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Qu’est-ce que NB-IoT ?

Usages de NB-IoT

NB-IoT ou Narrowband IoT est un nouveau standard de communication Low Power Wide Area Network (LPWAN ou Réseau basse consommation longue portée) spécialement conçu pour l’Internet des objets (Internet Of Things) développé par 3GPP (Third Generation Partnership Project, l’organisation derrière la standardisation des réseaux cellulaires).

 

Graphique représentant l'évolution exponentielle du nombre d'IoT dans le monde jusqu'à 2025

 

 

 

 

 

 

 

Source: statista

 

 

Avec l’avènement de l’IoT, les problématiques liées à l’industrie 4.0 et la prédiction des experts d’avoir plus de 75 Milliards d’objets connectés à l’aide d’un réseau sans fil d’ici 2025, il est nécessaire de créer des technologies adaptées à ces nouveaux besoins. Ce standard permet aux objets connectés de communiquer de gros volumes de données sur de très grandes distances avec une latence très élevée.

Certains annoncent même que cette technologie représente le futur des standards de communication IoT et sera celui le plus utilisé d’ici 2025.

Nous allons donc vous présenter ce nouveau standard en détail afin d’appréhender les avantages pour l’IoT.

 

NB-IoT en détails

Modes opérationnels de Narrowband IoT

 

 

 

 

 

 

 

Source: Ericsson

 

 

NB-IoT ou Narrowband IoT ou encore appelé LTE-M2 est une technologie basse consommation et longue portée (LPWAN) validée en Juin 2016 qui peut fonctionner de trois manières différentes:

  • Sur la bande de fréquence 200 kHz anciennement le réseau GSM
  • Avec le réseau LTE qui réserve des ressources pour NB-IoT
  • Au sein d’un réseau indépendant

Le spectre de fréquence GSM de 200kHz est peu utilisé aujourd’hui et laisse donc potentiellement la place, pour ce type de technologie, d’apporter une nouvelle solution LPWAN.

Tout comme LoRa et Sigfox, ce standard permet à des objets basse consommation de communiquer  avec des applications externes à travers le réseau cellulaire.

Partage des bandes de fréquences LTE NB-IoT

 

 

 

 

 

 

 

Source: Couche physique de NB-IoT [EN]

 

 

Le constructeur Chinois Huawei est un fervent défenseur de cette technologie déjà disponible en Chine. Il a fortement contribué ces dernières années dans la définition technique de cette technologie.

Cas d'utilisations de Nb-IoT

Echange d’un grand volume de données

A la différence de LTE-M, il n’est pas basé sur le protocole IP mais utilise tout de même un protocole basé sur l’échange de message (message based). Il a pour avantage de proposer un taux de modulation plus rapide que LoRa ou Sigfox. Il peut donc échanger une plus grande quantité de données à un rythme moins élevé. LTE-M quant à lui, est plus adapté à des applications qui nécessitent une plus grande bande passante.

 

Une latence élevée

Techniquement NB-IoT utilise donc la bande de fréquence de 200kHz et la modulation OFDM pour les communications entrantes et SC-FDMA pour les communications sortantes. Par son design, il n’est pas prévu d’avoir des temps de réponse de l’ordre de la milliseconde.

Il permet d’avoir des débits de 20 à 250Kbit/s en download ou upload avec une latence inférieure à 10 secondes environ. La latence (latency), dépendra de la qualité de la puce de communication, du réseau, de la qualité de réception et de la distance avec l’antenne la plus proche.

 

Utilisation des réseaux mobiles existants

NB-IoT s’appuie sur les réseaux 4G existants dont un certain nombre de fonctionnalités et mécanismes sont hérités. Il est donc compatible avec une mobilité à l’international grâce à l’itinérance aussi appelé roaming. Cela signifie aussi que ces réseaux sont accessibles sous licence et sont pilotés par des opérateurs spécialisés dans le domaine. La qualité du réseau est donc gérée par des experts du métier.

NB-IoT est considéré 5G ready, c’est à dire qu’a sa sortie il pourra être compatible avec cette nouvelle norme de transmission.

Nous sommes donc face à une technologie qui est loin d’être temps réel à cause de sa grande latence. Les cas d’utilisation sont donc pour des besoins qui ne nécessitent pas ce type de contrainte.

 

Les avantages de NB-IoT

Les avantages de NB-IoT

 

 

 

 

 

 

 

source: Accent systems

 

 

Cette nouvelle technologie apporte un certain nombre d’avantages par rapport à son domaine d’utilisation.

La faible consommation

Le premier point critique dans le domaine des objets connectés est la consommation électrique. Comme vu plus haut, le nombre de devices intelligents ne fait qu’augmenter. Il est donc primordial que ces supports consomment le moins possibles pour plusieurs raisons:

  • Lutter contre la surconsommation électrique
  • Il n’est pas envisageable de recharger ou changer des batteries d’un tel nombre d’IoT
  • Pourquoi consommer de l’énergie alors que ce n’est pas nécessaire ?

Cette technologie est dites LPWAN donc répond aux standards de consommation minimale.

 

La fiabilité

La communication de ces objets via NB-IoT n’est certes pas temps réel mais se doit d’être fiable dans le temps. En s’appuyant sur des réseaux existants et sous licence, les opérateurs sont déjà en charge de la qualité de service de ceux-ci. Ils pourront ainsi garantir une QoS (Quality Of Service) suffisante pour ce type de fonctionnement.

 

Diminution des coûts

La simplicité du standard sur lequel repose cette technologie permet de créer des puces de communication peu onéreuses. En effet, une puce qui supporte uniquement NB-IoT est beaucoup moins chère à produire qu’un module qui implémente LTE-M par exemple. De plus, le fait d’être orienté très faible consommation, c’est encore une économie substantielle.

Contrairement à certains autres technologies, il n’y a aucunement besoin d’une passerelle (gateway) pour que cela fonctionne.

 

Une couverture plus adaptée

Reposant sur le réseau actuel de la 4G ce mode de communication est aussi bien adapté pour une utilisation en intérieur (Indoor) ou en extérieur. Ainsi la seule problématique, quand il sera implémenté, sera de vérifier la couverture des localisations de vos devices IoT.

 

Cas d’utilisations

Ce standard a été pensé pour de nombreuses applications et cas d’utilisation pour le domaine de l’IoT et l’IIoT (Industrial Internet Of Things). On retrouve entre autre:

  • Les objets pour la mesure intelligente comme pour l’électricité, le gaz ou l’eau (compteur d’eau) par exemple
  • Les systèmes de surveillances comme les alarmes ou les alarmes incendies
  • Les villes connectées ou smart city qui permet de piloter par exemple les lampes, le mobilier urbain ou encore le suivi du remplissage des poubelles
  • La mesure des données de santé personnelles à l’aide d’objets connectés
  • Le domaine médical trouvera un avantage certain pour la surveillance des constantes de santé à distance comme le montre le document disponible ici.
  • L’état de certaines machines industrielles qui ne nécessitent pas un fonctionnement temps réel

Il existe de nombreux cas d’utilisations auquel répond NB-IoT. Les cas présentés ci-dessus se veulent réels et sont des problématiques ou des sujets de réflexion actuels. Mais de manière générale tout objet connecté qui aurait besoin de communiquer sur de longues distances et qui ne nécessitent pas des temps de réaction trop rapides pourraient être concernés.

Advantech commence dores et déjà à créer des solutions d’acquisition de données ou de communication industrielle qui implémentent NB-IoT. Vous pouvez les retrouver sur cette page.

 

Etat du déploiement de NB-IoT

Carte de la couverture mondiale de NB-IoT 
Source: gsma.com Mobile IoT Deployments

NB-IoT ne peut fonctionner « out of the box » sur le réseau actuel 4G sans l’implémentation du standard par les opérateurs en charge de la couverture mobile du territoire qui vous concerne.

Aujourd’hui la France n’a toujours officiellement lancé aucun réseau qui implémente cette nouvelle technologie. Donc NB-IoT n’est, pour le moment, officiellement pas disponible en France. Cependant l’opérateur SFR travaillerait sur ces sujets en partenariat avec des industriels du secteur. Orange, quant à lui, a lancé des zones de tests pour LTE-M mais aucun travaux sur NB-IoT semble en cours (Alors qu’ils ont déployés NB-IoT en Belgique)

Pour rappel la France a vu naître deux technologies concurrentes à savoir Sigfox et LoRa ce qui explique l’état de déploiement actuel de NB-IoT.

What is Industrial Internet of Things (IIoT)?

How Industrial IoT (IIoT) Helps Manufacturers

What is IIoT and Impact on Manufacturing?

Before we discuss IIoT, let’s understand what is IoT. Internet of Things, IoT is a network of things, intelligent computers, and systems that are connected to the internet to collect and share data in time series manner. A ‘thing’ can be any physical object or device that is capable of transmitting data. So, from consumer products like a television set, refrigerator, or large commercial products like windmill and oil well, and everything in between is considered as ‘Thing’. The collected data is sent to a central Cloud-based service where it is aggregated and processed with other data and then shared with end users in a useful way. Various studies predict that over 30 Bn devices will be connected to the internet over the next 5 year. The IoT will increase automation in homes, cities, stores, and in many industries such as automotive, chemical, FMCG, and others.

The Industrial IoT is part of this larger concept known as the Internet of Things (IoT). The application of IoT in the manufacturing industry is called the IIoT (or Industrial Internet or Industry 4.0). The IIoT will revolutionize manufacturing by enabling the acquisition and accessibility of far greater amounts of data, at far greater speeds, and far more efficiently than ever before. A number of innovative companies have started Industry 4.0 initiatives and driving IIoT projects to make their factories smart factories.

What are the Benefits of IIoT?

Earlier, manufacturers have machines connected using DCS, SCADA, PLC, or similar operational technology. Most of these are siloed efforts lacking wholesome visibility across the factory or a plant. The IoT changes this by greatly improving data collection efficiency, scalability, time & indirect labor savings for industrial organizations. There are numerous IoT success stories where companies are already benefiting from the IIoT through cost savings with better energy conservation, predictive maintenance, improved safety, and other operational efficiencies. IIoT initiatives are breaking the data silos for industries and connect all of their people, processes, and data from the shop floor to the top floor. Business leaders can use IoT data to get a full and accurate view of how their enterprise is doing, which will help them make better decisions.

IIoT Protocols for Data Collection

IIoT shifts the paradigm for machine data. Ability to collect and process data at large is one of the biggest advantages of IIoT platforms. However, manufacturings plants have a variety of equipment and heterogeneous devices where machines. This poses a challenge in data collection while making a transition to the IoT. Different IIoT protocols such as UPC-UA/DA, bi-directional MQTT, and others are preferred as communication protocols.

Challenges for the IIoT

Although security is touted as the biggest challenges for IIoT projects, in our experience of over 150 IoT projects globally, technology maturity of the enterprise and interoperability are probably the two biggest challenges surrounding the implementation of IIoT. Tech writer Margaret Rouse writes, “A major concern surrounding the Industrial IoT is interoperability between devices and machines that use different protocols and have different architectures.” Datonis IoT Platform offers a wide array of such protocols and ability to build custom protocols making it easier to rapidly build & deploy IoT Solutions in industrial scenario. The second aspect of technology maturity or culture of change adoption is crucial for IoT implementation. It may be a huge effort to uplift the old infrastructure to support IIoT projects and bring cultural changes to make such projects successful, as operational transparency unearthed by IoT could be shocking at times.

The Future of the IIoT

The IIoT is projected to experience a compound annual growth rate of 28% over next 7 years, claims IDC. It is widely considered to be one of the primary trends affecting industrial businesses today and in the future. Industries are pushing to modernize systems and equipment to meet new regulations, to keep up with increasing demand, speed and volatility. Businesses that have embraced the IoT have seen significant RoI in terms of improvements to productivity, quality, maintenance, safety, energy savings, and decision making. This trend will continue to grow as IIoT technologies are more widely adopted and benefits are evident.

How Blockchain, AI, and IoT Are Revolutionizing Businesses

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The dynamic landscape of today’s reality is largely influenced by revolutionary innovations that have disrupted our current ways of conducting business. It is imperative to understand how businesses, policy makers, and governments can leverage the powerful potential of emerging technologies to unlock a bright future for the competitive world tomorrow.

Information technology has revolutionized business operations leading to higher ROI, smooth process management, and overall increased productivity and efficiency. The business world over are now getting ready to deploy solutions with the advent of emerging technologies, such as blockchain, artificial intelligence (AI) and the Internet of Things (IoT).

Converging Blockchain, AI and IoT to unlock trapped value

Let’s understand the details of how these trending technologies can add more value while solving critical issues for your business.

Blockchain

Blockchain is a decentralized, transparent, and secured digital ledger of activities that can be programmed to record virtually everything of value. Blockchain technology can then be utilized and tweaked to provide solutions, depending on the nature of the business.

  • Blockchain is a database that is shared over a computer network.
  • Once data is added to the database, it’s very difficult to alter it.
  • Records are bundled together in a block and are added to one chain one after another.
  • Blockchain creates hash values to protect data from alteration.
  • Blockchain is a decentralized, distributed, and public digital ledger that provide transparency and security.

Since blockchain is still emerging as a technology, some of the most common challenges that businesses face is scouting the right resources that understand using and deploying this technology effectively.

Blockchain can be used for a variety of purposes. For example, integrating machine learning with blockchain makes it phenomenally cost effective. In fact, when integrated with IoT, it effectively works on its own without human intervention.

On the other hand, when blockchain is used along with AI, which gets predictive analysis of customers by assessing their preferences based on their online activities such as likes, cookies, preferences and other data collected by an algorithm, it ensures that the data we use is secure and incorruptible.

Security of data is most important thing that Blockchain provides. AI needs to be able to secure personal data — blockchain can solve that. Additionally, blockchain cannot be cost effective without AI.

Artificial Intelligence (AI)

AI focuses on machines that react like humans using various algorithms. AI technology includes speech and facial recognition, machine visions, and more. Below are points describing AI and its features in greater detail:

  • AI focuses on the creation of intelligent machines that work and react like humans.
  • AI has reshaped organizations by introducing new opportunities.
  • AI includes the ability of a machine to perform learning, reasoning, problem solving, and planning.
  • AI is also used for collecting real-time data, and by performing intelligent search, it can interpret text and images to discover patterns in data.
  • AI uses various algorithms for machine learning.

AI is growing tremendously as tech giants such as Google, Microscope, and Amazon offer AI as a service. And developers can bring their own data to train algorithms that suit their needs.

AI is best at predictive analysis, but it can solve a similar-looking problem statement. Suppose AI detects faces better than humans but that algorithm is not suitable for solving, say, a math problem.

Additionally, AI is used for accessing data, but when it comes to real-time data and analytics, it faces some problems. With the help of IoT, we can gather large quantities of data in a different format and store it in the cloud.

AI helps machines learn from their experiences and data, while IoT is all about interactions between devices using the Internet. IoT is a powerhouse for data collection, which is then used by AI to learn and make predictions.

Real-World Example

Smart homes, with the help of sensors, manage things efficiently. Suppose that whenever a fridge runs out of milk, an IoT sensor will detect that there is not milk and, since the device is connected to the Internet, will notify the grocery store. Then, milk will be repurchased via a payment conducted online and received by an online wallet. This is a perfect example of AI and IoT working together.

IoT devices need AI for making them work efficiently, and in turn, AI cannot work properly without IoT devices, since they provide a huge amount of data and are used for predictive analysis. Both, together, can bring a revolutionary change in our society and business.

Internet of Things (IoT)

IoT involves a network of devices that connect inanimate objects to the Internet without human intervention.

  • IoT provide unique IDs to objects, computing devices, digital machines, and interrelates them.
  • Organizations are accepting IoT in various industries for understanding customers, improving decision-making, and adding value to business.
  • IoT includes hardware, sensors, data acquisition, pre-processing, and cloud analysis.
  • IoT is a system of « things » embedded with sensors for connectivity to perform a better exchange.

Smart cities have adopted AI for real-time data analysis and for keeping track of their actions. Dubai is considered one of the most digitally progressive cities, and soon, it will be considered the first blockchain-based city, as it is adopting innovations that utilize blockchain.

Additionally, smart cities can reduce resource consumption and traffic congestion by using IoT devices, optimizing the use of electricity, water, and other resources.

Blockchain is adding value to IoT by making devices more secure by encrypting data, which is then transferred via the Internet. At this stage, technology is already facing security threats. But when blockchain is combined with IoT, it can generate amazing security innovations across industries.

Blockchain builds trust, reduces costs, and accelerates transactions, making stronger bonds with the customer and provides efficient products.

Blockchain and IoT make a perfect match, providing secure data and taking business transactions to a new level.

The convergence of blockchain, AI, and IoT will maximize benefits for each of these and minimize the risks. IoT is connected to devices where data can be hacked, stolen, or defrauded. Introducing AI will help defend it from malware and hackers while blockchain can help maintain transparency and security. Combining all three technologies will make them more powerful and strengthen aspects of the technology that are more vulnerable.

With permission of Ankita Shrimali