[Tribune] La bataille des réseaux bas-débit pour l’IoT : Sigfox vs LoRa

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Dans le monde impitoyable des objets connectés, s’affrontent deux philosophies de réseaux IoT bas-débit. La vision globale de Sigfox affronte la stratégie locale de la communauté LoRa. Cyril Masson dresse le tableau d’un paysage stratégique en pleine structuration dans les réseaux LPWAN.
Selon de nombreuses prévisions, environ 50 Milliards d’objets devraient être connectés d’ici à 2022. un tiers de ces objets continueront d’utiliser les protocoles GSM actuels, un tiers utiliseront des réseaux à très courte portée, notamment dans des usages domotiques, un tiers devraient être connectés à des réseaux bas débit/ longue portée, soit un marché total adressable potentiel de 5 milliards d’objets connectés.
On peut également considérer qu’une partie des usages domotiques pourra concerner ces réseaux bas débit : en effet, la configuration des objets connectés dans le cadre du Smart Home est actuellement rendu difficile par l’usage d’un réseau Wifi (configuration par l’utilisateur par capteur).
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Les réseaux IoT bas-débit

Dans ce marché, 2 grands types de réseaux bas débit s’opposent actuellement :

  • le réseau Sigfox qui mise sur des messages très courts et légers (12 bytes – 140 messages par jour), avec le déploiement rapide d’un réseau « sans couture » à l’échelle mondiale.
  • le réseau LoRa permet des messages plus importants (50kbyes), et s’appuie sur les acteurs mobiles en place pour construire son réseau ;

De ce fait, le réseau Sigfox –par les contraintes qu’il impose aux objets de par la taille des messages– réduit sa taille de son marché ‘adressable’ :

  1. la taille des messages ne permet une communication que en mode ascendant (de l’objet vers le réseau) et interdit donc des messages descendants –depuis le réseau, tels que des messages de maintenance par exemple–.
  2. la taille des messages ne permet pas de crypter ces derniers et rend ainsi potentiellement vulnérable la communication et l’accès aux données.
  3. la taille des messages ne permet pas réellement le mouvement excédant 10 à 20km/h, sans quoi la perte d’information risque de limiter la transmission de l’information.

De par ces contraintes, il est réaliste d’envisager que seuls 50% du marché est adressable soit environ 2,5 Milliards d’objets à horizon 2022.
Bien qu’ambitieux, le projet de Sigfox à prendre 20% de parts de marché adressable, soit environ 500 Millions d’objets connectés à l’horizon 2022, parait toutefois réaliste compte tenu d’une part de l’avance prise par la société toulousaine, de par le soutien de l’Etat français à faire de l’acteur un étendard sur une technologie « stratégique » au niveau européen, mais aussi au regard des investissements réalisés.
Les modèles et donc les implications financières sont relativement distincts.
Le coût d’une antenne sur le réseau Sigfox est estimé à environ 2.500€ (Capex) et 1.000€ (Opex) annuels, ainsi que 5% de frais de maintenance. Il est estimé qu’à ce jour, Sigfox a déployé environ 1.500 antennes pour couvrir la France, tout en restant réservé sur la capacité d’un tel réseau de répondre à l’ensemble des besoins de l’Internet des Objets. Il faut ajouter à cela le coût de location de site de chaque antenne qui peut représenter environ 2.500€ / an.
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La stratégie de Sigfox

Afin d’assurer le déploiement de son réseau, Sigfox a mis en place un système de partenariats dans les différents pays avec le déploiement réalisé par des acteurs Télécom (par exemple TDF en France, Arqiva au Royaume Uni, Albertis en Espagne) sur une base de partage de revenu garantissant une partie estimée à 50% du revenu facturé par objet connecté à celui qui déploie et opère le réseau.
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Il y a bien entendu un risque à miser sur un tel modèle : si les revenus générés ne sont pas suffisants pour couvrir les frais de déploiement mentionnés plus haut, les partenaires sont fragilisés économiquement et cela représente un risque.
Sigfox pourrait être ainsi amené à devoir racheter ces partenaires et à supporter directement les investissements et le coût des opérations du réseau, voire à le déployer lui-même comme c’est le cas dans certains pays. De fait, la lourdeur de ces investissements semble justifier les énormes investissements réalisés par l’opérateur Internet des Objets.
De son côté, Bouygues Télécom a déclaré avoir prévu un déploiement de 4.000 antennes pour couvrir le territoire français. Si l’on compare aux quelques 1500 antennes annoncées par le réseau Sigfox, certaines questions se posent : le réseau Sigfox couvre-t-il tous les usages, est-il suffisant ?
Si ce n’est pas le cas, il est possible que cela représente un risque en termes de resserrement du marché adressable que nous avons vu plus haut.
Une autre hypothèse pourrait être l’affrontement de conceptions du marché entre Sigfox et LoRa, le premier privilégiant la couverture internationale avec un maillage faible pour être rapidement en mesure de s’imposer comme un opérateur international, quitte à jouer sur les effets d’annonce, le second misant sur un maillage local plus important.
Rappelons que Bouygues Télécom et Orange déploient un réseau LoRA mais que Archos, autre acteur français, déploie également un tel réseau avec l’ambition de déployer 2000 antennes relais en France.

Fonctionnement en LoRa

En outre, il semble que le réseau LoRa doive supporter des coûts de déploiement moins importants. Chaque antenne représenterait ainsi un investissement de 1.500€ / mois installation comprise (CAPEX) et des frais de maintenance de 5% (OPEX). L’un des aspects fondamentaux distinguant ici LoRA est qu’il repose principalement sur des opérateurs existants qui disposent déjà de leurs antennes GSM et du savoir-faire opérationnel.
De tels coûts permettent d’envisager un déploiement national avec une couverture plus maillée mais aussi plus longue. Lorsque Sigfox annonce avoir déjà couvert le territoire national, LoRa annonce une couverture française pour fin 2016. Il n’est pas impossible par ailleurs que le rapprochement prévu entre Orange et Bouygues Télécom accélère ce processus.
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Mais ce sont aussi 2 conceptions distinctes du marché lui-même qui s’affrontent : alors que Sigfox se veut un acteur global et dit pouvoir proposer un modèle unique de facturation à l’échelle mondiale, LoRa semble de son côté miser sur un modèle où chaque pays, chaque géographie aura ses propres acteurs et sa propre stratégie IoT.
A ce stade, les uniques projets d’envergure annoncés par les 2 acteurs concernent surtout des projets locaux portés par les actionnaires de chaque concurrent : Engie Cofely pour Sigfox, Colas pour LoRa sont des projets très localisés.
Déjà que les industriels risquent d’être confrontés à des délais de déploiement de leur stratégie IoT et la production d’objets, à quelle échéance peut-on réellement entrevoir le déploiement de projets IoT à l’échelle mondiale, auquel cas, Sigfox peut en effet se retrouver avec un réseau mondial, … mais avec des clients locaux, soumis à une concurrence certes moins globale mais plus forte sur chaque marché.

Note : en réponse à ces informations, Sigfox a souhaité rectifier l’argumentation de l’auteur, notamment sur les points suivants :

  1. Le réseau Sigfox permet une communication ascendante et descendante. L’entreprise a d’ores et déjà sur son réseau commercial des clients qui utilisent la fonction bidirectionnelle.
  2. Le cryptage dont est responsable Sigfox concerne l’identité de l’objet. Le cryptage des données client est parfaitement possible dans les 12 octets du message. Ce chiffrage est décidé par le client.
  3. L’architecture du réseau Sigfox permet bien une mobilité supérieure à 20 kms. L’entreprise a d’ores et déjà sur son réseau des applications mobiles commercialement disponibles.
  4. Sigfox rappelle également qu’en France notamment, son service est commercialement disponible à l’échelle nationale, avec une carte de couverture publique et un niveau d’engagement de service.
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15 commentaires

  1. De ce fait, le réseau Sigfox –par les contraintes qu’il impose aux objets de par la taille des messages– réduit sa taille de son marché ‘adressable’ :
    la taille des messages ne permet une communication que en mode ascendant FAUX
    la taille des messages ne permet pas de crypter ces derniers et rend
    ainsi potentiellement vulnérable la communication et l’accès aux
    données. FAUX

  2. A ce jour, Sigfox est le seul acteur à délivrer des contrats commerciaux avec une carte de couverture réelle, une grille de tarif et une qualité de service. Nous utilisons le réseau Sigfox pour nos clients qui ne sont pas Engie, aussi bien en France, en Angleterre, en Espagne ou en Italie. Nous utilisons les fonctions bi-directionnelles du réseau et cela fonctionne.
    Par ailleurs, en ce qui nous concerne, nous encryptons la payload pour nos clients mais chacun est libre de le faire ou pas.
    Le nombre d’antennes ainsi que leur prix quelque soit la technologie n’est pas une donnée pertinente ou tout du moins comparable d’un réseau à l’autre, seul compte la connectivité, la qualité de service et le coût du service rendu.

  3. Il est amusant de constater que tout le monde passe a coté du sujet central : le fait que toutes ces technos sont contraintes par le recours à une bande de fréquence libre, le 868MHz, mais inadaptée.
    Vu le faible nombre de canaux utilisés et le temps important de transmission, cette bande sera très prochainement totalement saturé. Tout le monde se cache derrière la réglementation qui limite à 1% d’occupation par base station. Pour autant respecter la réglementation ne signifie pas que les données pourront trouver de l’espace sur la bande passante pour être transmises. A partir d’un millier de capteurs qui transmettent toutes les 10-15mn sur la même zone, il y aura de nombreuses collisions. Si une cellule fait 1km de rayon, 1000 capteurs par cellule limitera à environ 1 capteur pour 3000m2 au sol.. bref, en zone urbaine dense ca ne passera pas. Même en application agricole ce n’est pas sur que ca passe.
    En gros, ce réseau sera limité aux application qui envoient qques messages par an (type alarme incendie). Mais il est amusant de constater les millions deversés dans le sujet sans même que les financeurs comprennent ces éléments de dimensionnement. Qui a dit que Sigfox serait le prochain Uramine …..

      • Hello @laurent, peut être quelques éléments. Sans être expert radio et bossant plutôt sur LoRa, je peux quand même dire que les antennes utilisent en général une sous bande de la 868 Mhz qui a un duty cycle de 10% permettant plus de flexibilité en downlink (vers les capteurs LoRa ou Sigfox). Il faut aussi prendre en compte que en LoRa 8 canaux sont utilisés en même temps. En LoRa, vu que c’est bien plus « rapide » que Sigfox (3x – 50x plus rapide), le time-on-air d’un message se compte en ms (2 secondes env. chez SF) , permettant d’utiliser bien plus de capteurs sur le réseau.

        • Merci pour ces précisions… mais au fond, LoRa et SigFox sont sur la bande qui est libre .. sait on si les canaux LoRa et Sigfox sont sur des sous-bandes distinctes ou sur les mêmes ?
          Dans mes calculs précédents, je comptais environ 500ms pour une transmission (qui certes peut etre plus rapide si on est proche de la base).. Si on couvre 20% des 550000km2 de la France métro avec seulement 2000 antennes, on est sur des rayons de cellule de 4km, donc on sera plutot sur des objets en moyenne éloignés de leur base et donc sur des vitesses très lentes, soit des temps de transmissions élevés (500ms me semble pas idiot)..
          Bref, tout le monde continue a répondre avec des éléments quali. Je crois que maintenant que les millions ont été deversés tant dans LoRa que dans Sigfox, on est dans le syndrome Uramine qui consiste à continuer vers le mur – si possible en accélerant – et ne surtout pas regarder la réalité en face avec des arguments quantifiés solides… Au moment ou 868 saturera, l’état ouvrira une nouvelle bande qui sera payante evidemment. LoRa et Sigfox ne seront plus du tout compétitif en prix face aux réseaux 4G-5G traditionnels qui de surcroit auront évolué dans des versions low power ..
          Sinon, toujours pas de réponse de Sigfox ?

          • Sur une distance de 3-4 km, l’expérience montre qu’on a un time-on-air de 50 à 100 ms (pour un payload d’une 10aine d’octets). Je suis d’accord que sur le (très) long terme, il y a un risque de congestion, mais déjà en France, le régulateur étudie des options pour ouvrir d’autres bandes ISM (payantes ou pas, on verra bien, rien n’est figé). Par contre, je ne te rejoins pas complètement sur l’aspect compétitivité. Au-delà du coût des licenses, il y a des différences énormes au niveau des coûts d’infrastructures : une basestation LoRa c’est 10x moins qu’un station 4G, les coeurs de réseau également. Au niveau capteurs, il y a aura probablement équivalence des prix. Syndrome Uramine, il ne faut pas dramatiser, on évolue avec des technologies jeunes, on expérimente et on se positionne sur un marché récent avec des paradigmes nouveaux.

          • Effectivement, l’infra sera moins onéreuse, mais les opérateurs existants déploieront des techno long range / narrow bande à cout quasi marginal.
            Aujourd’hui de l’abo 3G de base avec une quantité de données limitée (~1MB) sort à 2-3€ / mois, et sans doute moins pour des gros clients. qqun a une idée des tarfis Sigfox ?

          • Sigfox, c’est un débit 100 bps constant. La techno LPWA du 3GPP s’appelle Narrow Band IOT ou NB IoT et c’est une techno « clean slate » c’est-à-dire que cela nécessitera le déploiement de stations de base et coeur de réseau dédiés, donc pour le coût quasi marginal, il faudra repasser…
            Sinon niveau prix, je crois que Sigfox (et probablement LoRa) ça tourne autour de 5-10 euros par device/année pour de l’illimité.

          • Je suis pas un expert radio mais de ce que j’ai compris de la techno sigfox, leur messages font 100hz de large, donc sur un spectre de 200khz on peut en mettre un paquet à un instant T et sur la même antenne ! (2000 en théorie, donc on peut compter jusqu’à quelques centaines en pratique je pense) .
            Aussi, si on prend en compte qu’un device envoie au maximum une fois toutes les 10 minutes, ça fait un paquet de device qui pourront communiquer sur UNE SEULE antenne… Et il ne faut aussi pas oublier que Sigfox a déjà déployé beaucoup d’antennes… donc pour saturer le réseau, il va falloir mettre un paquet de devices.

          • Si SigFox dispose de 2000 sous-canaux sur sa bande de fréquence, alors effectivement, cela laisse la place à un grand nombre de connecteurs.. En revanche je suis étonné que l’on atteigne 300bits/seconde avec seulement 100hz de largeur.. (honnetement, le traitement du signal est vraiment lointain pour moi). mais ce serait intéressant d’aller au bout de la question !

          • Ce ne sont pas des canaux je crois. il faudrait que je re-regarde leur présentation technique, mais ils utilisent un procédé différent pour justement pouvoir digérer plus de messages en même temps. Je cherche la doc, si je la trouve je la posterais.

  4. Article clairement orienté & donnant de fausses informations pour mettre en avant une techno par rapport à l’autre. sigfox est loin d’être une solution parfaite, mais là c’est une carricature, et ça ne sert à personne.
    Je vais mettre ça sur un manque d’information de l’auteur vu que les sites sigfox ne sont pas très clairs, mais en tous cas ce n’est pas très joli tout ça… Le french bashing semble à la mode, continuons donc !
    1) Comme les autres commentaires l’ont dit avant moi, Sigfox permet bien le downlink. il suffit de faire une recherche sur Aruco pour le comprendre d’ailleurs. Assez rigolo qu’un truc comme ça soit écrit ici. ( avec 1 ou 2 recherche google on peut même trouver des exemples : blog.xebia.fr/2016/03/14/atelier-collecte-2-envoyer-recevoir-des-donnees-depuis-le-backend-sigfox/ )
    2) Les données peuvent toute à fait être cryptées. Il suffit d’être un peu informé sur la question.
    3) l’article ne fait pas la distinction entre les réseaux Lora privés les offres de réseau publics que feront des acteurs comme bouygues & orange, où il faudra prendre un abonnement, comme chez sigfox, pour accéder au réseau…
    Bref, l’article est clairement trop simpliste pour apporter des réponses à des atceurs qui se posent des vraies questions.

    • Entièrement d’accord .. en tant que potentiel acteur de l’éco système, je me demande (i) quelles sont les fonctionnalités réelles (nombre de message, taille, nombre / jour) (ii) si il y a risque de saturation ou pas à court terme et (iii) les tarifs affichés aujourd’hui (et surtout leur stabilité dans le temps..
      des infos sur les grilles tarifaires sont les bienvenues

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