Compteurs connectés IPv6 avec LoRa par Semtech

ARCEP

Le 7 décembre 2023, l’IDATE, l’Arcep et l’IPv6 Forum ont organisé, dans les locaux de l’Arcep, un atelier portant sur le développement et l’avancée de l’IPv6 en France. ------------ Cette vidéo (21 minutes) est l'enregistrement de la présentation de SEMTECH, réalisée par Rémi Demerlé. Thème : Compteurs connectés IPv6 avec LoRa par Semtech  1/ Profil de Semtech 2/ LoRa® et LoRaWAN® 3/ Architecture de réseau LoRaWAN® 4/ LoRa Alliance® 5/ Une chaîne de la valeur multi-sources pour LoRaWAN® 6/ La liaison avec DLMS établie en 2019 a nécessité le support de IPv6 par la LoRa Alliance 7/ Deux défis technologiques 8/ Projets et Déploiement DLMS 9/ Déploiement en Côte d’Ivoire 10/ Déploiement en Italie pour 7,5 millions de compteurs gaz 11/ Solution de Semtech pour SCHC : LoRa Basics Modem ------------ La présentation est disponible au format PDF (15 pages) sur https://www.arcep.fr/fileadmin/reprise/observatoire/ipv6/202312_atelier_IPv6_10_Semtech_IPv6_avec_LoRa.pdf ------------ Pour aller plus loin : - IPv6 Officially Enters the LoRaWAN® Ecosystem : https://blog.semtech.com/ipv6-officially-enters-the-lorawan-ecosystem - Vidéo IPv6 et l'Internet des Objets : 6LoWPAN, RPL, Matter, LPWAN et SCHC par l'IMT Atlantique : https://www.dailymotion.com/video/x8qhu8a - Task-Force IPv6 : https://www.arcep.fr/la-regulation/grands-dossiers-internet-et-numerique/lipv6/task-force-ipv6.html

Transcript

00:00 Bonjour à tous, merci de votre attention et merci à Alidat

00:04 de m'avoir proposé de participer à cette session.

00:08 Je n'ai pas pu participer au premier atelier mais j'espère que je suivrai les prochains aussi.

00:14 Pour cette présentation, je travaille chez Semtech, on est fabricant de sémiconducteurs.

00:21 En 2012, on a acquis la technologie Lora qui avait été développée à Grenoble

00:27 pour résoudre un cas difficile qui était celui des compteurs sur batterie,

00:32 compteurs d'eau spécialement.

00:34 A l'époque, en 2012, les technologies radio étaient principalement du FSK,

00:40 des modulations qui supportent par exemple le standard wireless M-Bus.

00:45 Il y avait quand même des cas difficiles où nous ne pouvons pas atteindre ce qu'on appelle

00:52 un deep indoor, c'est-à-dire à 60-90 cm de profondeur sous une plaque en fonte

00:57 comme sont installés la plupart des compteurs d'eau en France, en Angleterre et ailleurs.

01:01 Donc la nécessité de trouver un moyen d'atteindre ces compteurs

01:06 tout en garantissant un ratio économique intéressant, ratio performance/économie,

01:13 et avoir aussi des compteurs qui durent aujourd'hui, c'est le cas, 15 ou 20 ans.

01:18 On va voir que l'utilisation d'IPv6 n'a pas été par défaut le choix dans cette méthodologie

01:27 de communication, c'était d'abord résoudre un cas difficile

01:31 et économiser le plus possible la batterie pour pouvoir durer le plus longtemps.

01:36 Semtech c'est un fabricant de semi-conducteurs, Lora c'est la technologie

01:41 que nous continuons à développer et maintenir, il y a plus de 300 millions d'objets connectés dans le monde.

01:46 Semtech encore c'est d'autres produits analogues, des protections pour des diodes,

01:53 des objets aussi en haut débit, c'est un grand éventail de technologies.

01:59 C'est plus de 1300 et quelques employés et l'an dernier on a fait l'acquisition de Sierra Wireless

02:06 qui sous sa marque continue à faire des modules cellulaires,

02:10 donc on fait aussi du haut débit en cellulaire et des routers.

02:16 Moi particulièrement je travaille pour l'écosystème Lora et au sein de la Lora Alliance,

02:22 je suis responsable du chair Smart Utilities, de la task force IPv6

02:28 et de la task force certification de CHIC.

02:32 On va regarder brièvement un aperçu technologique, la stack de communication de LoraOne

02:39 s'appuie sur une modulation Lora dont je viens de parler,

02:45 qui après a des spécifications par région, à chaque fois on utilise les bandes ISM,

02:51 donc les bandes libres, ce qui veut dire en Europe on a une contrainte de temps,

02:55 c'est 1% par heure du temps qui peut être utilisé par un objet communiquant.

03:01 Donc ça fait 36 secondes, c'est très court, mais en même temps on peut envoyer pas mal de données

03:06 tout en gardant l'équilibre énergétique.

03:11 L'intérêt n'est pas de dépenser les 36 secondes, l'intérêt est d'envoyer le plus rapidement possible et le plus efficacement.

03:17 Du coup, allourdir ou rajouter des overheads avec des entêtes IPv6 UDP,

03:25 quand c'est 40 octets + 8 octets, sur des payloads qui en moyenne en Europe sont de 51 octets,

03:32 c'est mission impossible.

03:36 Mais on a trouvé des solutions.

03:39 Encore un mot sur l'architecture de réseau, qui est une architecture en étoile,

03:44 ce qui veut dire qu'il y a un coeur de réseau qui va gérer les gateways

03:49 et les vitesses de communication de chacun des objets,

03:52 en fonction de la qualité de signal que l'objet détecte à son endroit.

03:58 Quand vous installez un compteur d'eau très loin, il va se mettre à communiquer lentement

04:03 pour être sûr d'être le plus loin possible, d'être entendu par une antenne.

04:08 Si vous arrivez à mettre des antennes avec une bonne densification,

04:12 vous allez pouvoir accélérer les vitesses de transmission et augmenter aussi la taille des payloads.

04:18 C'est intéressant de savoir que le R1 est une architecture en étoile,

04:21 mais qui est assez flexible pour permettre d'optimiser les temps de transmission.

04:27 Quand on a dit ça, on se dit que tous ces objets communiquants,

04:31 qui sont la Smart City, mais qui sont aussi les compteurs,

04:34 vont au fur et à mesure occuper beaucoup le réseau et le spectre notamment.

04:40 Or, l'Aura utilise plusieurs canaux.

04:43 On a une possibilité sur plusieurs canaux d'avoir de manière orthogonale

04:49 différentes vitesses de communication, ce qui est quand même une démultipliée

04:52 de l'utilisation du spectre.

04:55 En 2015, l'Alliance L'Aura a été créée pour spécifier un protocole réseau.

05:04 Je viens d'en parler, L'Aura One.

05:06 Ce protocole a été reconnu par l'ITU.

05:09 Il est aujourd'hui maintenu et spécifié, standardisé, ouvert,

05:13 ce qui permet à toute une communauté d'acteurs d'utiliser,

05:17 à la fois en tant qu'opérateur, mais aussi en tant que fabricant d'objets,

05:21 d'être utilisable sur différents réseaux.

05:24 Il y a plus de 180 opérateurs L'Aura One publics,

05:28 et il y en a beaucoup aussi privés.

05:31 Dans les efforts que l'Alliance fournit, il y a justement l'idée de certifier

05:37 les objets par rapport à leur stade de communication,

05:40 de manière à ce qu'ils soient interopérables,

05:43 qu'ils puissent être déployés sur un réseau, dans un pays, dans un autre,

05:46 mais qu'il n'y ait pas de problème de compatibilité.

05:49 Il y a un souci aigu sur la standardisation.

05:53 Un aperçu de l'écosystème aussi,

05:59 pour continuer à expliquer pourquoi c'est fait de différents partenaires.

06:06 Comme le protocole est ouvert, vous pouvez avoir différents fabricants d'équipements,

06:11 d'équipements réseau aussi, ce qu'on appelle les gateways,

06:14 d'acteurs pour la partie cœur de réseau,

06:17 et donc vous pouvez avoir aussi des intégrateurs

06:22 qui vont soit déployer sur des réseaux privés, soit des réseaux publics.

06:26 C'est un aperçu de l'écosystème.

06:29 Dans cet écosystème, on a trouvé certains membres

06:34 qui ont aperçu le besoin d'aller vers la standardisation pour les compteurs

06:42 avec un standard qui s'appelle DLMS.

06:45 Dans cet écosystème, pour les citer, il y a Orange, Actility,

06:51 mais aussi SageMCom qui ont été à l'origine de cette identification.

06:58 Et c'est EDF qui parlait à l'instant d'avant,

07:02 qui a commencé à dire, mais en fait DLMS,

07:06 c'est un protocole utilisé par Linky,

07:09 mais c'est un protocole utilisé de manière universelle,

07:12 et l'Ora One, aujourd'hui, ça devrait pouvoir marcher.

07:15 Ils avaient fait le test, un compteur électrique,

07:18 envoie un certain nombre de données,

07:21 mais c'est gérable sur un réseau Ora One.

07:24 Donc, de l'idée à la mise en place d'un plan,

07:28 en 2018, on a fait la découverte d'Axio,

07:33 qui avait sur un salon de la LoRa Alliance,

07:38 présenté une première démo de Sheik,

07:41 technologie dont, Alexander, tu viens de parler tout à l'heure.

07:45 Et ça, ça a été pour nous, un moyen d'avancer vers l'association DLMS.

07:51 Celle-ci, de son côté, ne jurait que par IPv6,

07:56 en disant, il n'y a pas, on va dire, pour nous,

07:59 à utiliser un autre moyen d'interopérabilité que IPv6.

08:06 Et ça, c'était une révolution par rapport au compteur d'eau,

08:10 par rapport au compte en gaz,

08:12 qui était, encore une fois, le premier cas sur lequel LoRa avait été créé,

08:16 et qui n'utilise pas aujourd'hui de technologie IP.

08:20 C'est du wireless EMBUS, donc c'est un héritage.

08:22 Je vous décris un peu l'historique,

08:24 pour que vous puissiez voir que,

08:26 dans le développement des technologies radio,

08:29 c'est le besoin qui prime.

08:31 Quand il faut économiser la batterie,

08:33 on ne va pas s'encombrer, on va dire,

08:35 le standard d'EMBUS qui a été développé et standardisé

08:40 par le Comité européen de numérisation,

08:43 n'est pas parti sur les technologies Internet,

08:45 parce qu'il a démarré bien avant l'arrivée d'Internet.

08:48 On est avant les années 2000.

08:51 Maintenant, avec DLMS,

08:55 on a pu travailler sur des documents de spécification,

09:02 et sur la livraison d'une certification.

09:06 Le choix a été fait en commun accord,

09:09 de s'appuyer sur la spécification de CHIC,

09:13 spécification qui a été établie par l'IETF,

09:16 en 2020 pour les réseaux Alpéwan,

09:18 et en 2021 pour le cas LoRaWAN.

09:21 On conclue à cet effort les compagnies que j'ai citées,

09:26 et puis aussi, en pointe, Clio,

09:29 qui a introduit cette technologie à l'IETF.

09:34 Aujourd'hui, on a un socle standardisé.

09:37 C'est très important pour les compagnies,

09:39 ce qu'on appelle les utilities,

09:41 qui servent l'énergie, l'eau et le gaz.

09:43 Elles ont des plans d'investissement sur 10-20 ans.

09:46 Elles s'appuient sur des technologies qui doivent être pérennes,

09:49 qui doivent être massives en termes de déploiement.

09:52 On parle de millions de compteurs.

09:54 Vous allez voir dans les exemples.

09:56 Pour permettre de répondre à leurs besoins,

10:00 qu'elles déploient une solution d'LMS sur un réseau LoRaWAN,

10:04 en combinaison avec du cellulaire ou du PLC,

10:08 ou qu'elles fassent des backups, par exemple.

10:13 Une partie de la communication étant sur un lien primaire,

10:17 et une deuxième pouvant être en relais sur un lien secondaire.

10:20 Quelle que soit leur stratégie,

10:22 elles s'appuient sur un même standard d'LMS,

10:25 et derrière, sur différents médias.

10:27 Depuis 2021, c'est chose possible avec LoRaWAN.

10:33 Il y a eu deux défis techniques qui ont été résolus, grâce à CHIC.

10:39 Le premier, c'était les antennes IPv6 et UDP.

10:43 Aujourd'hui, on peut compresser ces 48 octets en 1, voire 3 octets, selon les cas.

10:49 C'est très intéressant.

10:51 Et on peut compresser aussi la payload des LMS.

10:55 Quand tu parlais de statique,

10:59 pourquoi ce sont des cas qu'il faut bien regarder et bien analyser ?

11:03 Un compteur va, de manière journalière,

11:08 envoyer quasiment les mêmes formats de messages.

11:12 Les valeurs vont changer, la consommation, le courant, bien sûr.

11:16 Mais toutes les entêtes, toute la description du message,

11:19 va rester statique.

11:21 C'est ça qui peut être mappé au départ de la communication.

11:24 Pas besoin de le répéter.

11:26 CHIC offre cette possibilité de créer des règles de compression

11:30 par type de trafic,

11:32 et de réduire tous ces overheads inutiles à répéter chaque fois.

11:38 On aime bien ça chez LoRaWAN.

11:40 On aime réduire l'entropie, moins de gâchis, moins de chaos à l'arrivée.

11:46 Ce qui n'empêche que de bout en bout, c'est bien du DLMS.

11:50 C'est aussi l'application qui peut communiquer vers le compteur.

11:55 Le deuxième défi a été de supporter la MTU IPv6 2280.

12:01 On peut faire même plus avec CHIC.

12:03 Mais c'est ça à quoi sert la fragmentation dans CHIC.

12:07 C'est de permettre de casser ces gros paquets en petits morceaux

12:10 qui vont être envoyés et vérifiés par un code à la fin de l'envoi.

12:18 Les déploiements.

12:20 On est à la fois sur l'électricité, ce qui était le premier marché visé.

12:25 C'est à peu près 150 millions de compteurs électriques par an en communiquant.

12:29 C'est un marché très important pour un fabricant comme nous.

12:33 Mais c'est aussi un marché très important pour les opérateurs et les intégrateurs.

12:37 Ça concerne aussi l'eau et le gaz.

12:40 C'était un peu une découverte.

12:42 Mais finalement, DLMS est un standard qui s'emploie aussi pour ces use cases.

12:46 Acquillo a prospecté de nombreux marchés.

12:50 Ce qui est intéressant dans cette carte, c'est qu'on voit que c'est surtout dans les pays émergents

12:55 où l'adoption est aujourd'hui la plus dynamique.

12:59 Il y a plusieurs projets.

13:01 On va parler ensuite d'un projet éminent en Italie.

13:05 Parce qu'il reste aussi en Italie, sur le gaz, des percées et des développements à faire.

13:11 Mais sinon, la plupart des pays occidentaux, Amérique et Europe du Nord,

13:16 sont déjà à 80% et plus connectés pour les compteurs électriques.

13:21 Donc, il n'y a pas de demande aujourd'hui identifiée.

13:24 On parlera peut-être de renouvellement, mais ça va prendre encore quelques temps.

13:27 En revanche, toute l'hémisphère sud est intéressée.

13:31 Des pays comme le Brésil, l'Indonésie, l'Inde, la Thaïlande, mais aussi la Bolivie, le Chili,

13:37 sont aujourd'hui à la demande de solutions en DLMS avec des réseaux LoRaWAN.

13:44 Un exemple en Afrique, ou en Côte d'Ivoire,

13:49 le groupe Eranov, qui fait à la fois la gestion de l'électricité et la gestion de l'eau,

13:54 a commencé à déployer un réseau LoRaWAN pour permettre la solution de pré-paiement des compteurs d'eau.

14:01 Ils ont aussi vu l'arrivée du support de DLMS par l'Alliance.

14:08 Ils ont sauté le pas en disant que finalement, ils allaient utiliser le même réseau pour les compteurs électriques.

14:14 C'est ce qui est en cours de déploiement.

14:17 C'est intéressant. Ils sont capables aujourd'hui de faire des mesures toutes les 30 minutes

14:22 et d'envoyer des données toutes les 2 heures sur leur flotte de compteurs électriques.

14:27 Le déploiement est passé d'une phase de pilote qui est terminée,

14:31 à une phase de déploiement progressif.

14:34 On a un excellent taux de collecte. 99% est assez impressionnant.

14:40 Dans le marché, on est plutôt sur des chiffres à 95 ou 97.

14:45 Là, ça fonctionne extrêmement bien.

14:47 Il y a deux fabricants de compteurs qui sont en support sur l'électricité,

14:54 avec un troisième qui va arriver.

14:57 Et puis, sur l'eau, il y a aussi différents fabricants de compteurs d'eau

15:01 qui sont aujourd'hui prêts avec des compteurs DLMS utilisant CHIC.

15:05 Dans cette architecture, ce qui est intéressant à noter,

15:09 c'est que l'utilisation combinée de différentes médias est transparente par rapport à DLMS et CHIC aussi.

15:19 Deuxième exemple qui a été tout récemment révélé au salon Enlite à Paris.

15:31 Italgaz a commencé à déployer des compteurs DLMS,

15:36 parce que c'est réglementairement obligatoire en Italie,

15:40 mais sur le réseau NBOT.

15:44 Sauf que la population n'est pas entièrement couverte en NBOT,

15:49 et qu'Italgaz encoure des pénalités si tous ses compteurs ne sont pas connectés.

15:55 Ils se sont arrêtés à un moment donné en disant qu'on ne pourra pas faire 100%

16:00 et qu'on s'expose à des problèmes conséquents.

16:05 Ils ont fait le choix de revoir leur plan,

16:08 de changer et d'adopter un nouveau design de compteur,

16:12 qu'ils ont annoncé la semaine dernière.

16:16 Dans ce compteur, il est marqué LoRaWAN et NBOT.

16:19 Il embarque les deux connectivités.

16:21 C'est un exemple qui montre que pour une compagnie de gaz ou d'électricité,

16:28 l'important n'est pas le choix unique d'une connectivité,

16:31 c'est le choix de solutions standard et qui puissent être pérennes.

16:37 Aujourd'hui, Italgaz s'appuie sur des fabricants différents.

16:43 Ce même compteur gaz, comme le Linky, est aujourd'hui industrialisé par différents fabricants.

16:50 Pour Italgaz, il est fabriqué par deux fabricants.

16:54 Il va être déployé avec tantôt la connectivité LoRaWAN en premier

16:59 ou la connectivité NBOT en premier.

17:02 Alternativement, ils pourront s'appuyer sur l'un ou l'autre.

17:06 Là aussi, on a quelque chose de transparent.

17:10 Il y a des choses intéressantes. DLMS utilise les deux médias,

17:13 le réseau cellulaire et le réseau LoRaWAN.

17:17 Sur un compteur gaz, on a un trafic un peu plus élevé qu'un compteur d'eau,

17:23 mais un peu moins qu'un compteur électrique.

17:25 Mais dans les trois cas, eau, électricité et gaz, LoRaWAN fait le job.

17:31 Pour terminer, pour référence,

17:37 Semtech dispose d'un framework software pour les développeurs.

17:42 Il permet d'utiliser les plateformes hardware.

17:45 Ce framework s'appelle LoRaBasics Modem.

17:48 Il permet de supporter CHIC.

17:51 Cela a été testé et validé en amont avec Acquio et maintenant avec Actility,

17:56 qui a repris la technologie.

17:58 On est à même d'offrir aux fabricants ou aux intégrateurs

18:03 qu'ils souhaitent des solutions ad hoc.

18:06 Il y a d'autres contenus qui sont rendus disponibles par la LoRaAlliance,

18:12 Acquio et Actility, des white papers, des webinars,

18:19 donc toute une littérature.

18:21 Ce qu'il faut maintenant voir en perspective,

18:24 c'est que LoRaWAN est né sans IPv6.

18:28 Par nécessité, pour répondre aux besoins des utilities,

18:32 on a fait l'effort de standardiser et de rendre possible l'IPv6.

18:35 Et maintenant, cela permet de générer des projets

18:39 qui sont assez conséquents en volume.

18:42 C'est une histoire qui s'étale sur la période 2018 à maintenant.

18:48 Tout le travail de standardisation et de certification est terminé.

18:53 A vos dispositions, si vous avez des questions.

18:56 Merci beaucoup.

18:58 [Applaudissements]

19:01 Merci beaucoup Rémi.

19:03 Des questions ?

19:05 Oui.

19:07 Qui fait la certification d'IPv6 ?

19:12 C'est la LoRaAlliance qui fait la certification de CHIC

19:16 avec des tests à host

19:18 qui sont accrédités par la LoRaAlliance

19:20 et qui utilisent une méthode de test

19:22 et des tests qui ont été spécifiés en amont.

19:25 Je pense que Laurent, on devrait peut-être essayer

19:28 de créer une coopération entre le Forum et LoRaWAN.

19:33 Parce que normalement, pratiquement tous les constructeurs

19:37 passent par le Forum v6 Ready Logo Program.

19:41 Et c'est très efficace.

19:44 Vous aurez pratiquement en Asie, il faut toujours mettre

19:48 le logo du Forum IPv6 sur les boîtes

19:51 pour commercialiser les produits.

19:54 Je ne sais pas si vous avez ce marketing.

19:58 Après, c'est aux fabricants effectivement auxquels il faut s'adresser

20:01 mais on peut le faire par le truchement de l'alliance.

20:05 Moi, une note, un souvenir pour montrer à quel point c'est efficace

20:08 pour avoir été temporairement client de Côte d'Ivoire Énergie.

20:13 Vous rentrez, vous vous êtes en prêt payé,

20:16 vous n'avez pas un débit mensuel.

20:18 En Afrique, peu de gens ont des comptes bancaires

20:20 comme dans d'ailleurs pas mal d'endroits dans le monde.

20:22 Et vous avez un compte à vous dosser à votre numéro de téléphone

20:24 chez votre opérateur, qui parfois est bien content

20:26 de prendre sa commission d'ailleurs.

20:29 Vous rentrez, votre compteur est tombé à zéro.

20:32 Vous faites un virement avec le téléphone.

20:34 En moins d'une minute, le compteur vous remet le courant.

20:37 Très très impressionnant.

20:39 Les activations de NIMKIS ne vont pas aussi vite.

20:43 D'autres questions ?

20:46 Non ?

20:47 Merci infiniment Rémi.

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