Puce radio réalise des économies d'énergie pour l'IoT

6th September 2017
Posted By : Alice Matthews
Puce radio réalise des économies d'énergie pour l'IoT

La communication sans fil est un aspect essentiel de toutes les applications de l'internet des objets. Cependant, dans de nombreux domaines d'application, elle doit également franchir de grandes distances de la manière la plus efficace possible sur le plan énergétique. Rutronik occupe dès lors le champ entre la transmission radio à courte distance et la téléphonie mobile avec la nouvelle puce radio S2-LP de STMicroelectronics.

La puce S2-LP permet de mettre en réseau les objets et donc de les rendre intelligents, et cela pendant dix ans sans changement de pile : en mode de réception, elle consomme seulement 6,7 mA, en mode de transmission avec 10 dBm seulement 10 mA, en mode pause et veille à peine 600 ou 350 nA. « Ceci confère effectivement à la S2-LP une position exclusive sur le marché, » a expliqué René Hermanns, chef de produit pour technique radio chez Rutronik. « Des valeurs aussi faibles ne sont pas faciles à réaliser et très peu de fabricants ont les compétences nécessaires à cet effet, notamment dans le design de circuits analogiques HF économes en courant ou l’intégration avec des sections fonctionnelles pour la bande de base. L’efficacité énergétique ne doit en effet pas se faire au détriment de la sécurité de fonctionnement et de la stabilité de connexion – ST y est parvenu avec la S2-LP. »

Avec ces caractéristiques, l’émetteur-récepteur convient de manière utile pour les appareils mis en réseau tels que des systèmes d'alarme, des équipements de surveillance et des solutions de compteurs d'énergie intelligents, en outre pour l’automatisation du bâtiment, les systèmes de surveillance et de commande industriels ainsi que les systèmes de gestion de l’éclairage, de la circulation et du stationnement dans des applications de veille intelligente.

Il se recommande tout particulièrement pour toutes les applications dans lesquelles il faut franchir de grandes distances, par exemple pour relier des capteurs extérieurs directement au Cloud sans détour par une passerelle locale. « Pour de tels capteurs répartis à grand écartement sur une grande surface, qui sont généralement également difficilement accessibles, la très grande autonomie de la pile contribue en outre à réduire nettement les coûts de maintenance », ajoute René Hermanns. 

La puce radio programmable fonctionne dans des bandes de fréquence sans licence inférieure au gigahertz et peut être réglée en conséquence en fonction des exigences des différents continents. Des protocoles de communication répandus utilisés pour l’application de la puce sont par exemple Wireless M-Bus, Sigfox, 6LowPAN ainsi que IEEE 802.15.4g, qui convient pour les applications de gestion de l'énergie et de commande de processus et fournit ainsi la base pour les futurs réseaux électriques intelligents. « La puce S2-LP est ainsi d’utilisation flexible pour plusieurs bandes de fréquences ISM et utilise cependant dans chaque bande la couche de transmission de bits définie globalement de manière uniforme et tout ce qui se trouve au-dessus. »

Grâce au fonctionnement avec une bande très étroite de seulement quelques kilohertz, la modulation des données requiert nettement moins d’énergie que pour la plupart des autres technologies radio, qui demandent le plus souvent entre 1 et 20 MHz. Avec des signaux de haute puissance jusqu'à 16 dBm, l’émetteur-récepteur garantit en outre l’échange de données fiable également sur de grandes distances. Sa sensibilité de réception de -130 dBm permet selon les conditions d’environnement des distances de transmission jusqu'à plusieurs douzaines de kilomètres et assure ainsi une grande couverture de réseau.

Grâce à l’intégration de Sigfox, fiable, efficace sur le plan énergétique et en termes de coûts
« Sigfox est particulièrement intéressant pour les appareils à faible débit de données, vu qu’il a été spécifiquement développé dans ce but. Grâce à l’intégration de Sigfox dans la puce S2-LP, la connectivité de l'internet des objets est plus fiable, plus efficace et plus rentable avec la puce radio. En outre, les concepteurs système bénéficient du grand écosystème Sigfox, » a ajouté René Hermanns. « Bien que l’infrastructure se trouve soit encore en cours d’élaboration, de nombreux pays sont déjà couverts en Europe et Sigfox collabore avec plusieurs gestionnaires de grand réseau en vue d’un déploiement mondial rapide. »

Sigfox est conçu pour assurer de grandes portées allant jusqu'à 50 km en terrain dégagé et jusqu'à 10 km dans les villes, de faibles débits de données de 12 octets par message et une faible consommation de courant. Il fonctionne dans la bande de fréquences en dessous du GHz – en Europe sur 868 MHz – et utilise la technique de bande étroite avec BPSK comme procédé de modulation. Un appareil final qui est équipé de la technologie Sigfox fournit ses données à des stations de base Sigfox qui les transmettent aux Clouds respectifs pour traitement ultérieur. De là, les résultats peuvent être transmis à n’importe quel appareil final pour visualisation.

« Une carte SIM n’est pas nécessaire avec SigFox. La redevance d'utilisation dépend du nombre de messages transmis par jour. En général, elle se situe par appareil final entre un et dix euros par an, » a complété le spécialiste radio de Rutronik.

Le nouvel émetteur-récepteur de STMicroelectronics supporte selon le protocole programmé des réseaux avec topologie de point à point, en étoile et maillée et offre dès lors une flexibilité élevée pour les objets mis en réseau.

La puce S2-LP ainsi que le kit de développement logiciel (SDK) richement équipé sont disponibles chez Rutronik, le partenaire franchisé officiel de STMicroelectronics. Celui-ci est déjà certifié Sigfox, de sorte que les concepts de buts d’évaluation et un prototypage simple peuvent immédiatement être connectés au réseau Sigfox. Le SDK est compatible avec la famille de microcontrôleurs STM32, qui est déjà largement répandue dans le segment de l’internet des objets. Ceci comprend également l’infrastructure de développement STM32 avec des prototypes de cartes et une large offre d’outils logiciels et de ressources.

« Cependant, le composant ne suffit pas à lui seul, » a expliqué René Hermanns. « Pour nous, la solution radio devient seulement optimale lorsque le protocole de transfert, les profils d’application, les aspects de sécurité et les certifications pour l’application respective sont parfaitement accordés. En cela, nous assistons nos clients, de même que nous les conseillons du point de vue des normes, des compatibilités et des consortiums. Et naturellement, le reste du matériel doit également y être adapté. »

Sous Rutronik SMART, les développeurs trouvent en plus de composants sans fil également des capteurs, microcontrôleurs ainsi que des solutions de gestion d’énergie et de la sécurité pour leur application de l'internet des objets. Complété par nos plates-formes du Cloud avec des fonctions correspondantes d’évaluation et d’établissement de rapports, nous pouvons également proposer au client intéressé une solution complète de la même main.

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