Qu'est-ce que LongFi ?

LongFi est l'architecture de réseau sans fil propriétaire initialement développée par Nova Labs (anciennement Helium Inc.) pour le réseau Helium IoT, l'une des plus grandes infrastructures sans fil décentralisées au monde pour l'Internet des objets (IoT). Plutôt que d'être un protocole radio autonome, LongFi combine la norme de communication sans fil LoRaWAN® avec l'architecture réseau décentralisée d'Helium, permettant aux appareils IoT compatibles de transmettre de petites quantités de données sur de longues distances tout en permettant aux propriétaires indépendants de points d'accès d'assurer la couverture réseau.

Contrairement aux réseaux IoT cellulaires conventionnels qui reposent sur du spectre sous licence et des opérateurs centralisés, le réseau à l'hélium est construit par des particuliers et des organisations qui déploient des passerelles compatibles (Hotspots). Ces passerelles créent une couverture sans fil pilotée par la communauté et acheminent en toute sécurité les données des appareils IoT vers les applications cloud. Historiquement, les opérateurs de points d'accès étaient récompensés grâce au système d'incitation basé sur la blockchain d'Helium, qui favorisait une expansion rapide de la couverture réseau. Aujourd'hui, l'écosystème Helium continue d'évoluer tout en maintenant son accent sur une connectivité IoT à faible coût et faible consommation d'énergie.

LongFi est particulièrement adapté aux capteurs alimentés par batterie qui transmettent périodiquement de petits paquets d'informations tels que des mesures environnementales, des coordonnées GPS, l'état des équipements, les relevés de compteurs de services publics, des données agricoles ou la télémétrie industrielle. Comme les transmissions sont peu fréquentes et très optimisées, la durée de vie de la batterie s'étend souvent sur plusieurs années, faisant de LongFi un excellent choix pour les déploiements IoT à grande échelle.

Comme LoRaWAN, la connectivité LongFi offre plusieurs caractéristiques importantes :

• Communication bidirectionnelle
• Couverture sans fil longue distance
• Très faible consommation d'énergie
• Faibles débits de données optimisés pour le trafic des capteurs 
• Excellente évolutivité pour des milliers d'appareils connectés 

Ces caractéristiques font de LongFi une technologie de réseau idéale pour les villes intelligentes, l'IoT industriel (IIoT), l'agriculture, la logistique, les services publics, la surveillance environnementale, le pétrole et le gaz, l'exploitation minière, l'automatisation des bâtiments et d'innombrables autres applications basées sur les capteurs.

Le LongFi est-il le même que le WiFi longue portée ?

Non. LongFi n'est pas du WiFi, ni basé sur une norme LAN sans fil IEEE 802.11.

Le WiFi longue portée traditionnel utilise des antennes directionnelles et des points d'accès à gain élevé pour établir des ponts sans fil point à point ou point à multipoint sur plusieurs kilomètres tout en maintenant un débit de données relativement élevé. Ces systèmes sont couramment utilisés pour la vidéosurveillance, le réseautage sur campus, le backhaul Internet et la connectivité haut débit.

LongFi, quant à lui, est conçu spécifiquement pour les communications IoT à faible bande passante. Au lieu de transmettre de grandes quantités de données, LongFi se concentre sur l'envoi de petits messages capteurs tout en maximisant la portée de communication et en minimisant la consommation d'énergie. En conséquence, les appareils peuvent souvent fonctionner pendant des années avec seulement une petite batterie.

LongFi vs Wi-Fi HaLow

LongFi contre LoRaWAN

Bien que les termes soient parfois utilisés de manière interchangeable, ils ne sont pas identiques.

LoRaWAN est un protocole réseau ouvert qui définit comment les appareils compatibles LoRa communiquent avec les passerelles et les serveurs réseau. Les organisations peuvent déployer des réseaux LoRaWAN privés ou publics en utilisant des passerelles commercialement disponibles.

LongFi s'appuie sur la technologie LoRaWAN en l'intégrant à l'infrastructure décentralisée du réseau Helium IoT. Les hotspots compatibles offrent une couverture sans fil publique, permettant aux appareils autorisés de communiquer sans que les organisations aient à construire leur propre infrastructure de passerelle privée.

LongFi vs. Bluetooth Faible Énergie (BLE)

Bluetooth Low Energy (BLE) est principalement conçu pour les réseaux personnels (PAN), les appareils portables, les accessoires de maison intelligente et les communications à courte portée.

Bien que le BLE offre une excellente autonomie de batterie, son autonomie de transmission est généralement mesurée en dizaines de mètres plutôt qu'en kilomètres. LongFi offre une couverture nettement plus grande et est bien mieux adapté aux capteurs à distance, à la surveillance industrielle, à l'agriculture, au suivi des actifs et aux déploiements IoT à l'échelle de la ville.

LongFi vs. IoT cellulaire (NB-IoT, LTE-M et 5G)

Les technologies IoT cellulaires telles que NB-IoT, LTE-M et 5G offrent une excellente couverture et un débit de données plus élevé, mais nécessitent un spectre sous licence et des abonnements aux opérateurs de réseaux mobiles.

LongFi opère dans des bandes de fréquences industrielles, scientifiques et médicales (ISM) sans licence, réduisant les coûts de déploiement tout en fournissant des communications longue portée pour des applications où seules de petites quantités de données de capteurs doivent être transmises. Pour de nombreuses applications de surveillance et de télémétrie, LongFi offre une alternative plus économique à la connectivité cellulaire.

Spécifications techniques de LongFi

Bandes de fréquences

LongFi opère dans des bandes de fréquences ISM sub-GHz régionales qui varient selon la réglementation locale :

• 915 MHz — États-Unis, Canada, Australie et plusieurs pays d'Amérique latine 
• 868 MHz — Europe
• 433 MHz — Marchés asiatiques et internationaux sélectionnés 

Comme les allocations de spectre diffèrent d'un pays à l'autre, les utilisateurs doivent toujours vérifier les exigences réglementaires locales avant de déployer des équipements sans fil.

LongFi Portée

Les fréquences sub-GHz offrent d'excellentes caractéristiques de propagation comparées aux technologies sans fil à haute fréquence telles que le WiFi 2,4 GHz ou le Bluetooth.

Selon la hauteur de l'antenne, le terrain, les conditions de ligne de vue, le positionnement de la passerelle et les interférences locales, les communications LongFi s'étendent généralement entre 1 et 10 miles (1,6 à 16 km), avec des distances beaucoup plus grandes possibles dans des conditions idéales grâce à des passerelles surélevées et des antennes à gain élevé.

Faible consommation d'énergie

LongFi a été spécifiquement conçu pour les capteurs IoT alimentés par batterie.

Les appareils restent généralement en mode veille pendant de longues périodes, ne se réveillant que pour transmettre de courts paquets d'informations avant de revenir à un fonctionnement à faible consommation. Ce cycle de service efficace permet de mesurer l'autonomie de la batterie en années plutôt qu'en mois, réduisant considérablement les coûts d'entretien.

Débit de données

LongFi privilégie la portée de communication et l'efficacité de la batterie plutôt que le débit.

Les débits de données typiques varient d'environ 0,3 kbps à 50 kbps, selon les facteurs d'étalement de la LoRa, les configurations régionales et les réglages réseau. Ces vitesses sont idéales pour les relevés de capteurs, la télémétrie, les alarmes, les coordonnées GPS et les rapports d'état des machines.

Modulation

LongFi utilise  la modulation LoRa Chirp Spread Spectrum (CSS), qui offre une excellente sensibilité au récepteur et une résistance robuste aux interférences tout en permettant des communications longue distance à des niveaux de puissance extrêmement faibles.

Sécurité

La sécurité est fondamentale dans les déploiements LongFi.

Plusieurs couches de protection incluent :

• Chiffrement AES-128
• Authentification sécurisée des appareils
• Identifiants uniques d'appareil
• Communications chiffrées de bout en bout 
• Clés de session réseau sécurisées
• Activation par voie hertzienne (OTAA) 

Ces mécanismes aident à protéger les données transmises tout en empêchant l'accès non autorisé au réseau.

Mises à jour du firmware

De nombreux appareils compatibles LongFi prennent en charge  les mises à jour du firmware Over-the-Air-Air (OTA), permettant aux fabricants de déployer des améliorations logicielles, des corrections de bugs et des correctifs de sécurité sans avoir à accéder physiquement aux équipements installés.

Compatible Chipsets

LongFi utilise la même technologie radio LoRa que l'on trouve dans de nombreux émetteurs-récepteurs Semtech, notamment :

• SX1272
• SX1276
• SX1261
• SX1262

Ces chipsets hautement intégrés sont largement utilisés dans les capteurs IoT, les équipements industriels, les dispositifs agricoles et les systèmes de surveillance environnementale.

Applications LongFi courantes

LongFi prend en charge une grande variété d'applications IoT commerciales et industrielles, notamment :

• Villes intelligentes
• IoT industriel (IIoT)
• Systèmes SCADA
• Agriculture intelligente
• Irrigation de précision
• Suivi du bétail
• Surveillance environnementale
• Surveillance de la qualité de l'air 
• Stations météorologiques
• Comptage des services publics
• Compteurs d'eau et de gaz
• Surveillance du pétrole et du gaz 
• Supervision du pipeline
• Exploitation minière
• Suivi des actifs
• Gestion de la flotte
• Logistique de la chaîne du froid 
• Automatisation des bâtiments
• Systèmes d'alarme
• Surveillance à distance des équipements
• Maintenance prédictive
• Parking intelligent
• Gestion des déchets
• Éclairage intelligent

Ces applications privilégient généralement les faibles coûts d'exploitation, une longue autonomie de la batterie et une communication fiable à longue portée plutôt qu'un débit de données élevé.

Antennes pour réseaux LongFi

Le choix de l'antenne joue un rôle crucial dans la performance globale du réseau.

Selon l'installation, les types d'antennes adaptés incluent :

Antennes omnidirectionnelles

Assurer une couverture à 360 degrés pour les passerelles desservant les capteurs distribués dans toutes les directions. Couramment installé sur les toits, les poteaux électriques, les tours et les installations industrielles.

Antennes en fibre de verre

Conçues pour des installations extérieures permanentes, les antennes en fibre de verre offrent une excellente résistance à l'exposition aux UV, à l'humidité, à la corrosion et aux intempéries rudes, ce qui les rend idéales pour les environnements industriels, agricoles, marins et municipaux.

Antennes Yagi

Antennes directionnelles à haut gain adaptées pour étendre la couverture vers des sites éloignés ou établir des liaisons point à point.

Antennes à panneaux

Offrent une couverture directionnelle à travers des secteurs définis et sont fréquemment utilisés sur les bâtiments, campus et installations industrielles.

Antennes à montage magnétique

Idéal pour les véhicules, les installations temporaires, les tests en laboratoire et les applications de surveillance mobile.

Antennes embarquées et PCB

Des antennes compactes intégrées directement dans des dispositifs IoT où l'espace est limité.

Câbles et connecteurs RF

Les performances de toute installation LongFi dépendent également de la minimisation des pertes de câbles.

Data Alliance propose des ensembles de câbles coaxiaux à faibles pertes utilisant des câbles tels que :

• LMR-195
• LMR-200
• LMR-240
• LMR-400
• RG58
• RG174
• RG316

Les connecteurs RF compatibles incluent :

• SMA
• RP-SMA
• N-Type
• TNC
• BNC
• FME
• MCX
• MMCX
• U.FL / I-PEX
• MHF4
• MHF4L

Choisir la bonne combinaison de câble et de connecteur permet de maximiser la puissance du signal et la fiabilité globale du réseau.

Bonnes pratiques d'installation

La fiabilité des performances LongFi dépend de bonnes pratiques d'installation RF.

Les recommandations incluent :

• Montez les antennes aussi haut que possible. 
• Maintenez une ligne de vue dégagée autant que possible. 
• Utilisez un câble coaxial à faible perte. 
• Minimisez la longueur des câbles. 
• Étanchez toutes les connexions RF extérieures à l'aide de ruban adhésif auto-amalgamant et de matériaux résistants aux UV. 
• Installez des parafoudres lorsque cela est approprié. 
• Mettez correctement à la terre les systèmes d'antennes extérieures. 
• Maintenir une séparation adéquate des autres antennes pour réduire les interférences. 

Data Alliance LongFi Solutions

Data Alliance propose une sélection complète de produits RF pour LongFi, LoRaWAN et autres applications LPWAN, incluant des antennes Yagi omnidirectionnelles, directionnelles, à panneaux, en fibre de verre, à montage magnétique, embarquées et de véhicules couvrant les bandes de fréquences 433 MHz, 868 MHz et 915 MHz. Parmi les autres produits figurent des ensembles de câbles coaxiaux à faible perte, des adaptateurs RF, des parasurtenseurs, des équipements de montage, des accessoires étanches et des ensembles de câbles sur mesure fabriqués avec SMA, RP-SMA, N-Type, TNC, BNC, U.FL, I-PEX, MHF4, MHF4L et de nombreuses autres interfaces de connecteurs. Associées à un support technique expérimenté, ces solutions aident les clients à optimiser la couverture sans fil, à maximiser les performances des passerelles et à déployer des réseaux IoT fiables dans des applications industrielles, commerciales, municipales et de recherche.

Conclusion

LongFi est devenu une technologie importante pour les communications IoT longue portée et faible consommation en combinant les capacités éprouvées de LoRaWAN avec l'infrastructure décentralisée du réseau IoT à hélium. Sa capacité à fournir une couverture à l'échelle du kilomètre, une consommation d'énergie extrêmement faible, des communications sécurisées et un accès au réseau public évolutif en fait une solution attrayante pour les villes intelligentes, l'automatisation industrielle, l'agriculture, la surveillance environnementale, la logistique, les services publics et le suivi des actifs. Alors que les déploiements IoT continuent de s'étendre dans le monde entier, choisir les bonnes antennes, câbles coaxiaux à faible perte, connecteurs RF et accessoires d'installation est tout aussi important que de choisir le protocole sans fil approprié. Avec un vaste portefeuille d'antennes compatibles LongFi et LoRa, d'ensembles de câbles, d'adaptateurs RF et de solutions de montage, Data Alliance aide les organisations à concevoir des systèmes LPWAN fiables, soutenus par un support technique compétent et une expertise spécifique à chaque application.