NB-IoT : Définition, avantages et applications
Nous vivons une révolution industrielle d’un nouveau genre, elle est remodelée par la croissance fulgurante du numérique et des télécommunications avec l’avènement des Edge datacenters, de l'Internet des Objets (IoT), de l’intelligence artificielle (IA). L’internet des objets (IoT) est une nouvelle technologie qui permet de relier un nombre croissant d'appareils à travers le monde. Toutefois, pour que la révolution IoT s’installe réellement, une connectivité fiable est requise pour des milliards de capteurs et de points finaux. C’est là que l’IoT à bande étroite (NB-IoT) ou plus connu sous le terme anglais NB-IoT (Narrowband IoT) est une solution idéale pour connecter des objets nécessitant des besoins en bande passante et en consommation énergétique réduits. Examinons ensemble la définition du NB-IoT, son fonctionnement et ses avantages.
Qu'est-ce que le NB-IoT ?
Le NB-IoT ou Narrow band IoT est une technologie de réseau cellulaire utilisant le protocole LPWAN (Low Power Wide Area Network) normalisé par la 3GPP en 2016 pour la connexion au réseau cellulaire d'une large gamme de nouveaux appareils et services IoT. conçue pour l'Internet des Objets. Ce réseau est optimisé pour connecter des appareils nécessitant peu de bande passante et une faible consommation énergétique, tout en assurant une couverture réseau étendue. Le NB-IoT se distingue par sa capacité à se déployer sur des fréquences basses, utilisant les infrastructures existantes des opérateurs télécoms. Il offre une voie sans fil dédié optimisé pour l’IoT. Comme son nom l'indique, l’IoT à bande étroite utilise une bande passante très étroite, ce qui favorise une couverture très étendue tout et de maximiser la durée de vie de la batterie des appareils. Cela lui permet de pénétrer efficacement les environnements difficiles d’accès, comme les sous-sols ou les bâtiments denses.
En termes de technologies IoT, le NB-IoT est comparé à des solutions telles que LoRa et Sigfox. Toutefois, elle se différencie par son utilisation des réseaux cellulaires standards ; Cela permet ainsi d’offrir une meilleure couverture globale.
Comment fonctionne le NB-IoT ?
Le NB-IoT fonctionne sur des bandes de fréquences étroites, d'où son nom. Contrairement aux autres réseaux IoT, il n’utilise qu’une faible quantité de spectre radio, ce qui le rend idéal pour des communications à bas débit de données. Le NB-IoT exploite les bandes de spectre sous silence appartenant aux opérateurs de téléphonie mobile. La communication entre les appareils NB-IoT et le réseau s’effectue dans une bande étroite désignée de 200 KHz, par rapport aux bandes beaucoup plus larges utilisées par la connectivité cellulaire standard.
L’architecture NB-IoT se compose de périphériques finaux (capteurs), stations de base ou points d’accès, le réseau central et les serveurs/plateformes d’applications hébergés dans les data centers et plus proche de vous dans les Edge data centers comme ceux mis en place par UltraEdge. Des composants facultatifs tels que des passerelles peuvent être utilisés pour connecter des nœuds à l’intérieur des bâtiments ou sous terre lorsqu’un accès direct n’est pas disponible.
NB-IoT dispose de trois modes de déploiement distincts pour maximiser la couverture sur diverses infrastructures :
• En Bande : Utilise des blocs de ressource au sein d’un opérateur LTE normal et la bande LTE associée
• Bande de garde : Utilise des blocs de ressources inutilisés au sein d’un opérateur LTE normal
• Autonome : Utilise un opérateur autonome dans un spectre dédié
Les dispositifs connectés via NB-IoT peuvent rester en veille pendant de longues périodes et ne se réveiller que pour transmettre des données, ce qui réduit considérablement leur consommation d’énergie.
Le NB-IoT est capable de transmettre des données sur de longues distances tout en maintenant une connexion stable. Il permet à un grand nombre d'appareils de fonctionner simultanément sur le même réseau. Il est idéal pour des applications de masse telles que les capteurs environnementaux ou les dispositifs de suivi.
Quels sont les avantages du NB-IoT ?
La technologie NB-IoT possède plusieurs avantages. Elle apporte d’immenses capacités de connectivités mais s’accompagne également de certaines contraintes techniques.
Une consommation énergétique plus basse
L'un des principaux avantages du NB-IoT est sa très faible consommation d'énergie. Il s’agit donc de la technologie parfaite pour les appareils devant fonctionner sur batterie pendant de longues périodes. Grâce à son protocole optimisé, les objets connectés peuvent fonctionner pendant plusieurs années sans nécessiter de recharge fréquente.
Une couverture réseau plus étendue
Le NB-IoT offre une couverture réseau très étendue, en particulier dans les zones difficiles d'accès comme les sous-sols, les parkings souterrains ou les bâtiments denses. Il peut transmettre des données à travers des obstacles où d'autres réseaux échouent. Il s’agit du choix idéal pour les environnements urbains complexes.
Des coûts d'exploitation plus faibles
Comme le NB-IoT utilise les infrastructures de réseau cellulaire déjà en place, les coûts d’exploitation pour les opérateurs et les utilisateurs sont assez faibles. Cela permet de connecter un grand nombre d'appareils à un coût moins élevé, tout en assurant une efficacité optimale.
Un nombre massif de connexions
Une station de base NB-IoT peut prendre en charge plus de 50 000 appareils simultanément grâce à une planification efficace des fenêtres de transmission et de veille. Cette évolutivité prend en charge des déploiements massifs ; ce qui est vital pour les réseaux IoT à grande échelle à travers l’infrastructure.
Dans quels contextes le NB-IoT s’intègre-t-il ?
Les smart cities
Combiné au déploiement des Edge Data center, le NB-IoT joue un rôle très important dans le développement des smart cities. Il permet de connecter des capteurs pour surveiller l'environnement, gérer l’éclairage public, l'approvisionnement en eau et les réseaux énergétiques. A date, nous pouvons citer des grandes villes telles que Lyon ou Paris qui mènent des projets spécifiques. L'installation de compteurs intelligents mesurent la consommation d'eau ou d'électricité en temps réel et la transmission de ces données est effectuée vers les services municipaux pour une gestion optimisée.
L’agriculture intelligente
Dans l'agriculture, le NB-IoT est utilisé pour surveiller les conditions des sols, suivre les cultures et automatiser les systèmes d'irrigation. Les capteurs intelligents, alimentés par des batteries de longue durée, permettent de collecter des données précises sur les niveaux d'humidité, les températures ou encore la qualité de l'air, contribuant ainsi à améliorer le rendement agricole tout en réduisant les ressources nécessaires.
Surveillance environnementale
Champs agricoles, rivières, région sauvage, ou les zones de conservation protégées peuvent être surveillées pour les conditions, opérations sur l’équipements, intrusions, etc... sans infrastructure électrique ou de communication étendue.
La santé
Dans le secteur de la santé, les appareils connectés via NB-IoT permettent de surveiller à distance les patients, d'envoyer des alertes en cas d'urgence et de suivre en temps réel les données vitales comme le rythme cardiaque ou la pression sanguine. Cette technologie offre également de nouvelles solutions pour la gestion des stocks de médicaments et d'équipements médicaux.
Industrie 4.0
Dans l’industrie 4.0, le NB-IoT est utilisé pour améliorer la gestion des chaînes de production, optimiser la maintenance prédictive des machines et automatiser les processus industriels. En connectant les machines et en surveillant les performances en temps réel, les entreprises peuvent anticiper les pannes et maximiser leur productivité.
NB-IoT vs autres technologies IoT
Bien qu’il y ait d’autres options de mise en réseau IoT économes en énergie, NB-IoT combine des atouts tels que sa longue portée ou son faible coût, qui en font le principal concurrent pour une grande variété de déploiement.
Le NB-IoT se distingue de ses concurrents tels que LoRa, Sigfox ou LTE-M par sa couverture réseau étendue et sa capacité à pénétrer les environnements complexes. Contrairement à LoRa et Sigfox, qui nécessitent des infrastructures dédiées, le NB-IoT utilise les réseaux cellulaires existants qui offrent une meilleure flexibilité et des coûts réduits pour les entreprises.
En tirant parti de l’infrastructure cellulaire et du spectre existant, le NB-IoT peut coexister avec d’autres technologies cellulaires en optant pour un des trois modèles de déploiement flexibles : stand alone, guard band et inband.
Le NB-IoT est une technologie qui apporte une solution adaptée aux besoins grandissants de l’Internet des Objets. Grâce à sa faible consommation énergétique, sa large couverture réseau et ses faibles coûts d'exploitation, il s'impose comme un acteur majeur pour connecter des millions d'appareils dans des secteurs aussi variés que les smart cities, l’agriculture, la santé et l'industrie.