce dispositif d’alarme consomme d’énergie, plus le capteur fonctionnera longtemps, quelle que soit la quantité d’énergie utilisée par les circuits de traitement des données et les émetteurs RF.

En général, l’envoi de grandes quantités de données sur de longues distances nécessite beaucoup d’électricité. Par conséquent, il est important d’envoyer un minimum de données et d’utiliser un protocole de connexion à faible consommation. Effectuer un traitement local des données peut aider à réduire la consommation d'énergie utilisée lors de la transmission, mais trouver le meilleur moyen d'envoyer les données est plus difficile, car différentes technologies sans fil fonctionneront mieux dans différents cas. Cependant, il existe de nombreuses options, depuis les réseaux WiFi et cellulaires gourmands en énergie (comme GSM, GPSR, LTE, etc.) jusqu'aux options à faible consommation comme Zigbee et Sigfox.

La connectivité des capteurs IoT consomme peu d’énergie

Tous les capteurs IoT ne sont pas égaux : certains transmettent des données à travers des zones urbaines denses, d'autres peuvent être utilisés dans des zones montagneuses isolées. Les humains peuvent utiliser de nombreux capteurs dans les maisons et les usines. Les fréquences auxquelles les capteurs fonctionnent, ainsi que les protocoles qu'ils utilisent sur chaque fréquence, varient en fonction du cas d'utilisation et d'autres facteurs, mais voici quelques-uns des protocoles les plus courants, répertoriés par ordre de plage allant du court au long.

Onde Z

• Portée : 30 m - 100 m
• Fréquence : 900 MHz
• Vitesse de transmission des données : 10 - 100 bits/sec

Principalement utilisée à des fins de domotique, Z-wave est une technologie populaire à faible consommation qui prend en charge les réseaux maillés et fonctionne sur la bande inférieure à 1 GHz, contribuant ainsi à réduire la consommation d'énergie électrique et les interférences provenant d'autres appareils.

Zigbee

• Portée : 10 m - 100 m
• Fréquence : 2,4 GHz
• Vitesse de transmission des données : 250 kbit/s

Zigbee a jusqu'à présent été largement adopté dans l'Internet industriel des objets (IIoT) et se spécialise dans l'exploitation de réseaux maillés de capteurs à courte portée avec une faible consommation d'énergie. Il minimise la durée pendant laquelle les ondes radio du capteur sont actives afin de réduire la consommation d'énergie.

Vous pouvez en voir plus : Comparez Zigbee et Z-Wave, deux technologies sans fil pour les maisons intelligentes

6FaiblePAN

• Portée : Divers
• Fréquence : Flexible
• Vitesse de transmission des données : 20 - 250 kbit/sec

Bien que souvent considéré comme un concurrent de Zigbee, 6LoWPAN n'est pas un protocole d'application. 6LoWPAN est un protocole réseau basé sur IPv6 , ce qui signifie que chaque appareil connecté aura sa propre adresse d'identification unique. Cela rend 6LoWPAN facilement compatible avec les systèmes IP existants et peut réellement fonctionner sur une variété de bandes, pas seulement sur une seule bande. 6LoWPAN n'est pas encore largement adopté, mais sa faible consommation d'énergie offre de grands avantages en matière de compatibilité.

Bluetooth basse consommation (BLE)/Bluetooth intelligent

• Portée : 20 m - 150 m
• Fréquence : 2,4 GHz
• Vitesse de transmission des données : 1 Mbps

Le Bluetooth est déjà intégré dans de nombreux appareils grand public et, avec l'introduction de versions basse consommation, il a fait un énorme pas en avant pour l'IoT. Il prend en charge des niveaux de débit plus élevés et des portées plus longues que certaines autres technologies. Il peut devenir le premier choix pour de nombreuses applications grâce à sa compatibilité.

Wi-Fi HaLow

• Portée : jusqu'à 1 km
• Fréquence : 900 MHz
• Vitesse de transmission des données : 150 Kbps - 18 Mbps

Développé par la Wi-Fi Alliance en tant que norme de faible consommation pour connecter des appareils IoT, HaLow est principalement en concurrence avec Bluetooth lorsqu'il est utilisé pour les appareils domestiques intelligents et les réseaux de capteurs. La fréquence de 900 MHz offre une bonne portée et la capacité de pénétrer les obstacles. Débit très élevé, consommation d’énergie très faible. Il n’est pas encore largement utilisé, mais on s’attend à ce qu’il fasse bien son travail.

Sigfox

• Portée : 3 km - 50 km (selon les obstacles)
• Fréquence : 900 MHz
• Vitesse de transmission des données : 100 - 600 bits/sec

Pour les petits transferts de données à longue portée et à faible consommation, Sigfox est difficile à battre. Selon l'environnement, il peut envoyer des données sur de longues distances. Le débit est assez faible, ce qui en fait un mauvais choix pour les appareils gourmands en bande passante, mais idéal pour les instruments de mesure à usage général et les capteurs de base. Sigfox est largement disponible en Europe, aux États-Unis, en Australie et en Asie.

Cellulaire (GSM/GPSR/LTE vs LTE-M/NB-IoT)

Leur omniprésence et leurs débits élevés font des réseaux cellulaires un choix approprié pour les capteurs IoT, mais leur consommation d'énergie élevée et leur tendance à devenir encombrés même avec le trafic réseau dans des environnements IoT non viables, les rendent impopulaires parmi les fabricants de capteurs basse consommation. C'est pourquoi les gens travaillent continuellement à mettre à niveau l'infrastructure existante pour prendre en charge LTE-M (LTE-Machine, ce qui signifie permettre la transmission de données IoT en temps réel) et NB-IoT (NarrowBand -IoT), ciblant spécifiquement les appareils à faible consommation et à faible débit. . Le LTE-M et le NB-IoT, ainsi que la 5G, seront probablement utilisés dans de nombreuses futures applications IoT.

La technologie des batteries s’améliore régulièrement et le déploiement rapide de grands réseaux de capteurs est en bonne voie. Nous avons réalisé des progrès impressionnants dans la création de capteurs permettant d'économiser de l'énergie sans sacrifier les performances.

Les standards avec une large base d'utilisateurs existants, tels que Bluetooth, WiFi et cellulaire, seront probablement largement utilisés dans les foyers, tandis que les applications industrielles et autres cibleront n'importe quelle application. Quelles technologies sont les plus adaptées à la situation dans laquelle elles sont utilisées ?

La mise en place de réseaux de capteurs de faible consommation deviendra de plus en plus populaire dans les années, voire les décennies à venir.