Qu’est-ce que LoRaWAN ?
LoRaWAN® (Long Range Wide Area Network) est un protocole de communication sans fil spécifiquement dédié à l’Internet des Objets (IoT). Basé sur la modulation LoRa, il permet de transmettre des données à faible débit sur de longues distances tout en assurant une très faible consommation énergétique.
Le LoRaWAN devient un levier stratégique pour tout projet de bâtiment intelligent (Smart Building), qu’il soit industriel, tertiaire ou résidentiel. Elle permet de connecter des capteurs IoT pour mesurer, piloter et optimiser de nombreux usages : gestion énergétique, suivi de la qualité de l’air, comptage d’eau, éclairage ou confort thermique.
Il est important de bien distinguer LoRa et LoRaWAN : LoRa désigne la technologie de modulation radio utilisée pour la transmission, tandis que LoRaWAN est le protocole réseau qui encadre l’organisation, la sécurité et la gestion des données échangées dans un réseau IoT bas débit longue portée.
Cette technologie se distingue par sa capacité à gérer un grand nombre d’objets connectés avec un minimum d’infrastructures. Une seule passerelle (gateway) peut ainsi couvrir plusieurs bâtiments, voire des quartiers entiers, grâce à une portée effective pouvant atteindre plusieurs kilomètres en milieu urbain.
Dans le domaine du Smart Building et de la Smart City, LoRaWAN® offre des avantages techniques significatifs : interopérabilité simplifiée, communication bidirectionnelle sécurisée via chiffrement AES-128, intégration aisée aux réseaux IP et aux systèmes GTB existants grâce au protocole MQTT.
Cette introduction technique pose les bases nécessaires pour comprendre pourquoi LoRaWAN® est particulièrement pertinente dans des contextes d’optimisation énergétique et de gestion intelligente des infrastructures urbaines.
Les origines du LoRa
La technologie LoRa est une innovation française née en 2009 à Grenoble, cocorico ! 🇫🇷
Elle a été développée par la start-up Cycleo.
Leur objectif était de créer une modulation radio permettant des communications longue portée avec une faible consommation énergétique pour proposer des compteurs de gaz, d’eau et d’électricité.
En 2015, la LoRa Alliance était créée.
Depuis, le LoRaWAN, a connu une croissance significative, devenant l’une des technologies de réseau étendu à faible consommation (LPWAN) les plus répandues, notamment dans les domaines des bâtiments intelligents et des villes connectées.
Les clés du succès
Longue portée📡
5 à 10km en fonction de la densité de l’environnement et des interférences
conso d'énergie🔋
Entre 5 et 10 ans d’autonomie sur une simple pile AAA.
Haute capacité 📊
Jusqu’à 1000 capteurs et actionneurs sur une seule passerelle.
Sécurité 🔒
Cryptage AES-128 de bout en bout. plébiscité dans le secteur de la défense
Comparativement à d’autres technologies IoT comme le NB-IoT ou le Sigfox, le LoRaWAN se distingue par sa combinaison unique de longue portée, faible consommation énergétique, scalabilité et sécurité, en faisant un choix optimal pour une variété d’applications IoT.
Pour quels usages ?
- Smart Building : Contrôle de la température, de l’éclairage et de la sécurité pour améliorer le confort des occupants et l’efficacité énergétique.
- Smart City : Gestion du trafic, surveillance environnementale et optimisation des services urbains pour améliorer la qualité de vie des citoyens.
- Agriculture intelligente : Surveillance des cultures, gestion de l’irrigation et suivi du bétail pour optimiser les rendements et la durabilité.
- Industrie 4.0 : Suivi des équipements, maintenance prédictive et optimisation des processus industriels pour accroître la productivité.
Concrètement, comment ça marche ?
Types de réseaux LoRaWAN
Les réseaux LoRaWAN se déclinent principalement en deux approches : publics et privés.
2. Réseaux publics
En France, plusieurs opérateurs télécoms déploient et maintiennent des réseaux LoRaWAN publics, permettant ainsi une large couverture nationale :
Orange : L’opérateur historique propose une couverture étendue en LoRaWAN sur tout le territoire français métropolitain, couvrant plus de 95 % de la population et plus de 30 000 communes. Cette infrastructure permet aux collectivités et entreprises d’accéder rapidement à une connectivité IoT sans investissement dans leur propre matériel de réseau.
Objenious (Bouygues Telecom) : Bien qu’historiquement impliqué dans la fourniture d’un réseau LoRaWAN public, Objenious a annoncé la fin de son service LoRaWAN en décembre 2024, afin de se concentrer exclusivement sur les technologies NB-IoT et LTE-M. Cette évolution marque un tournant dans le paysage IoT français, invitant les utilisateurs existants à migrer vers d’autres solutions de réseau, publiques ou privées.
2. Réseaux privés
De plus en plus d’entreprises et de collectivités optent pour des réseaux LoRaWAN privés pour conserver une totale maîtrise des données et des systèmes connectés.
IMACT, spécialiste en gestion technique des bâtiments (GTB), met en place ce type d’infrastructure dédiée. Concrètement, IMACT déploie une ou plusieurs passerelles LoRaWAN (Gateways) au sein même d’un bâtiment, d’un site ou à l’échelle d’une ville. Ces passerelles, stratégiquement positionnées, collectent les informations émises par les capteurs et actionneurs LoRaWAN installés dans l’environnement (température, présence, qualité d’air, ouverture de fenêtres, etc.).
Ces données sont ensuite centralisées par la solution domotique active IMACT, permettant d’agir intelligemment et automatiquement sur les équipements du bâtiment : régulation du chauffage, pilotage des ouvrants, gestion de l’éclairage, etc. Cette démarche garantit à la fois l’efficacité énergétique, la sécurité, et le confort des occupants.
Bandes de fréquence
Le LoRaWAN utilise différentes bandes de fréquences selon les régions du globe, principalement le 868 MHz en Europe, le 915 MHz aux États-Unis, et le 433 MHz dans certaines régions d’Asie.
Le choix de ces fréquences n’est pas anodin, car il influence directement la portée et la pénétration du signal.
Plus la fréquence est faible, plus la portée et la pénétration est efficace ! Et c’est l’inverse pour le débit ; plus la fréquence est faible et moins le débit est important.
Le LoRaWAN transmet des informations numériques en mode « étalement de spectre », plus connu sous le nom de Spreading Factor. ce qui signifie que les données sont envoyées à très bas débit (quelques bits par seconde à quelques dizaines de kilobits par seconde) afin de maximiser la portée et minimiser la consommation d’énergie.
Le Spreading Factor
la méthode d’étalement du spectre est définie par un paramètre clé appelé « Spreading Factor » (facteur d’étalement), allant généralement de SF7 à SF12 en LoRaWAN. Plus ce facteur est élevé, plus le signal est étalé dans le temps, augmentant ainsi la sensibilité du récepteur et permettant de couvrir des distances plus grandes et d’améliorer la pénétration du signal dans les bâtiments et les obstacles.
Cependant, l’inconvénient est que le débit de données diminue significativement avec un facteur d’étalement élevé, augmentant également la consommation énergétique lors des transmissions prolongées. À l’inverse, un facteur d’étalement plus bas (SF7 ou SF8 par exemple) permet d’obtenir un débit plus élevé avec une portée plus restreinte.
IMACT choisis pour chaque projet et chaque capteur, le facteur d’étalement en fonction des exigences spécifiques de chaque application, en équilibrant portée, débit et autonomie énergétique.
Duty Cycle ou "Temps de parole"
Un aspect technique clé du LoRaWAN est le cycle d’utilisation (Duty Cycle), qui désigne le pourcentage de temps durant lequel un appareil est autorisé à émettre sur une bande de fréquence donnée. Ce duty cycle est généralement limité à 1 %, ce qui signifie qu’un dispositif ne peut transmettre que pendant environ 36 secondes par heure.
En réalité, les capteurs utilisent beaucoup moins Cette restriction vise à éviter les interférences et à garantir un usage équitable du spectre radio entre les nombreux appareils IoT.
Si l’on prend l’exemple d’une sonde de température standard ; celle ci envoi un message très court (environ 10 à 20 octel par message). Si l’on considère une remontée de température toutes les 10 minutes, sachant qu’une transmission dure environ 50ms, on arrive à un temps total de 0,3 secondes/heure soit 0,0083% de duty cycle.
Même en considérant un compteur électrique qui remonterait une mesure instantannée une fois par minute, ce qui est généralement suffisant pour piloter des équipements en fonction d’une production solaire, en considérant une durée d’émission de 100ms, le duty cycle correspondrait à une utilisation de 0,167%, très inférieur à la limite de 1%.
Interopérabilité des solutions LoRaWAN
Un des atouts majeurs du LoRaWAN est son excellente capacité d’interopérabilité.
En effet, les passerelles (gateways) LoRaWAN jouent un rôle essentiel en étant capables de relayer efficacement les informations collectées depuis une multitude de capteurs et d’actionneurs vers différentes plateformes et systèmes.
Parmi ces solutions figurent notamment les brokers MQTT, des API HTTP/HTTPS, des plateformes IoT telles que ThingsBoard, AWS IoT Core, Azure IoT Hub, directement des automates via Modbus, BACNet ou autres protocoles basés sur IP pour interagir avec la Gestion Technique du Bâtiment (GTB). Cette flexibilité permet à LoRaWAN de s’intégrer aisément dans des écosystèmes IoT diversifiés, facilitant ainsi le développement d’infrastructures intelligentes et ouvertes.
Dans un cadre professionnel, la combinaison du LoRaWAN avec d’autres technologies basse consommation, telles que EnOcean (fonctionnant sans pile par récupération d’énergie) ou Zigbee (optimisée pour des communications économiques en énergie), permet de créer des solutions domotiques performantes et respectueuses de l’environnement.
Ces approches garantissent une gestion efficace des ressources, prolongent la durée de vie des équipements existants et réduisent les besoins de maintenance, générant ainsi des économies financières et environnementales considérables.
Le choix d'IMACT : Le LoraWAN au coeur d'une GTB multiprotocole
Chez IMACT, nous avons fait le choix de nous concentrer sur les bâtiments anciens et donc de traiter deux points essentiels : l’interopérabilité et la capacité à connecter et valoriser les équipements existants.
L’interopérabilité est une priorité stratégique, et notre architecture multiprotocole en est la preuve concrète. L’image ci-dessous illustre la position centrale de notre solution, capable d’interagir avec des équipements connectés par des protocoles sans fil comme EnOcean, Zigbee, Z-Wave, Wi-Fi ou LoRaWAN, mais aussi avec des équipements filaires via les bus de terrain et les automates (Modbus, KNX, BACnet, etc.).
Notre système utilise MQTT comme colonne vertébrale des communications pour sa légèreté, sa compatibilité avec les systèmes cloud, et sa capacité à supporter des communications bidirectionnelles en temps réel. notre solution est également compatible avec les API REST et les requêtes HTTP/HTTPS pour s’interfacer avec les outils métiers, GTB tierces, plateformes de supervision ou dashboards personnalisés.
Grâce à cette approche, nous proposons une interface unique pour piloter l’ensemble de vos équipements – quelle que soit leur technologie – et garantir un accès distant simple, sécurisé et intuitif.
Conformité
réglementaire
Conclusions
En résumé, le LoRaWAN se distingue comme une technologie incontournable pour le développement des Smart Buildings et des Smart Cities.
Sa combinaison unique de longue portée, faible consommation énergétique, haute capacité et sécurité renforcée en fait un choix privilégié pour une multitude d’applications IoT.
Alors que les défis subsistent, les opportunités offertes par LoRaWAN® dans l’optimisation des infrastructures urbaines et industrielles sont vastes et en constante expansion.