De nombreux articles de presse ou promotionnels présentent des analyses comparatives LORA versus SIGFOX et LTE-M versus NB-IoT

D'autres réseaux sont plus spécialisés et motivés par des considérations commerciales plutôt que technologiques : volonté de se démarquer ou se différencier de la concurrence.

Les principaux :

* WIZE : compteurs

* Z-WAVE : domotique

* Thread : domotique

* KNX : bâtiment

#### 11.1.3.2.1 LORA®/LORAWAN

Le réseau LORA, dont l'alliance LORAWAN (Long Range wide area network) est à l'origine, a été créé par une société grenobloise Cycleo que Semtech, fabricant de puces, a racheté en 2012. Orange et Bouygues Télécom sont particulièrement actifs dans ce réseau tout en proposant des solutions GSM (LTE-M ou NB-IoT) qui peuvent être à la fois complémentaires et concurrentes.

La topologie est étoile d'étoiles (un capteur peut communiquer avec plusieurs passerelles)

Les fréquences utilisables en France : 433 et 868MHz (fréquences ISM, libres donc sans licence)

C'est un protocole ouvert, libre d'accès, qui bénéficie de certification pour garantir la compatibilité des produits sur le marché

Il n'y a donc pas d'abonnement obligatoire au protocole LORA sauf à utiliser les réseaux d'opérateurs tels que Objenious ou Orange qui disposent d'une couverture nationale et parfois internationale, nécessaire en cas de capteurs mobiles (montés sur des objets voyageant tels que containers ou colis ou véhicules)

**On peut créer son propre réseau LORA privé** en utilisant une passerelle compatible LORA sur laquelle on connecte des capteurs eux-mêmes munis d'un module LORA. La passerelle se connecte sur le réseau internet via ethernet (box) et/ou un réseau GSM (2 3 ou 4 G et bientôt 5G) si un réseau internet n'est pas disponible à proximité (par wifi bluetooth ou ethernet) : **il y a maintenant de dizaines de milliers de réseaux privés LORA**

La modulation LoRa utilise l'étalement de spectre pour transmettre ces informations. Elle utilise la méthode appelée Chip Spread Spectrum.

Pour respecter la législation un objet connecté à LORA ne peut pas émettre plus de 1% du temps (36 secondes par heure)

Les spécifications définies par l'alliance LORA sont disponibles ici : https://lora-alliance.org/sites/default/files/2018-07/lorawan1.0.3.pdf

https://lora-alliance.org/sites/default/files/inline-illustrations/LA_System_0.svg

La portée est comprise entre 2 km et 15 km suivant l'environnement urbain ou rural

Il y a 3 classes de communication (A, B, C).

* A : le capteur émet sans attendre une demande du serveur et attend 1 à 2 secondes un retour du serveur : la consommation est la plus faible

* B : périodicité des envois

* C : le capteur est à l'écoute du serveur en permanence, la consommation est la plus importante

**L'écosystème LORA** est devenu conséquent : plus de 500 sociétés sont membres de l'alliance LORAWAN, 137 operateurs dans le monde

AMAZON vient de signer un accord avec SEMTECH (société détentrice des brevets LORA) pour l'utilisation du réseau LORAWAN dans son système SIDEWALK, réseau qui permet de contrôler des produits domestiques (éclairage, capteurs) plus loin que la portée wifi, bluetooth des box/routeurs

Une communauté de plus de 100 000 développeurs échange sur the things network

On y trouve des capteurs et passerelles « LORA » et un serveur déjà configuré pour des applications LORA, 13 472 passerelles disponibles dans le monde (300 en France).

**The things industries** est la version industrielle et sécurisée. Elle propose une plateforme de gestion d'un réseau LORA privé.

**IOT factory** : propose de mettre en place des réseaux privés essentiellement avec LORA mais leur plateforme est ouverte à tous les types de réseaux.

**Les opérateurs télécoms français à couverture nationale :**

En France 2 principaux opérateurs déployent des passerelles (stations de base) pour couvrir la France entière :
* **Objenious** : filiale de Bouygues télécom, est le 1er operateur français (plus de 4300 passerelles en 2019 couvrant 95% du territoire)
  abonnement

* Propose des solutions à la carte incluant des offres de capteurs de partenaires, une plateforme de traitement de données avec accès internet, un réseau dédié (extranet), accès au réseau 2G 3G 4G
  **Orange** : propose un raccordement à son réseau LORAWAN pour un abonnement annuel entre **12 et 24 euros par capteur**. Un relais supplémentaire (pour augmenter la couverture en intérieur par exemple) coute 600 € (2018) avec abonnement clé 3G de 144€/an

**Les opérateurs à couverture locale :**

Ces opérateurs proposent des réseaux locaux LORA (et parfois LTE-M combiné) constitués d'une passerelle raccordée à internet avec envoi des données sur un cloud dédié

Ce dispositif à une passerelle locale peut être multiplié pour couvrir plusieurs sites industriels par exemple. La localisation par triangulation, comme dans les réseaux nationaux ne sera pas accessible, sauf à mettre suffisamment de passerelles.

Ces opérateurs fournissent le matériel et l'accès au cloud

Exemple **Multitech** (starter kit à environ 1000 €)

On peut construire soi-même un réseau local à l'aide de passerelles LORA disponibles chez des distributeurs (voir ci-après la liste des distributeurs)

**Les fournisseurs de passerelles LORA (exemples non exhaustifs) :**

* **OPTION** :

* **KERLINK** :

* **MULTITECH** : à partir de 147 €

* **Laird connectivity** : 220 €

* **TEKTELIT** : 350 € à 1200 €

* **URSALINK** : 300 € à 800 €

* **FANSTEL** : 110 €

* **SEEED STUDIO** : 54 € à 380 €

<figure><img src="image_29.png" /><figcaption>Figure 19 passerelle LORA 1 canal (300 capteurs connectables) vers internet (50 €)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>Figure 20 schéma de principe de la passerelle</figcaption></figure>

<caption>Figure 21 passerelle LORA</caption>

**Fournisseurs de puces LORA (exemples exhaustifs pour les puces intégrant le microcontroleur, le transmetteur et le protocole LORA) :**

* **SEMTECH** le fondateur propose uniquement des transmetteurs RF

* **ST Microélectronics** : nouveau produit (02/2020) STM32WLE5J8 intégrant un microcontroleur et un transmetteur LORA (prix : 2.9€ par 10 k), ce qui veut dire un module LORA bientôt disponible à moins de 5€, ce produit est aussi compatible SIGFOX (mais ne contient pas en interne le protocole SIGFOX)

**Fournisseurs de Modules LORA (exemples non exhaustifs) :**

* **MICROCHIP** : ATSAMR35J17 intègre un microcontroleur et un transmetteur LORA (4€)
* C'est un SIP (system in package) plus intégré qu'un module sur circuit imprimé mais moins qu'un SOC (comme le STM32WL)

* MICROCHIP : 2015 le 1er module certifié LORA RN2483 (10€)

* MURATA : module de type ABZ basé sur un microcontroleur STM32 de ST Microélectronics un transmetteur SX1276 de Semtech (prix : 9 € par 1000)
Le gros avantage de ce module : il est compatible LORA e SIGFOX

<figure><img src="image_31.png" /><figcaption>Figure 22 schématique du module LORA/SIGFOX de MURATA (CMWX122ABZ)</figcaption></figure>

* RF solutions : 18€

* LPRS : 18€

* Pycom : carte LORA SIGFOX WIFI bluetooth 34€

<figure><img src="image_32.png" /><figcaption>Figure 23 module multi protocoles de PYCOM</figcaption></figure>

* ADAFRUIT industries : 15€

* LAIRD : 16€

* MULTITECH : 16€

* RENESAS

* **Sécurité** : il y a 2 niveaux de chiffrement AES128 mais récemment un questionnement sur la vulnérabilité du réseau LORAWAN est apparu dans la presse

Une société indépendante IOACTIVE considère que LORAWAN est vulnérable à des cyber attaques et proposent des solutions : [rapport](#)

Une puce de MICROCHIP contenant une clé de codage/décodage unique permet de sécuriser les communications (la clé est aussi connue du serveur)

**Retour d'expériences :**

* Retour d'expérience d'un réseau LORAWAN à Strasbourg
* Mise en œuvre des réseaux longue portée, très basse consommation et bas débit dans la supervision de la ville de PARIS

* Gestion des eaux pluviale dans les villes

### 11.1.3.2.2 Sigfox

**Crée en 2009 par Ludovic Le Moan et Christophe Fourtet**

Basé sur un système de communication UNB (ultra narrow band/bande de fréquence ultra étroite) de 100Hz.

Cette technologie de bande très étroite permet des communications de longue portée, 2 à 50 km suivant l'environnement mais avec peu de débit et données : 140 messages de 12 octets par jour (un message toutes les 10 mn)

La bi directionnalité est limitée (4 messages descendants par jour) et la plus sensibilité des modules par rapport aux récepteurs des stations ne permet pas une aussi longue portée que dans le sens montant. Ce réseau ne sera pas privilégié en cas de besoin de contrôle de processus (irrigation par exemple)

Il n'y a qu'un seul opérateur du réseau : SIGFOX. Ce qui constitue une faiblesse car la pérennité n'est pas encore assurée (la vente du réseau SIGFOX en Allemagne est peut-être le début d'un changement de stratégie).

Un réseau mondial d'antennes dont 2000 en France (chiffres Sigfox).

Sigfox annonce plus de 6 millions d'objets connectés (l'équivalent des 6 millions de compteurs d'eau de SUEZ)

La box de free intègre un module de SIGFOX qui prend le relais de la connexion en cas de problème (il ne s'agit donc pas de gérer des capteurs externes, la box étant considérée comme un capteur)

L'accès au réseau SIGFOX nécessite un abonnement de l'ordre de quelques euros par an (suivant le volume de données et le nombre de dispositifs).

Sigfox fournit les données sur son réseau internet. En cas de fermeture de Sigfox sans reprise de son réseau, les réseaux mis en place seraient irrécupérables.

On a pu lire dans la presse des prévisions, certainement trop optimistes, de modules Sigfox à quelques centimes d'euros. D'après son directeur général, l'avenir de Sigfox n'est pas encore assuré.

La pérennité du réseau Sigfox pourrait ne pas être liée à la société Sigfox dans la mesure ou de grandes sociétés sont clientes et feraient en sorte que le réseau Sigfox perdure, en particulier dans le tracking d'objets au niveau mondial (Michelin au travers de la société safecube qui suit les containers, DHL qui suit 250 000 chariots de transport de colis)

## Disponibilités matériels et prix :

**Passerelles** : contrairement au réseau LORA, ouvert, le réseau SIGFOX ne permet pas de concevoir un système privé avec de multiples passerelles qui concentreraient des capteurs vers son propre réseau. En cas de non couverture d'une zone il est possible d'installer une micro station (passerelle) qui couvre plusieurs centaines de km² (cout 468 € chez Yadom)

Donc un capteur = un abonnement SIGFOX (ou plusieurs capteurs si chacun n'émet que quelques fois par jour. Dans la limite totale de 140 messages par jour, on pourrait donc connecter 140 capteurs sur un module émetteur Sigfox, mais cela nécessiterait un multiplexage et une électronique compliquée.

## Puces Sigfox

Aucun chip ne contient le protocole SIGFOX, il faut passer au niveau modules qui contiennent des transceivers (émetteurs/récepteurs) compatibles SIGFOX auquel on ajoute un microcontroleur pour piloter la communication. L'inconvénient de ne pas avoir de protocole intégré est qu'il faut entièrement le développer et le tester ce qui peut prendre plusieurs mois. Cela peut aussi signifier que les microelectroniciens ne sont pas suffisamment convaincus pour investir massivement dans cette technologie.

Plusieurs microelectroniciens proposent des transceivers (émetteurs/récepteurs) « SIGFOX compatibles », auxquels il faut rajouter un microcontroleur et le protocole de pilotage :

* ON semiconducteur : famille AX-

* MICROCHIP : sous l'ancienne marque ATMEL ATAB8520E

* Texas Instruments : CC1120

* ST Microélectronics S2-LPTX

* NXP

* Silicon Labs
* Radiocrafts

* LPRS

* GCT semiconducteur GDM7243i

*

## Modules Sigfox

Dans la liste des fournisseurs agréés SIGFOX on trouve 11 fabricants de modules
Il faut une certification SIGFOX pour communiquer sur le réseau SIGFOX.
D'autres fabricants ne faisant pas partie de la liste proposent des modules

* Radiocrafts, Murata

Les prix varient de 11€ à plus de 30 €

## Sécurité :

Le cryptage, possible mais non obligatoire, des données depuis l'objet (capteur etc.) permet un degré de sécurité élevé. En particulier le non échange des clés de cryptage sur le réseau est un atout. (La clé est intégrée dans le capteur pendant la fabrication)

### 11.1.3.2.3 Wize / wireless M-BUS

Ces 2 réseaux s'adressent principalement aux compteurs d'eau gaz électricité et chauffage.
Wize a pour ambition de s'étendre plus largement aux smart cities (villes intelligentes)

### 11.1.3.2.4 Le réseau WIZE :

L'alliance WIZE a été créée en 2017 par SUEZ, GRDF et SAGEMCOM sur la base d'une activité déjà existante depuis quelques années (13 ans) chez SUEZ et GRDF dans le domaine du télérelevé de compteurs d'eau ou de gaz

Plus de 40 sociétés les avaient re joints en 2019

Un réseau Wize est basé sur la bande de fréquence libre des 169 MHz destinée au télérelevé de compteurs (eau, gaz, énergie, eau chaude)

Il utilise la norme européenne EN13757 qui définit le protocole pour les télérelevés des compteurs (relevé de données en général). Cette norme comprend 7 couches (comme le modèle OSI mais certaines couche OSI ne sont pas couvertes par la norme 13757), la couche physique de WIZE utilise la partie EN13757-4 (communication sans fil)

Les dispositifs reliés à un réseau WIZE envolent les données

* Soit sur un concentrateur (couvre un diamètre de quelques kilomètres) qui les retransmet sur les réseaux GSM 2 ou 3G ou un réseau propriétaire. Les données sont alors consultables via internet

* Soit sur un concentrateur puis vers un automate qui pilote l'installation

## La bande des 169MHz présente plusieurs avantages

* Fréquence basse donc portée plus longue

* Puissance d'émission autorisée de 500mW (25mW pour LORA et SIGFOX) donc une portée théorique de 50km (20 km pour LORA et SIGFOX)

* Moindre sensibilité aux murs et blindage métallique

La fréquence basse, d'un débit moindre, ne contrarierait pas la transmission de quelques octets par jour, ce qui est le cas de la majorité des capteurs environnementaux « simples » (température, niveau, volume humidité taux de particules ou de gaz).

D'après les spécialistes consultés, la longueur des antennes est le principal frein au développement de cette bande de fréquence. Les 500mW autorisés compensent, par rapport aux bandes de fréquence à 20 mW (433, 868, 2400 MHz) les faibles gains des antennes. Il a été mentionné que l'adaptation d'impédance (déterminant pour le gain optimum de l'antenne), à cette fréquence, serait particulièrement sensible aux objets connectés à l'émetteur. C'est peut-être oublier qu'il existe des dispositifs adaptateurs d'impédances en particulier de la société californienne Johanson technologies qui conçoit aussi des antennes céramiques de très petites tailles (antennes 3D au lieu de 2D).

Une comparaison effectuée à Optomesures à 868 MHz des antennes filaires ( câble coaxial dénudé), sur PCB, ou céramiques a montré qu'à longue distance la différence entre ces antennes était négligeable.
On pourrait donc raisonnablement penser que l'inconvénient de la taille de l'antenne 169 MHz, augmentée de 5 par rapport à la bande 868 MHz, pourrait être levé par la possibilité de réaliser des antennes céramiques 169 MHz miniatures.

* à 868MHz la taille d'une antenne céramique est de 7X2x1.2 mm (antennes (exemple : Johanson technologies), on peut donc imaginer une antenne 169 MHz de volume de 12x3.4x2 mm (augmentation d'un facteur racine cubique de 5 dans chaque direction), tout à fait acceptable pour envisager des applications IoT portables.

La volonté d'ouvrir le réseau WIZE et le rendre public est probablement motivée par la possibilité de réduction des couts du matériel avec la quantité,

L'écosystème autour du réseau WIZE est faible en comparaison avec LORA ou SIGFOX (40 sociétés versus plus de 500)

**Utilisation de WIZE :**

GRDF utilise WIZE sur ses compteurs GASPAR et devrait avoir converti 11 millions de compteurs d'ici 2022. Il est prévu l'installation de 15 000 concentrateurs produits par la société Sogetrel et répartis sur les 9500 communes desservies en gaz par GRDF.

SUEZ utilise WIZE sur ses compteurs d'eau (plusieurs millions de compteurs déjà équipés
Il faut être membre de l'alliance WIZE pour pouvoir profiter des spécifications techniques de WIZE

**Disponibilité matérielle et prix:**

* La disponibilité de transmetteurs 169 MHz d'une puissance de 500mW (27dB) est très faible

* Seule la société **Radiocrafts** (membre de l'alliance WIZE) commercialise un **transmetteur Wize** à 17€ par 1000 auquel il faut rajouter une carte microcontroleur (existant dans les compteurs de SUEZ et de GRDF)

* Les fabricants de circuits intégrés n'ont pas encore intégré le protocole WIZE dans leur puce, ce qui rendrait l'utilisation de WIZE compliquée et couteuse pour une société aujourd'hui externe à l'alliance WIZE.

11.1.3.2.5 Le réseau wireless M-BUS :

Il est aussi basé sur la même norme EN13757-4 (la couche « sans fil » de la norme qui en compte 7) que WIZE mais bénéficie de nombreux circuits intégrés ou module intégrant le protocole WM-BUS, plusieurs fréquences (libres) sont disponibles (169, 433 ou 868 MHz)

Quelques fournisseurs de puce wireless M-BUS

* **Texas instrument** : (a participé à la création du M-BUS) : la puce cc1310 de la famille des circuits sub GHz (315 à 920 MHz) ou la puce cc1120 fournissent le stack (protocole) W M-BUS (cout de la puce < 2€)

o Le cout d'un module complet peut être, en quantité, de 5 à 10 €

* **Silicon labs** : les circuits de la famille EZR32W
https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/EZR32WG330_DataSheet.pdf
intègrent un transmetteur 142 à 1050MHz, un microcontroleur 32 bits et de nombreuses
entrées sorties (41) pour gérer des capteurs . Le protocole W MBUS est facilement
programmable. Le prix du circuit est d'environ 5€.
pour obtenir la puissance d'émission maximum (500mW à 169 MHz) il faut rajouter un simple
transistor FET à 0.5€

o Le cout d'un module complet peut être, en quantité, de 10 à 15€

* **ST microélectronics** : propose des composants (microprocesseur (MCU), transmetteurs) t
adaptateur d'impédance d'antenne (balun) permettant de réaliser des modules W M-BUS

o Le cout d'un module complet pourrait être, en quantité de 5 à 10 €
<figure><img src="image_33.png" /><figcaption>Figure 24 Document extrait de la page de STMicroelectronics sur W M BUS</figcaption></figure>

Fournisseurs de modules W-MBUS

* radiocrafts: le module WIZE peut être utilisé pour W M-BUS (17€/1000)

11.1.3.2.6 WI-SUN

Le réseau intelligent ubiquitaire sans fil (Wi-SUN) est une technologie basée sur la norme IEEE 802.15.4g. Il est soutenu par le Wi-SUN Alliance™, une alliance industrielle mondiale qui promeut la Spécification Wi-SUN.

Wi-SUN a une organisation tierce qui développe des tests pour certifier que basé sur IEEE 802.15.4g l'équipement loT est à la fois conforme à la norme et interoperable avec d'autres équipements certifiés Wi-SUN

Les réseaux prennent en charge les topologies en étoile et maillé, ainsi que les topologies hybrides déploiements en étoile / maillage, mais sont généralement disposés dans un maillage topologie où chaque nœud relaie les données du réseau vers fournir une connectivité réseau. Les réseaux Wi-SUN sont déployés sur les appareils alimentés et fonctionnant sur batterie.

11.1.3.2.7 Les reseaux dits "propriétaires"

Les réseaux dits "propriétaires" sont basés sur les circuits intégrés (SoC system on chip) des fabricants (Texas instruments, ST Microélectronics Silicon labs etc.) Avec le protocole développé par le fabricant mais correspondant néanmoins à une norme (souvent la norme IEEE 802-15-4.)

L'architecture des circuits avec les autres protocoles cohabitant sur la puce SoC est identique : une même puce servira à plusieurs usages suivant le logiciel intégré dans une mémoire statique ou dynamique (LORA, SIGFOX, WM BUS LTE-M etc.

Exemple de circuit intégré multi protocole dont un protocole propriétaire (et d'autres)
<figure><img src="image_34.png" /><figcaption>Figure 25 schéma de principe d'un microcontrolleur transmetteur de TI, le CC1310</figcaption></figure>

On remarquera la complexité et le nombre de fonctions assurées par une puce de 4mx4m, qui fait office de :

* microcontrolleur (ARM cortex M3) avec mémoires

* transmetteur (RF core) de 315 à 920 MHz

* permet l'utilisation des protocoles : IEEE 802.15.4g (base du système propriétaire), IP-Enabled Smart Objects (6LoWPAN), Wireless M-Bus, KNX Systems, Wi-SUN™

* de 10 à 30 à entrées sorties (GPIO, general purporse input output) qui permettent la connexion d'autant de capteurs et actionneurs

* un système complet de traitement de capteurs (la partie capteurs peut rester éveillée pendant que le reste demeure inactif pour économiser de l'énergie)

C'est une architecture « standard » que l'on retrouve chez les autres fabricants.

L'intérêt de ces puces à protocole propriétaire est le fait de n'être lié à aucun consortium, sans besoin de licence d'exploitation.

On peut réaliser un réseau de capteurs local, dont il faudra développer les passerelles avec des puces du même type. Sans abonnement au final.

Ces solutions peuvent être développées par des bureaux d'études électroniques.

Le cout matériel de tel réseau local peut être très compétitif :

1) Modules avec puces SoC (système complet émetteur/récepteur avec microcontroleur) :

<table><thead><tr><td>Composants</td><td>Prix unitaire (quantité > 1000)</td></tr></thead><tbody><tr><td>Puce SoC (system on chip)</td><td>2.5 à 3.5</td></tr><tr><td>Composants passifs (Quartz, capa etc.)r</td><td>2</td></tr><tr><td>Antenne intégrée (céramique ou PCB)</td><td>0.5</td></tr><tr><td>PCB (circuit imprimé)</td><td>0.5 à 1</td></tr><tr><td>assemblage</td><td>0.5</td></tr><tr><td>boitier</td><td>3 à 20</td></tr><tr><td>Cout Total d'un module sans capteurs</td><td>9 à 27 euros</td></tr></tbody></table>
## 2) L'interconnexion avec des capteurs :

Est rendue possible grâce aux nombreuses entrées/sorties (GPIO) des puces :

* 10 à 30 pour le CC1310 de TI.

* 22 à 43 pour le STM32W de ST

* 16 pour l'EZR32WG330 de Silicon labs

Des capteurs « basiques » de type température humidité gaz (MOS ou MOX) peuvent être montés sur le circuit imprimé ou déportés

Les liaisons capteurs / modules sont de type I2C, SPI, UART, ADC etc., protocoles présents dans toutes les puces SoC

Toute la panoplie des microcapteurs de gaz ou particules peut ainsi être connectée au module pour un cout très faible

<table><thead><tr><td>Type de capteur</td><td>Cout par quantité (&gt; 100) en €</td></tr></thead><tbody><tr><td>Température</td><td>1 à 2</td></tr><tr><td>Température et humidité</td><td>1 à 3</td></tr><tr><td>NO2</td><td>12 (MOx)</td></tr><tr><td>CH4</td><td>20 (électrochimique) à 200 (IR)</td></tr><tr><td>CO2 (NDIR)</td><td>50</td></tr><tr><td>Particules PM2.5</td><td>20 à 30</td></tr><tr><td>GPS</td><td>10 (ou Inclus dans la carte ordinateur)</td></tr></tbody></table>

## 3) les passerelles

Pour constituer une passerelle, qui relie les modules au réseau internet public ou un intranet local via une liaison WIFI ou un câble ethernet avec une box (livebox freebox etc.), il faut une carte « ordinateur » de type raspberry arduino ou linkit one et un module émetteur/récepteur, qui peut être constitué de la même puce que celle utilisée dans les modules.

Une passerelle « basique » pourrait même être constituée de la seule puce SoC des modules à laquelle on adjoint un module WIFI, BLUETOOTH ou GSM, parfois intégré.

### Passerelle « standard »

<table><thead><tr><td>composants</td><td>Cout par quantité (&gt; 100)</td></tr></thead><tbody><tr><td>Carte « ordinateur » (type raspberry)</td><td>20 à 60</td></tr><tr><td>Module Emetteur/récepteur</td><td>7 à 10</td></tr><tr><td>boitier</td><td>5 à 20</td></tr><tr><td>Antenne déportée (optionnelle)</td><td>4 à 20</td></tr><tr><td>montage</td><td>5 à 20</td></tr><tr><td>Total cout matériel passerelle</td><td>41 à 130 euros</td></tr></tbody></table>

### Passerelle « basique »

<table><thead><tr><td>composants</td><td>Cout par quantité (&gt; 100)</td></tr></thead><tbody><tr><td>Module WIFI</td><td>1 à 3</td></tr><tr><td>puce Emetteur/récepteur</td><td>2.5 à 3.5</td></tr><tr><td>PCB</td><td>0.5</td></tr><tr><td>Montage composants</td><td>0.5</td></tr><tr><td>boitier</td><td>5 à 20</td></tr><tr><td>Antenne déportée (optionnelle)</td><td>4 à 20</td></tr><tr><td>montage</td><td>5 à 20</td></tr><tr><td>Total cout matériel passerelle</td><td>18.5 à 67.5 euros</td></tr></tbody></table>

Ce développement ne peut être intéressant que pour des solutions « grands volumes » c'est-à-dire un nombre de modules capteurs supérieur à 10 000 (par exemple si on envisage un grand projet d'instrumentation dans des villes)

C'est une solution à mettre en concurrence avec une solution qui utilise des modules LORA et des passerelles LORA, déjà disponibles, sans abonnement, avec connexion sur le net (exemple : passerelle seeed studio à 54 € à laquelle on peut connecter jusqu'à 300 modules LORA, chaque module LORA pouvant être du même cout qu'une solution module avec puce « propriétaire »)
### Cout du développement :

La programmation, la validation, la mise en production à la fois des modules et des passerelles, tels que décrits ci-dessus, nécessitent un budget de 100 à 200 k€ et un délai d'environ 1 an.

Ce budget et ce délai peut être réduit à condition de trouver des sociétés qui accepteraient d'utiliser les briques matérielles et logicielles qu'elles ont déjà développées en interne pour des projets similaires (exemple : les TPE concevant et fabricant des réseaux de capteurs telles que celles participants au challenge microcapteurs de airlab)

Un budget supplémentaire est nécessaire pour la mise en place d'un logiciel de traitement des données. Une fourchette budgétaire pour ce type de développement logiciel est vaste selon le cahier des charges : selon que le client accepte de s'adapter à des solutions existantes (plateformes Microsoft Amazon Google Ibm ou propriétaire) ou demande un développement sur mesure.

### 11.1.3.3 Les réseaux courte portée LAN (local area network)

Ces réseaux sont dits locaux et de courte portée (inférieure à 100 mètres) mais si les capteurs sont connectés à une passerelle (gateway), elle-même reliée à internet, ils deviennent des réseaux très longue portée.

Ce sont des solutions souvent faciles à mettre en œuvre et d'un cout de connexion égal à celui d'un routeur internet (livebox, freebox etc.) pour un nombre de capteurs qui peut dépasser atteindre plusieurs milliers (zigbee).

Le cout de la fonction réseau dans les capteurs associés s'élève à quelques euros et les solutions sont nombreuses.

Le choix pour ce type de configuration se justifie principalement pour des applications intérieures, petits locaux industriels ou maisons particulières. Le cout de raccordement est celui de l'abonnement internet du box. Les débits sont généraux (plus de 250kbits/s)

Lorsque les distances ou le nombre d'obstacles (2 à 3 murs épais) diminuent la qualité de transmission il devient nécessaire de passer à des configurations de réseau LPWAN de type LORA ou SIGFOX OU à une configuration GSM (LTE-M, NB-IOT). Les débits de données sont alors réduits ainsi que les temps de latence, ce qui ne permet plus l'utilisation en mode « temps réel » dans des processus industriels (à l'exception du réseau LTE-M dont la latence est de l'ordre de 100 à 150 millisecondes).

#### 11.1.3.3.1 Bluetooth

Bien connu du public, présent sur les smartphones tablettes et pc Utilise la norme IEEE 802-15-1

La portée : 10 à 100 mètres

La dernière version dite BLE (LE pour low energy)

De nombreuses puces et modules permettent d'ajouter à un produit la fonction bluetooth pour quelques euros

#### 11.1.3.3.2 WIFI

Le plus connu du public. Installé sur tous les PC smartphone tablette imprimantes box internet Utilise la norme IEEE 802-11

La portée intérieure n'excède pas 10 à 100 mètres suivant le type de matériaux et le nombre de murs à traverser. Des répéteurs permettent d'étendre la portée

Des solutions externes avec de bonnes antennes permettent d'atteindre quelques kilomètres

De nombreuses puces et modules permettent d'ajouter à un produit la fonction wifi pour quelques euros

#### 11.1.3.3.3 Zigbee

Protocole définit par la norme IEEE 802-15-4

* Fréquence porteuse : 2.4MHz

* Bi directionnel
* Débit : 250 kbit/s

* Topologie de réseau accepté

* maillé : Problème du maillage (mesh) surconsommation due à la nécessité de chaque nœud du réseau de ré émettre à tout moment et donc de rester éveillé (actif) à proscire pour les systèmes en autonomie énergétique difficile (sur pile ou batterie)

* Point à point

* Étoile

* Portée de 100 mètres en intérieur et 1 km en extérieur

### Exemples de Puces et modules zigbee disponibles :

#### Texas instruments

* Famille cc2530 spécialement dédié à zigbee (depuis 2009)

* Modules 500mW portée 2.5km topologie maillé (mesh) (prix de 5€) : on trouve des module zigbee à 500mW mais cette puissance est interdite en France
  exemple : http://www.zigbeesolutions.com/zigbee/new-cc2530-small-e18-2g4z27si-mesh-109111012294431656.html

#### NXP:

* Transmetteur multi protocole (zigbee, W Mbus, SIGFOX, KNX) :
  https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/OL2385.pdf (prix 1.5€)

* Transmetteur zigbee avec microcontrolleur : https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/JN516X.pdf (prix 1.5€)

* Modules zigbee : https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/JN5168-001-MXX.pdf (prix 12 €)

#### DIGI :

* modules zigbee (qui prennent le nom de XBEE®)

Chaque module XBEE peut jouer le rôle de maitre (concentrateur) ou d'esclave (capteur)

* Passerelles/routeurs :

Permet de connecter directement les modules (ou capteurs) zigbee à un réseau IP (internet) ou ethernet

DIGI propose des passerelles pour la famille des XBEE :
https://www.digi.com/pdf/ds_xbeegateway.pdf (prix : 120€)

* On peut aussi réaliser son propre routeur avec une carte de type raspberry et un module XBEE programmé en coordinateur.

#### 11.1.3.3.4 Weightless:

##### Weightless

Dans la famille LPWAN, le matériel Weightless a été lancé par Ubik Inc en juillet 2017 et depuis lors, l'écosystème s'est développé à plus de 100 entreprises réparties dans 40 pays.

À l'origine, il y avait trois normes de connectivité Weightless publiées, Weightless-P, Weightless-N et Weightless-W. Weightless-P est resté grâce à sa bidirectionnalité et l'utilisation des fréquences ISM.

Weightless est généré par le Weightless SIG, ou Spécial Interest Group, depuis 2012. Le but est que les appareils doivent être qualifiés par le Groupe d'Intérêt Spécial selon les normes définies par le SIG.

Les brevets ne seraient concédés que pour ces appareils éligibles ; ainsi le protocole, bien qu'ouvert, peut être considéré comme propriétaire.

Exemple de société utilisant weightless : Nwave est une société spécialisée dans l'IoT pour le parking (municipalités, entreprises universités), elle annonce des portées 4 fois supérieures à Sigfox et LoRa mais seulement 2000 capteurs vendus en 4 ans

#### 11.1.4 La concurrence dans les réseaux / l'IoT

Le marché des objets connectés, estimé en 2020 à 25 / 80 milliards d'objets pour atteindre de 80 à 1000 milliards en 2023 excite à la fois la convoitise des industriels de l'IoT et des opérateurs télécom.

Les opérateurs télécom ont intérêt à profiter de leur réseau déjà en place, moyennant quelques adaptations matérielles et logicielles, alors que les industriels ont intérêt à promouvoir l'installation d'une nouvelle infrastructure.

Le concept de réseau sans fil est maintenant bien établi et les technologies relativement matures.

On peut donc évaluer la pertinence d'un réseau à la taille de son écosystème associé, constitué des fournisseurs de matériel ou de services et par le nombre et le profil de ses utilisateurs.

En particulier la disponibilité de puces (chip, chipset) intégrant un logiciel dédié au réseau préfigure des couts futurs optimisés d'une solution (avantage LORA par rapport à SIGFOX par exemple)
La première société partie dans la course de l'IoT longue distance, SIGFOX, en 2009, a réussi à susciter une forte concurrence, c'est déjà une réussite en soi, même si l'avenir de la société Sigfox soit incertain à courte et moyenne échéance (1 à 5 ans).

### 11.1.5 Les acteurs des réseaux de capteurs

L'écosystème d'un réseau de capteurs est constitué d'industriels associés à une filière électronique et numérique déjà existante (non spécifiques IOT) c'est-à-dire :

**Fabricants de matériel de base :**

* Capteurs

* Électronique active : Microcontrôleurs émetteur/récepteur (transmetteur)

* Électronique passive : circuits imprimés, condensateurs, résistances, inductances, antennes, piles, batteries

* Boitiers électroniques : plasturgistes

**Fabricants de matériels de plus haut niveau :**

* Passerelles/routeurs/commutateurs/concentrateurs

* Antennes relais (massives)

* Interfaces homme/machine : PC, smartphone, tablette, écrans d'automates

* Data center (réseau internet)

**Distributeurs** : revendent le matériel, certains proposent le conseil pour l'architecture et la constitution du réseau

**Intégrateurs** : maitres d'œuvre qui prennent en charge tout ou partie d'un réseau, ils ont généralement en interne des développeurs (de logiciel) : logiciels dans les capteurs (microcontrolleurs), dans les passerelles (cartes électroniques), dans les serveurs (cloud, sites internet, dans les interfaces hommes machines (PC, tablettes, smartphone)

**Opérateurs télécom** : proposent et gèrent un ensemble de relais qui constituent un réseau à couverture nationale ou internationale. Ils acheminent des données. Via des réseaux terrestres ou satellitaires

**Operateurs internet** : fournisseur d'accès internet (FAI)

**Fournisseurs de services** : proposent de gérer des données pour les clients, c'est une fonction que les intégrateurs assurent bien souvent au travers de plateformes
### 11.1.5.1 Les fabricants de capteurs

Il existe de très nombreux fabricants de capteurs pour mesurer des grandeurs physiques ou physico-chimiques.

Depuis l'apparition de l'IOT plusieurs sociétés proposent des capteurs reliés aux réseaux sans fil en particulier pour des mesures « simples », telles que température ou humidité. De nombreux microcapteurs de gaz à partir de technologies MOS/MOX (métal oxyde semiconducteurs) ont aussi été développé dont la sélectivité peut être changée par l'application d'un profil (modulation) de temperature.de l'élément de chauffe.

Les microcapteurs de gaz basés sur la technologie MOX/MOS sont produits par quelques 70 sociétés à travers le monde à des prix avoisinant 10 à 20 euros. Leur intégration dans des systèmes d'analyses de l'air fait parfois bondir le prix de vente de la fonction (couts de développements ?)

<table><caption>Tableau 12 : exemples de capteurs environnementaux "basique"</caption><thead><tr><th>Paramètre mesuré</th><th>Technologie (exemple)</th><th>Précision annoncée</th><th>Cout du composant capteur de base (euros)</th></tr></thead><tbody><tr><td>température</td><td>MOS</td><td>1 % (+/-0.2 °C)</td><td>2</td></tr><tr><td>Température humidité</td><td>MOS</td><td>1%</td><td>3</td></tr><tr><td>Qualité de l'air intérieur (CO2eq, TVOC,H2)</td><td>MOX r</td><td>?</td><td>10</td></tr><tr><td>CO2</td><td>Infrarouge</td><td>70 ppm</td><td>70</td></tr><tr><td rowspan="2">CH4</td><td>MOX</td><td>3%</td><td>20</td></tr><tr><td>infrarouge</td><td></td><td>200</td></tr><tr><td>O3</td><td>électrochimie</td><td>3%</td><td>17 à 60</td></tr><tr><td>NO2</td><td>MOS electrochimie</td><td>3%</td><td>12<br>50 à 100</td></tr><tr><td>PM2.5</td><td>Diffraction laser</td><td>5%</td><td>20</td></tr><tr><td>SO2</td><td>électrochimie</td><td>1%(mais drift<br>24% /an)</td><td>50 à 75</td></tr><tr><td>H2S</td><td>électrochimie</td><td>1% (mais drift<br>20% /an)</td><td>30</td></tr><tr><td>Triple (NH3, CO,H2 etc)</td><td>MOS</td><td>?</td><td>8</td></tr></tbody></table>

Les problèmes majeurs des microcapteurs sont la nécessaire calibration initiale, les sensibilités multiples (interférences), les destructions par saturation non réversibles, les dérives (pente et origine). L'historique de la vie d'un microcapteur peut devenir lourd à gérer.

### 11.1.5.2 Fabriquants de capteurs connectés

Dans la grande majorité des TPE

Par exemple, les fabriquants qui participent au challenge AIRLAB :

ENVEA, ECOMESURE, ZAACK, VAISALA, SIM ENGINEERING, POLLUTRACK, MEO AIR ANALYTICS, LOTHOSOFT GmbH, KUNAK technologies SL, KAITERRA, IQAIR AG, IN BIOT MONITORING SL, HABITATMAP, ECOLOGICSENSE, DECENTLAB GmbH, CLARITY MOVEMENT Co, AZIMUT-MONITORING, AGRISCOPE, ADDAIR, 42FACTORY, AIRLABS, AIRLY, ETHERA, NANOSENSE, RUBIX

D'autres : NKE (réseau LORA), ISWIP
### 11.1.5.3 Les microelectroniciens

Dans cette catégorie on trouve une partie des principaux fabricants de circuits intégrés

<table><caption>Tableau 13 liste des plus gros microelectroniciens et leur implication dans l'IOT</caption><thead><tr><td>fabricant</td><td>C-A 2017</td><td>Siege social</td><td>Transmetteurs IOT</td><td>Microcontrôleur Avec transmetteur</td></tr></thead><tbody><tr><td>Texas instruments</td><td>9.9</td><td>US</td><td>x</td><td>x(LPWAN)</td></tr><tr><td>Analog devices</td><td>4.3</td><td>US</td><td>x</td><td></td></tr><tr><td>Infineon</td><td>3.3</td><td>Allemagne</td><td></td><td></td></tr><tr><td>STMicorelectronics</td><td>2.9</td><td>Suisse</td><td>x</td><td>x(LPWAN)</td></tr><tr><td>NXP Semiconductors</td><td>2.4</td><td>Pays bas</td><td>x</td><td></td></tr><tr><td>Maxim integrated</td><td>2</td><td>US</td><td>x</td><td>x (Bluetooth)</td></tr><tr><td>ON semiconductors</td><td>1.8</td><td>US</td><td>x</td><td></td></tr><tr><td>Microchip</td><td>0.9</td><td>US</td><td>x</td><td>x</td></tr><tr><td>renesas</td><td>0.9</td><td>Japon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Silicon labs</td><td>0.84</td><td>US</td><td>x</td><td>x</td></tr><tr><td>semtech</td><td>0.6</td><td>US</td><td>x</td><td></td></tr><tr><td>Bosch semiconductor</td><td>0.77</td><td>Allemagne</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nordic semiconducteurs</td><td>0.27</td><td>Finlande</td><td></td><td>x (LPWAN, LAN,LTE)</td></tr></tbody></table>
### 11.1.5.4 Les fabricants de modules

Les modules sont des petites cartes électroniques contenant à la fois un transmetteur et un microcontroleur qui accepte un ou plusieurs protocoles sans fil).

<table><caption>Tableau 14 liste des principaux fabricants de modules pour réseaux sans fil</caption><thead><tr><th>société</th><th>pays</th><th>LORA</th><th>SIGFOX</th><th>LT-E<br>NB-IOT</th><th>W<br>MBUS</th><th>Bluetooth<br>wifi</th><th>zigbe</th><th>Z-WAVE</th></tr></thead><tbody><tr><td>radiocrafts</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>x</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Miromico</td><td>Suisse</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Murata</td><td>Japon</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Panasonic</td><td>Japon</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>x</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microchip</td><td>US</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>DIGI</td><td>US</td><td></td><td></td><td>x</td><td></td><td></td><td>x</td><td></td></tr><tr><td>TI</td><td>US</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>x</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Silicon labs</td><td>US</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>x</td></tr><tr><td>STMicroele<br>ctronics</td><td>Suisse</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>x</td><td></td><td></td></tr><tr><td>RF<br>solutions</td><td></td><td>x</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NXP</td><td>Pays bas</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>x</td><td></td></tr><tr><td>Nemeus</td><td>France</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>renesas</td><td>Japon</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>x</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bosch</td><td>Allemagn<br>e</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>x</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nordic</td><td>Finlande</td><td></td><td></td><td>x</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
### 11.1.5.5 Les distributeurs de composants :

Les principaux distributeurs mondiaux spécialisés dans les composants électroniques et produits industriels proposent des solutions IOT de tout type, industriels, domestiques, médicaux. Chacun a une page dédiée IOT pour bien marquer l'importance croissance de ce domaine.

#### Distributeurs « Vente en ligne » :

* RS : https://fr.rs-online.com/web/generalDisplay.html?id=i/iot-internet-of-things

L'environnement IOT décrit par RS :

<figure><img src="image_35.png" /><figcaption>Figure 26 les briques structurelles de l'IOT (extrait du site RS)</figcaption></figure>

* MOUSER : https://www.mouser.fr/applications/internet-of-things/

* DIGIKEY : propose en plus de tous les composants IoT

* une solution de conception simple https://www.digikey.fr/fr/resources/design-tools/dk-iot-studio

* Ou un sélecteur de solutions IOT : https://www.digikey.fr/fr/resources/iot-product-selector

* FARNELL : https://fr.farnell.com/internet-of-things

Argument publicitaire de FARNELL « Nous pouvons prendre en charge votre prochaine application IoT :

900 000 Produits en stock pour la prise en charge de la conception IoT 10 000 Plates-formes de développement pour accélérer le développement de votre passerelle 16 000 Solutions de capteurs pour concevoir votre dispositif périphérique 1 000 Solutions de connectivité pour rester connecté »

#### Distributeurs « Vente en compte » (et en ligne accessoirement) :

* **ARROW electronics**: 175 000 fournisseurs, 336 bureaux mondiaux, C-A 29 Milliards£ (2019) ARROW, en plus de distribuer les composants permettant de fabriquer un réseau, est très actif dans l'IOT industriel et noue de nombreux partenariats : https://www arrow.com/fr-fr/iot

* **AVNET**: https://www.avnet.com/wps/portal/us/solutions/iot/ (plateforme cloud IOT proposée)
* EBV (filiale d'AVNET) : https://www.avnet.com/wps/portal/ebv/solutions/iot/ebv-iot/

* FUTURE electronics: https://www.futureelectronics.com/fr/our-solutions/iot-solutions

11.1.5.6 Les achemineurs de données (Les opérateurs télécom)

Nous incluons les sociétés qui installent, gèrent le système de télécommunication physique ou simplement louent ce système.

En France nous avons 5 opérateurs télécom (voir les fiches) :

* ORANGE

* BOUYGUES TÉLECOM

* SFR

* FREE

* SIGFOX

A ces opérateurs nationaux il faut rajouter les intégrateurs qui sont capables de créer des réseaux locaux dédiés, qui, multipliés et développés sur le territoire peuvent ressembler à des réseaux de type nationaux.
11.1.5.6.1 Les fiches synthétiques opérateurs

<table><thead><tr><td>OBJENIOUS (Bouygues télécom)</td><td>OPERATEUR DE TÉLECOMMUNICATION DEDIE IoT</td></tr></thead><tbody><tr><td>Siege social</td><td>France</td></tr><tr><td>Origine capital</td><td></td></tr><tr><td>employés en 2019</td><td>≈30 (Bouygues télécom : 5300)</td></tr><tr><td>Année de création</td><td>2016 (réintégré dans Bouygues télécom en 2019)</td></tr><tr><td>CA 2019</td><td>4 M€ (2018) (Bouygues 5.5 G€)</td></tr><tr><td>Bénéfices 2019</td><td>NC (Bouygues 451 M€)</td></tr><tr><td>Nombre de brevets</td><td>377 (Bouygues télécom)</td></tr><tr><td>Filiale de</td><td>Bouygues télécom</td></tr><tr><td>Lauréat au concours</td><td></td></tr><tr><td>Produits phare</td><td>offre accès réseau LORA et 2, 3, 4,5G</td></tr><tr><td>Prix (euros)</td><td></td></tr><tr><td>Site internet</td><td></td></tr><tr><td>Technologie utilisée</td><td></td></tr><tr><td>Nombre d'antennes</td><td>4300</td></tr><tr><td>Nombre de clients</td><td>>400 (2018)</td></tr><tr><td>Nombre d'objets connectés sur le réseau</td><td>100 000 (2018)</td></tr><tr><td>Opinion banques</td><td></td></tr><tr><td>Opinion presse</td><td></td></tr><tr><td>Commentaire de l'expert</td><td></td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>ORANGE</th><th>OPERATEUR DE TÉLECOMMUNICATION</th></tr></thead><tbody><tr><td>Siege social</td><td>France</td></tr><tr><td>employés en 2019</td><td>≈68 870</td></tr><tr><td>Année de création</td><td>1991</td></tr><tr><td>CA 2018</td><td>23 G€</td></tr><tr><td>Bénéfices 2018</td><td>2.5 G€</td></tr><tr><td>Nombre de brevets</td><td>>5000</td></tr><tr><td>Filiale de</td><td></td></tr><tr><td>Lauréat au concours</td><td></td></tr><tr><td>Produits phare</td><td>offre accès réseau LORA, 2, 3, 4,5G LTE-M</td></tr><tr><td>Prix (euros)</td><td></td></tr><tr><td>Site internet</td><td></td></tr><tr><td>Technologie utilisée</td><td>LORA, LTE, GSM</td></tr><tr><td>Nombre d'antennes</td><td></td></tr><tr><td>Nombre de clients</td><td></td></tr><tr><td>Nombre d'objets connectés sur le réseau</td><td></td></tr><tr><td>Opinion banques</td><td></td></tr><tr><td>Opinion presse</td><td></td></tr><tr><td>Commentaire de l'expert</td><td></td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>SFR</th><th>OPERATEUR DE TÉLECOMMUNICATION</th></tr></thead><tbody><tr><td>Siege social</td><td>France</td></tr><tr><td>employés en 2018</td><td>≈6598</td></tr><tr><td>Année de création</td><td>1987</td></tr><tr><td>CA 2018</td><td>8.6 G€</td></tr><tr><td>Bénéfices 2018</td><td>- 5 M€</td></tr><tr><td>Nombre de brevets</td><td>204</td></tr><tr><td>Filiale de</td><td>ALTICE (c-a : 15 milliards)</td></tr><tr><td>Lauréat au concours</td><td></td></tr><tr><td>Produits phare</td><td>offre accès réseau NB-IOT, 2, 3, 4, G (SFR IOT connect)</td></tr><tr><td>Prix (euros)</td><td>10 €/an pour 500 ko / mois</td></tr><tr><td>Site internet</td><td></td></tr><tr><td>Technologie utilisée</td><td>NB-IOT, GSM</td></tr><tr><td>Nombre d'antennes</td><td>46 176</td></tr><tr><td>Nombre de clients</td><td>15 millions</td></tr><tr><td>Nombre d'objets connectés sur le réseau</td><td></td></tr><tr><td>Opinion banques</td><td></td></tr><tr><td>Opinion presse</td><td></td></tr><tr><td>Commentaire de l'expert</td><td>Le NB IOT est bien implanté à l'étranger mais encore peu en France</td></tr></tbody></table>
<table><tr><td>Sigfox</td><td>OPERATEUR DE TÉLECOMMUNICATION réseau SIGFOX</td></tr><tr><td>Siege social</td><td>France labege</td></tr><tr><td>Taille en 2018</td><td>≈450</td></tr><tr><td>Année de création</td><td>2009</td></tr><tr><td>CA 2018</td><td>60 Millions €</td></tr><tr><td>Bénéfices 2018</td><td>0€</td></tr><tr><td>Nombre de brevets</td><td>215 (oct. 2020)</td></tr><tr><td>Filiale de</td><td></td></tr><tr><td>Lauréat au concours</td><td></td></tr><tr><td>Produits phare</td><td>Réseau SIGFOX</td></tr><tr><td>Prix (euros)</td><td>3 à 10 € /an/capteur</td></tr><tr><td>Site internet</td><td>https://www.sigfox.com/</td></tr><tr><td>Technologie utilisée</td><td>UNB (bande ultra étroite)</td></tr><tr><td>Nombre d'antennes</td><td>2000 (2017)</td></tr><tr><td>Nombre de clients</td><td>>400 (2018)</td></tr><tr><td>Nombre d'objets connectés sur le réseau</td><td>16 Millions d'objets connectés au réseau (2019) (données Sigfox)</td></tr><tr><td>Opinion banques</td><td></td></tr><tr><td>Opinion presse</td><td></td></tr><tr><td>Commentaire de l'expert</td><td>Facteur de risque : SIGFOX est l'opérateur unique du réseau SIGFOX Des promesses de modules à 0.02€ irréalistes Le plan de réduction de 50 employés d'octobre 2020 laisse présager un avenir incertain. Le démarrage de la vente du réseau physique de SIGFOX (les émetteurs/récepteurs) pourrait rassurer quant à la pérennité du réseau SIGFOX indépendamment de la société SIGFOX Le marché de l'IOT en campagne a certainement été surestimé alors que le marché de l'IOT en zone urbaine peut être avantageusement adressé par d'autres solutions (5G LORA wifi bluetooth) à portée moins longue mais à débit nettement supérieur et possibilité de communication bi directionnelle, indispensable dans le cas de pilotage d'équipements. On ne peut qu'espérer que le réseau SIGFOX soit repris par d'autres en cas de faillite de la société SIGFOX. Mais l'explosion du nombre de clients et d'objets connectés Sigfox n'est pas acquis. Il est donc prudent de préférer le réseau LORA ou un système pouvant passer facilement de SIGFOX à LORA ou inversement sans avoir à modifier physiquement des pièces (OTA, reprogrammation à distance)</td></tr></table>
### 11.1.5.7 Les fabricants de relais/passerelles/routeurs (équipementiers télécom)

Cisco, Kerlink, Nortel etc., à la fois mastodontes et PME sont sur ce marché

### 11.1.5.8 Les intégrateurs/fournisseurs de services ou d'infrastructure

Nous incluons les sociétés qui proposent des solutions clé en mains, du capteur à la visualisation sur smartphone ou PC, ou seulement une partie de la chaine (la connectivité par exemple ce qui inclus la réception de données, leur traitement et la présentation à l'utilisateur).

Les sociétés proposent de plus en plus des solutions sur plateforme avec l'argument d'une facilité de configuration des capteurs et de visualisation des données.

Les solutions font souvent appel à réseaux de transmissions multiples (GSM M2M (LTE-M 2G/3G/4G), LORA et Sigfox par exemple) pour faire face à des couvertures inégales suivant les régions.

Des alliances avec des constellations de satellites permettent d'offrir une continuité de services pour des applications mobiles (suivi de container, de véhicules, de personnes etc.), ce qui n'est pas particulièrement recherché dans des réseaux de capteurs environnementaux destinés surtout à contrôler des environnements fixes (exception faite de flottilles de véhicules munis de capteurs et se déplaçant en ville.)

Dans les offres de service, les plateformes en particulier, il y a parfois lieu de distinguer les applications de « data management » (gestion des données) des « device management » (gestion des modules). Ou « connectivity management » (gestion des communications)

* 3 « pépites » innovantes françaises de l'IOT sont sous la surveillance active des investisseurs : Actility, Kerlink et Sigfox

**ACTILITY**

122 personnes (2019)

Chiffre d'affaires (millions d'euros) 10.3 en 2019 : 12.8 en 2018

Résultat d'exploitation – 11 (2019), -19 (2018) -24 (2017) -9 (2016)

Société continuellement en perte d'exploitation depuis sa création (2010)

Seul résultat net de 5 millions en 2019 (malgré la perte d'exploitation de 11 millions)

Une levée de fond de 70 millions d'euros en 2017 explique la continuation de cette société et montre les espoirs qu'on en attend (Sigfox a aussi bénéficié de levée de fond de 150 millions malgré un chiffre d'affaire qui stagne à 60 millions d'euros)

Les investisseurs :

La famille Mulliez, (Leroy Merlin), Bosch, Foxconn, (sous-traitant d'Apple), Cisco, Orange, Swisscom, Inmarsat, KPN, BNP Paribas, * BPI France, l'Etat Français, des fonds d'investissement Idinvest Partners, Ginko Ventures

La filiale énergie (Actility Energy) a été rachetée par VEOLIA en 2019 : la plateforme Thinkpark d'Actility est utilisée pour gérer le pompage par exemple I

**Missions d'Actility** (tel que décrits dans son site) :

Actility accompagne les fournisseurs de services et les entreprises tout au long du cycle de vie de leur réseau IoT, du déploiement de la connectivité à la monétisation de masse

* Activation de la connectivité étendue à faible consommation

Actility est dans une position unique pour fournir à la fois une connectivité basée sur le spectre sans licence avec LoRaWAN et un IoT LTE à spectre sous licence avec NB-IoT et LTE-M pour les fournisseurs de services ou les MVNO. Du soutien au déploiement de l'infrastructure radio, aux études de capacité du réseau, aux serveurs de réseau central LoRaWAN et aux solutions OSS / BSS, Actility fournit toutes les briques nécessaires pour une infrastructure réseau IoT évolutive et sécurisée.

* Gérez l'écosystème lors de l'embarquement et de l'adoption du marché

Parce que l'un des facteurs clés de succès des offres IoT est l'adoption de l'écosystème et du marché, la solution Actility est compatible avec tous les capteurs et passerelles conformes à la norme LoRaWAN. De plus, Actility fournit une série d'outils pour tester et certifier l'interopérabilité avec les solutions réseau Actility.
* Briser les barrières pour les déploiements à grande échelle

L'adoption à grande échelle des appareils IoT nécessite des solutions pour activer et gérer de grandes quantités de capteurs de manière simple et sécurisée. De plus, le déploiement d'appareils sur le terrain pendant 10 ans et plus nécessite la possibilité de mettre à jour le firmware de l'appareil pour faire face aux mises à jour de sécurité standard par exemple. Actility propose le stockage et la gestion des clés de sécurité des capteurs pour une activation sécurisée des appareils et une solution de mise à jour fiable du micrologiciel par liaison radio.

* Vers une monétisation de masse

L'IoT permet de nouveaux modèles commerciaux et de commercialisation disruptifs. Actility aide à créer des offres automatisées, à créer des moteurs, à assembler des appareils, une connectivité et des applications pour fournir des solutions complètes de bout en bout. De plus, Actility fournit un moteur de marketplace (qui peut être marqué blanc) pour aider les clients à trouver les solutions pour leurs cas d'utilisation.

* En assurant le maximum de sécurité

La sécurité est l'un des éléments clés de l'IoT. Bien que la norme LoRaWAN intègre des fonctionnalités de sécurité qui garantissent un haut niveau de sécurité, Actility ajoute des fonctionnalités supplémentaires qui permettent une sécurité de bout en bout avec des tunnels IPSec entre les passerelles et le serveur réseau, le stockage de clés sécurisé HSM côté serveur, Secure Élément intégration et serveurs de connexion dédiés.

**KERLINK** : concurrent d'ACTILITY situé aussi en Bretagne, mais beaucoup moins valorisé
Chute spectaculaire en bourse en 2019 (25€ à 2.5€ en oct. 2020)
Clients TATA communication, ACCORD, LEGRAND
Utilise principalement le réseau LORAWAN (privé et public)

**SIGFOX** : voir ci dessous

**MULTITECH** : le concurrent US des français KERLINK et ACTILITY chiffre d'affaires de l'ordre de 40 millions de dollars (2019)

**VODAPHONE** : 15 000 employés au total dont 1500 dédié à l'IOT
Peut proposer tous les réseaux et leur mise en place

**SOGETREL** : prend en charge l'installation physique de réseaux (par exemple les relais du réseau WIZE de SUEZ/GRDF)

* PERCALL

* VIVERIS
<table><thead><tr><td>Intégrateurs/architectes/ distributeurs</td><td>Taille (employés)</td><td>C-A (2019) (Millions euros)</td><td>Cœur de métier</td><td>Réseau utilisé</td></tr></thead><tbody><tr><td>SFR business solutions</td><td>6600</td><td>10 000 (SFR)</td><td>Opérateur télécom / plateforme IOT</td><td>NB-IoT/M2M</td></tr><tr><td>ORANGE business services</td><td>66 755</td><td>22 000 (Orange)</td><td>Opérateur télécom /plateforme IOT</td><td>LTE-M / LORA/ M2M</td></tr><tr><td>OBJENIOUS</td><td>5500</td><td>6200 (Bouygues télécom)</td><td>Opérateur télécom / plateforme IOT</td><td>LORA / M2M</td></tr><tr><td>VODAPHONE</td><td>15 000 1500 IOT</td><td>1 000</td><td>Intégrateur /infrastructures</td><td>Tous</td></tr><tr><td>SIERRA WIRELESS</td><td>1400</td><td>713</td><td>Fabricant de passerelles routeur modem</td><td>tous</td></tr><tr><td>PERCALL</td><td>170</td><td>20</td><td>Ingénierie informatique</td><td>tous</td></tr><tr><td>VIVERIS</td><td>800</td><td>tbd</td><td>Ingénierie systèmes embarqués</td><td>tous</td></tr><tr><td>THE THINGS INDUSTRIES</td><td>25</td><td>1 à 10</td><td>The things network : Réseau communautaire basé sur LORA serveur reliant 4000 passerelles (universitaires)<br>The things industries est une entreprise (25 pers C-A entre 1 et 10 millions) : intégrateur distributeur opérateur</td><td>LORA</td></tr><tr><td>ADEUNIS</td><td>62</td><td>9</td><td>Ingénierie, spécialisé dans les émetteurs</td><td>LORA/Sigfox</td></tr><tr><td>CISCO</td><td>77 500</td><td>51 000</td><td>Equipements télécom (passerelles routeurs etc.)</td><td></td></tr><tr><td>KERLINK</td><td>90</td><td>13</td><td>Fournisseur d'infrastructure télécom (passerelles etc.) IOT</td><td></td></tr><tr><td>IOT factory</td><td></td><td></td><td>Distributeur fournisseur de plateforme IOT</td><td>Tout réseau</td></tr><tr><td>MIOS (SNEF)</td><td>40</td><td>7</td><td>Intégrateur IOT</td><td></td></tr><tr><td>SOGETREL</td><td>4000</td><td>77</td><td>infrastructure</td><td></td></tr><tr><td>SPIE</td><td>47 000</td><td>7 000</td><td>Energie et communication</td><td></td></tr><tr><td>Airicom</td><td>12</td><td>3</td><td>Distributeur/architecte IOT</td><td></td></tr><tr><td>RG2L</td><td>?</td><td>2.5</td><td>Distributeur/architecte IOT</td><td></td></tr><tr><td>Bouygues énergies et services</td><td>?</td><td>?</td><td>Infrastructures<br>Energie et télécom</td><td></td></tr><tr><td>SPHINX</td><td>20</td><td>5.5 (2014)</td><td>Distributeur/architecte</td><td></td></tr><tr><td>WIIO</td><td>47</td><td>12</td><td>Intégrateur IOT</td><td></td></tr><tr><td>RTONE</td><td>33</td><td>3.5</td><td>Intégrateur IOT</td><td></td></tr><tr><td>SOPRA STERIA</td><td>13 451</td><td>1 600</td><td>intégrateur</td><td></td></tr><tr><td>4cadgroup</td><td>210</td><td>40</td><td>IoT industriel</td><td></td></tr><tr><td>Synox</td><td>19</td><td>?</td><td>Facilitateur de projets IoT</td><td></td></tr><tr><td>DATAprint</td><td></td><td>4.4</td><td>Distributeur de produit IOT</td><td></td></tr></tbody></table>
<table><caption>Tableau 15 comparatif integrateurs/distributeur/architectes chaine IOT complete ou partielle (RECORD 2021)</caption><tr><td>Matooma</td><td>47</td><td>4.5</td><td>Intégrateur IOT</td><td></td></tr><tr><td>ELA innovations</td><td>19</td><td>1.8 (2018)</td><td>RFID et bluetooth (consommation ultra faible)</td><td></td></tr><tr><td>Actility</td><td>122</td><td>10</td><td>Infrastructure LORAWAN</td><td></td></tr><tr><td>Cap Gemini</td><td>221 300</td><td>342</td><td>Services en informatique</td><td></td></tr><tr><td>ATOS</td><td>120 000</td><td>13 000</td><td>Intégrateur / infrastructure expert cybersécurité IOT</td><td></td></tr><tr><td>SUEZ smart solutions</td><td>250</td><td>47</td><td>La division « digital » de SUEZ</td><td></td></tr><tr><td>Orisun-IOT</td><td>3</td><td>0.1</td><td>Intégrateur IOT</td><td></td></tr><tr><td>IOTEROP</td><td>4</td><td></td><td>Developpement informatique /plateforme IOT/accompagnement IOT</td><td></td></tr></table>
### 11.1.6 Les réseaux filaires

Les réseaux filaires se sont développés à partir de la disponibilité des automates programmables pour relier les nombreux actionneurs et capteurs dans le monde industriel (automobile, informatique, production etc.)

Chaque « grand » fabricant a développé son propre protocole réseau qui a donné lieu aux proliférations de connecteurs et de câbles différents et à des marchés spécifiques.

La réalisation d'un réseau de capteurs de différentes marques est un parcours du combattant puisqu'il est quasiment impossible de trouver sur les composants des protocoles identiques, et leur interfaçage parfois inexistant ou fastidieux à développer.

La disparition du RS232 sur les ordinateurs au profit de l'USB a un peu rebattu les cartes et les industriels ont été obligés de s'adapter en développant de nouvelles interfaces sur leurs produits.

Les protocoles sont série ou parallèle, les câbles bifilaires ou multifilaires.

Certains domaines industriels restent néanmoins attachés aux protocoles en vigueur depuis plus de 30 ans (RS232 etc.).

La longueur possible d'un réseau filaire est directement liée au débit

* **Ethernet** : protocole d'échange entre ordinateurs et périphériques

* **GPIB** : protocole développé par HP (1965) pour ses instruments de mesure, des interfaces USB/GPIB permettent de se connecter avec les ordinateurs

* **RS232** : dit « port série », présent sur les ordinateurs jusqu'en 2005 (com1), connecteur 9 pins, 3 fils minimum, automates et capteurs en sont souvent équipés

* **RS485/422** : similaire au RS232, des convertisseurs RS232/RS485 existent

* **M BUS** : créé pour le relevé de compteur, peut atteindre plusieurs kilomètres

* **MODBUS** : protocole qui peut être implémenté sur les bus physiques RS232 RS485 ou TCP (internet wifi)

* **CAN** (controller area network) : bus lance par l'université de Karlsruhe et Bosch, surtout utilisé dans l'automobile puis dans l'aéronautique (jusqu'à 5 km mais 10kBit/s à cette distance)

* **ASI** (actuateur sensors interface) 24 V bifilaire

* **PROFIBUS** (process field bus) : 1200 m maximum, bus en perte de vitesse

* **IO-LINK** : promu et utilisé par seulement quelques fabricants de capteurs et actionneurs

* **INTERBUS** : développé par une société US Phoenix contact

* **CPL** (courants porteurs en ligne) : utilise les lignes électriques pour transmettre des données (haut débit et bas débit) utilisé pour la domotique et la gestion de l'énergie (compteur linky)

### 11.1.7 Les réseaux satellitaires

L'intérêt majoritaire des réseaux satellitaires est de pouvoir fournir une **connectivité dans des zones non couvertures par des réseaux terrestres** comme par exemple les mers et océans. Ils n'ont pas vocation à concurrencer les réseaux terrestres.

Certains opérateurs proposent de **solutions combinées** : en cas d'absence de réseau terrestre le satellite prend le relais

Le satellite n'est pas sensible à la vitesse du mobile suivi

Une vingtaine de projets de constellations de satellites a vu le jour dernièrement dont :

* **KINEIS** : filiale de la société CLS (elle-même filiale du CNES),

* évolution du système ARGOS de CLS connu pour ses balises de détresse en mer

* Proof of concept : Suivi de 10 000 buffles en Australie (tag à l'oreille)

* Module à 15 € et abonnement 3€/mois (1€/mois à terme)

* Assez étonnant : une puissance d'émission de 100 mW suffit pour communiquer avec le satellite (5 fois moins que les satellites précédents)

* Le 1er satellite du service ANGELS a rejoint son orbite le 1/11/2020 (24 autres en préparation pour 2022) construit par Thales Alenia Space, HEMERIA et Syrlinks

* **Eutelsat : constellation ELO** de 25 satellites IoT à 500/600 km d'altitude, accord avec Sigfox (Total et Plastimo, fabricant de gilets de sauvetage, sont déjà clients)

* **Inmarsat** : 11 satellites de télécom en orbite géostationnaire, propose de prendre le relais du réseau LORAWAN (mais avec des systèmes nécessitant de la puissance dont une alimentation solaire de 80W)

* **Iridium** : principalement pour le téléphone cellulaire
* **Myriota** : australien, 25 satellites pour l'IOT

* Omnispace : projet US (peu d'informations disponibles)

* Roscosmos : projet russe de 30 satellites IOT

* **U-space** : start up française, nanosatellites sur mesure (3 kg) orbite 400 à 700 km durée de vie 3 ans

* Starlink (Elon Musk) : 400 satellites déjà en orbite destinés à l'internet haut débit

* Oneweb (avec Airbus) : constellation destinée à donner accès internet à tous (600 satellites à terme de 150kg à une orbite de 1200 km)

* **Swarm** : 12 sur 120 satellites IOT (400 **grammes**) lancés en orbite en 2020

* **Unseenlabs** : start up bretonne constellation à terme de 25 satellites de suivi des navires (km de précision 1 déjà en orbite 2 lancés en novembre 2020)
<table><caption>Tableau 16 propriétés des différents réseaux sans fil (RECORD 2021)</caption><thead><tr><th></th><th>Sigfox</th><th>lora</th><th>wise</th><th>W M-BUS</th><th>propriétaire</th><th>WI-SUN</th><th>GPRS/EDGE</th><th>2G/3G/4G/5G</th><th>LTE-M</th><th>eLTE-IoT</th><th>NB-IOT</th></tr></thead><tbody><tr><td>type de réseau</td><td>LPWAN</td><td>LPWAN</td><td>LPWAN</td><td>LPWPAN</td><td>LPWAN</td><td>LPWAN</td><td>GSM</td><td>GSM</td><td>LPWAN/GSM</td><td>LPWAN/GSM</td><td>LPWAN/GSM</td></tr><tr><td>cible</td><td>IOT très faible débit</td><td>IOT débit moyen</td><td>IOT relevé compteurs</td><td>IOT relevé compteurs</td><td>IOT</td><td>IOT</td><td>données indus</td><td>voix données +</td><td>IOT</td><td>industriel IoT</td><td>IOT</td></tr><tr><td>Démarrage du développement</td><td>2009</td><td>2009</td><td>2012</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>date du lancement commercial</td><td>2010</td><td>2015</td><td>2017</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>durée de vie minimum annoncée</td><td>?</td><td>?</td><td>2045</td><td></td><td></td><td></td><td>2023</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>propriétaires</td><td>Sigfox</td><td>LORA alliance</td><td>alliance WISE</td><td></td><td>TI Silicon labs STMicroelectronics</td><td></td><td>opérateurs GSM</td><td>opérateurs GSM</td><td>opérateurs GSM</td><td>huawei</td><td>opérateurs GSM</td></tr><tr><td>consortium créateur</td><td>Société unique</td><td>LORA alliance</td><td>SUEZ GRDF SAGEMCOM</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Taille de l'écosystème (sociétés)</td><td></td><td>500 ></td><td>40</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>présence à l'international</td><td>60 pays</td><td>157 pays</td><td>Europe Afrique</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>nombre d'operateurs</td><td>1</td><td>137</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>norme(s) du réseau</td><td>sans</td><td>sans</td><td>EN13757-4</td><td>EN13757-4 / EN 300-220</td><td></td><td>IEEE 802-15-4</td><td>3GPP</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>protocole</td><td>propriétaire privé</td><td>LORAWAN</td><td>propriétaire ouvert</td><td>ouvert</td><td>propriétaire</td><td></td><td>GSM</td><td>LTE</td><td></td><td></td><td>NB-IOT</td></tr><tr><td>certification produit</td><td>Sigfox</td><td>oui</td><td>oui</td><td>non</td><td>non</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>abonnement</td><td>Abonnement SIGFOX</td><td>abt ou sans abt</td><td>gratuit (mais adhésion)</td><td>sans</td><td>sans</td><td></td><td>abonnement</td><td>abonnement</td><td>abonnement</td><td>abonnement</td><td>abonnement</td></tr><tr><td>Possibilité de créer son réseau</td><td>non</td><td>soi-même ou tierce partie</td><td>soi-même ou tierce partie</td><td>soi-même ou tierce partie</td><td>oui</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>sécurité (cryptage)</td><td>AES128 ?</td><td>AES128</td><td>AES128</td><td>AES128</td><td>AES128</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>AES128 embarqué</td><td></td></tr><tr><td>Niveau de sécurité global</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>IP adressable</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>forum d'entraide actif</td><td>oui</td><td></td><td>non</td><td></td><td>oui</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>topologie du réseau</td><td>étoile d'étoile</td><td>étoile d'étoile</td><td>étoile</td><td></td><td>étoile</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>bande de fréquences de la porteuse</td><td>868.034- >868.226 MHz</td><td>868/433 MHz</td><td>169,4- >169,475 MHz</td><td>169-433-868 MHz</td><td>Sub GHz</td><td></td><td></td><td>800 MHz (4G)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>nombre de canaux</td><td></td><td></td><td>75 kHz 6 canaux de 12.5 kHz</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>largeur de bande totale montante</td><td>195 kHz</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>20-1.4MHz</td><td>1.8 MHz</td><td>200kHz</td></tr><tr><td>largeur de bande totale descendante</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>1.8 MHz</td><td></td></tr><tr><td>largeur de bande descendante</td><td>100 ou 600 Hz</td><td>500-125kHz</td><td>12.5 kHz</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>30 kHz (54 canaux)</td><td></td></tr><tr><td>largeur de bande montante</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>180 kHz (9 canaux)</td><td></td></tr><tr><td>type de modulation</td><td>DBPSK/GFSK</td><td>CSS</td><td>GFSK 4FSK</td><td></td><td>(G)FSK/OOK</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>débit de données</td><td></td><td>0.3 à 50kb/s</td><td>2400 à 6400 bits/s</td><td></td><td>600 bit/s a 250kbit/s</td><td></td><td></td><td>200kbps-1 M</td><td></td><td></td><td>20kb/s</td></tr><tr><td>puissance d'émission maximum (France)</td><td>25 mW</td><td>25mW</td><td>500 mW</td><td>25 à 500mW</td><td>25 à 500 mW</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>puissance d'émission (en dB)</td><td>14 dB</td><td>14dB</td><td>27 dB</td><td></td><td>14 à 27 dB</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>courant nécessaire à l'émission</td><td></td><td></td><td>400 à 700 mA</td><td></td><td>20mA à</td><td>2 A</td><td>2 A</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>SUITE</th><th>Sigfox</th><th>lora</th><th>wise</th><th>W M-BUS</th><th>propriétaire</th><th>WI-SUN</th><th>GPRS/EDGE</th><th>2G/3G/4G/5G</th><th>LTE-M</th><th>eLTE-IoT</th><th>NB-IOT</th></tr></thead><tbody><tr><td>données max par msg montant</td><td>12 octets</td><td>242 octets</td><td>256 octets (104 recommandés)</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>données max par msg descendant</td><td>8 octets</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>nombre de msg maximum par jour</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>msg maxi montant par jour</td><td>140</td><td>Illimité (mais &lt;1% duty cycle)</td><td>illimité</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>msg maxi descendant par jour</td><td>4 (si possible)</td><td></td><td>illimité</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>accès internet</td><td>oui</td><td>oui</td><td>oui</td><td></td><td></td><td></td><td>oui</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>bidirectionnalité</td><td>faible</td><td></td><td>oui</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>capteurs maximum par passerelle</td><td></td><td>50 à 1000</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>operateurs de télécom</td><td>Sigfox</td><td>Bouygues, orange, etc</td><td>SUEZ smart solution /GRDF</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>cout d'une passerelle (accès IP)</td><td>700 €</td><td>700 à 1000 €</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>temps maximum d'occupation /jour</td><td>36 s/h</td><td>36s/h</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>messages descendant / jour</td><td>4</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>localisation possible</td><td>oui</td><td>oui</td><td>non</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>précision de la location</td><td>10 à 1 km</td><td>20 à 100 mètres</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>transfert intercellulaire (d'un relais à un autre)</td><td>Oui</td><td>oui</td><td>non</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>itinérance (roaming) entre operateurs</td><td>oui</td><td>non</td><td>non</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>cloud associé</td><td>Oui (imposé)</td><td></td><td>oui ?</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>courant en veille des capteurs</td><td>6 nA</td><td></td><td></td><td>&lt;μA</td><td></td><td>50mA</td><td>50mA</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>autonomie annoncée des capteurs</td><td>10 ans</td><td>10 ans</td><td>20 ans</td><td>10 ans</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>10 ans</td><td></td></tr><tr><td>portée annoncée</td><td>50 km</td><td>15 km</td><td>50km</td><td>10 km</td><td></td><td></td><td>3 km</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>portée (urbain extérieur)</td><td>2 km</td><td>2-5 km</td><td></td><td>2 km (ant. élevée)</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>portée intérieure bâtiments</td><td></td><td></td><td></td><td>100 mètres</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>portée rural</td><td></td><td></td><td></td><td>2 km (ant. Elevée)</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>récepteurs</td><td>maillage Sigfox</td><td>opérateurs ou passerelles</td><td>passerelles</td><td>Passerelles spécifiques</td><td></td><td>Relais operateurs</td><td>Relais operateurs</td><td>Relais operateurs</td><td>Relais operateurs</td><td>Relais operateurs</td><td>Relais operateurs</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th></th><th>wifi</th><th>bluetooth</th><th>Z-WAVE</th><th>dash 7</th><th>thread</th><th>MIOTY</th><th>enocean</th><th>6LoWPAN</th><th>weightless</th><th>INGENU</th><th>KNX</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">type de réseau</th><td>LAN</td><td>LAN</td><td>868 MHz</td><td>433 MHz</td><td>IPv6/6LoWPAN</td><td>LPWAN</td><td>868MHz</td><td>IP over<br>LPWAN</td><td>LPWAN</td><td>2.4 GHz</td><td>868 MHz</td></tr><tr><th scope="row">cible</th><td></td><td></td><td>domotique</td><td>généraliste</td><td>généraliste</td><td>industrie</td><td>domotique</td><td>généraliste</td><td>généraliste</td><td>M2M</td><td>bâtiment</td></tr></tbody></table>

autres réseaux (filaires et optiques)

<table><thead><tr><th></th><th>LI-FI</th><th>Fibre optiques</th><th>RFID</th><th>Faisceau optique</th><th>cpl courants<br>porteurs</th><th>ethernet</th><th>CAN</th><th>MODBUS</th><th>RSxxx</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">principe</th><td>Lumière visible</td><td>Liaisons sur fibre<br>optique</td><td>Sans fil</td><td>Point à point<br>optique</td><td>filaire</td><td>filaire</td><td>filaire</td><td>filaire</td><td>filaire</td></tr><tr><th scope="row">Cible</th><td>télécommandes</td><td>Très haut débit<br>Immunité aux<br>perturbations</td><td>identification</td><td>Réseau temporaire</td><td>Domotique</td><td>Liaisons entre<br>ordinateurs</td><td>Automobile<br>Aéronautique<br>industrie</td><td>industrie</td><td>industrie</td></tr><tr><th scope="row">Portée</th><td>10 m</td><td>1m à 10 000km</td><td>Quelques mètres</td><td>Quelques km</td><td>maison</td><td>10 m</td><td>30m à 5 km</td><td></td><td></td></tr><tr><th scope="row">Nombre de fils</th><td></td><td>1</td><td></td><td></td><td>2</td><td>8</td><td>3</td><td></td><td></td></tr><tr><th scope="row">Norme<br>débit</th><td></td><td>44 Gbits/s</td><td></td><td>1 Gbits/s</td><td>G3-PLC</td><td></td><td>ISO 11898<br>10 kbits/s (5km)<br>1 Mbits/s (30 m)</td><td></td><td></td></tr><tr><th scope="row">Nombre de capteurs<br>par réseau</th><td>quelques</td><td>millions</td><td>1 par 1</td><td>milliers</td><td>milliers</td><td></td><td>20 à 30</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
## 11.2 Retours d'expériences

Nous faisons figurer les projets impliquant l'utilisation de capteurs environnementaux dont on ne connaît pas toujours la nature des technologies de transmission. Ceci nous permet de mesurer malgré tout le foisonnement lié à ce sujet et la façon dont les données arrivent au niveau des citoyens, objectif ultime de la volonté politique.

Les banques de données environnementales (eau, air, sols) françaises et européennes seront mentionnées, sachant que les réseaux de capteurs environnementaux ont ou auront vocation à s'insérer dans ces systèmes publics bien établis.

### 11.2.1 Réseaux de mesure de la qualité de l'air

#### Les expériences européennes

* **Airsenseur** : projet européen d'open plateforme multi capteurs

* https://www.lcsqa.org/system/files/evenement/4-MGerboles%20_AirSensEUR_n.2_16_9-NE-PAS-DIFFUSER.pdf

* L'Europe a évaluée le micro capteurs ou systèmes micro capteurs : https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC116534/kjna29826enn.pdf

#### Les expériences françaises

##### 11.2.1.1 Le dispositif national de surveillance de la qualité de l'air

Il est essentiellement définit et constitué par l'Arrêté du 19 avril 2017 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air ambiant

Ce texte fixe les missions confiées par l'Etat aux AASQA, au LCSQA et au consortium PREV'AIR. Il détermine également les prescriptions techniques applicables à la surveillance de la qualité de l'air ambiant.

* **Observatoire "MERA** : observatoire national d'évaluation en zone rurale de la pollution atmosphérique à longue distance ;

* **Plate-forme PREV'AIR** : plate-forme nationale de prévision et de cartographie de la qualité de l'air, développée et gérée par l'Institut national de l'environnement industriel et des risques (INERIS), avec l'appui de Météo-France, du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) et du LCSQA, dans le cadre d'un consortium ;

* **Programme "CARA** : programme national visant à caractériser la composition chimique des particules ;

* **PRSQA** : programme régional de surveillance de la qualité de l'air

Les sites d'analyses des AASQA sont constitués principalement d'appareils de laboratoire dont le cout se situe au-delà de quelques keuros.

##### 11.2.1.1.1 LCSQA

Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l'Air

Le laboratoire central de surveillance de la qualité de l'air, organisme prévu à l'article L. 221-1 du code de l'environnement et précisé par l'arrêté du 19 avril 2017 correspondant à un groupement d'intérêt scientifique constitué de trois membres : l'Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, l'Institut national de l'environnement industriel et des risques et le Laboratoire national de métrologie et d'essais.

**Exemple d'action engagée par le LCSQA dans le domaine des capteurs environnementaux :**
**Innovation et évaluation du micro capteurs :**

« Depuis mars 2017, le dispositif national de surveillance de la qualité de l'air s'est organisé autour d'un groupe de travail (GT) sur les microcapteurs pour l'évaluation delà qualité de l'air. Il réunit des membres du LCSQA, des représentants de chacune des AASQA et des membres du ministère chargés de l'environnement. Son périmètre d'action, limité initialement à la qualité de l'air ambiant extérieur, aux espèces chimiques réglementées et aux mesures en sites fixes, s'est élargi à d'autres besoins identifiés par les membres du GT, tels que la cartographie, les mesures embarquées, ou les polluants émergents, comme représenté sur le schéma. Ce GT a pour objectif de :

* définir les utilisations potentielles des microcapteurs pour la surveillance réglementaire ;
* identifier des applications émergentes pour des polluants d'intérêt national, et/ou pour d'autres modalités d'usage que la surveillance en points fixes ;

* organiser le partage d'expérience et le retour d'informations vers les utilisateurs potentiels pour mieux appréhender les modalités d'usage et d'accompagnement à mettre en place.

Ce GT a permis la création de la base de données Capt'air ; Un rapport de veille technologique sur les capteurs et leur usage est publié depuis décembre 2019.

Au niveau international et par l'intermédiaire de ses membres, le LCSQA participe aux différentes instances européennes traitant de la surveillance de la qualité de l'air.

Ces dernières années les instances européennes se sont emparées de la problématique des microcapteurs. A ce titre, le LCSQA prend part aux discussions du groupe de normalisation européen CEN/TC 264/WG 42 en charge de la rédaction de spécifications techniques (TS) pour l'évaluation des performances des microcapteurs utilisés pour l'évaluation de la qualité de l'air en site fixe. Deux livrables de ce groupe de travail européen définissant les critères d'évaluation des microcapteurs pour leur utilisation dans un contexte réglementaire devaient paraître fin 2020 pour les gaz. En France en juillet 2020, l'Ineris et le LNE ont créé l'association CIE « Certification Instrumentation pour l'Environnement » afin d'établir une certification des systèmes capteurs pour la mesure de la qualité de l'air grâce aux travaux du groupe de normalisation. A l'horizon 2025 une même certification pour les particules devrait voir le jour. De même, le LCSQA apporte l'expérience française sur les microcapteurs dans les réseaux d'experts sur la mesure.

(https://www.eea.europa.eu/themes/air/links/networks/aquila-network) et la modélisation (forum FAIRMODE, https://fairmode.jrc.ec.europa.eu/). »

## « Réflexion sur l'intégration des données microcapteurs :

Les deux campagnes d'évaluation menées par le LCSQA ont été l'occasion d'étudier les modes de transmission et de récupération des données disponibles sur les différents systèmes présents afin d'entamer une réflexion sur les manières d'intégrer les données de microcapteurs dans la chaîne d'acquisition des données de la qualité de l'air. Les données issues des analyseurs automatiques qui transitent par la chaîne d'acquisition actuelle remontent selon un schéma relativement homogène, dans lequel sont définis le format des données, un pas de temps unique, le format des fichiers d'échange, les supports et protocoles de communication... Les modes de récupération des données issues des microcapteurs ainsi que leurs formats sont quant à eux multiples et il n'est pas simple d'imaginer par quel biais ces données peuvent être intégrées à la chaîne d'acquisition actuelle. Différentes possibilités ont été ainsi envisagées. La réflexion entamée par le LCSQA doit être poursuivie en fonction des usages qui seront définis par le GT selon les microcapteurs. Si l'utilisation des microcapteurs est retenue dans le cadre de la surveillance réglementaire, la question de l'intégration des données à la chaîne d'acquisition pourra devenir un critère de sélection. »

## Le LCSQA a publié en novembre 2018 : VEILLE TECHNOLOGIQUE SUR LES SYSTEMES MICRO-CAPTEURS POUR LES MESURES DE POLLUANTS DE L'AIR (59 pages)

Un deuxième rapport de novembre 2018 : 1er Essai national d'Aptitude des microcapteurs (EAµC) pour la surveillance de la qualité de l'air : Synthèse des Résultats qui nous apporte un intéressant retour d'expérience sur les technologies sans fil :

« Sur ces 17 systèmes, plus de 77% renvoient leurs données par des technologies sans fil, dont plus de la moitié par GSM (cf. Figure 6). En fonction du mode de communication, plusieurs problèmes ont été rencontrés durant l'EAµC n°1 : pour la communication par Bluetooth, Wifi ou en USB, il y a eu beaucoup de pertes de données en raison de problème d'émission/réception ou encore parce que les logiciels d'acquisition subissaient régulièrement des interruptions anormales (i.e. plantage informatique). Pour la communication par GSM, il est apparu des périodes entières de données manquantes, souvent en raison de pannes des serveurs hôtes »

## Publications intéressantes

* https://www.lcsqa.org/fr/actualite/evaluation-de-micro-capteurs-pour-la-qualite-de-lair

* https://www.lcsqa.org/fr/actualite/capteurs-et-qualite-de-lair-une-revolution-retour-sur-le-seminairedu-
lcsqa-du-23

* https://www.ineris.fr/fr/ineris/actualites/micro-capteurs-gaz-particules-surveillance-qualite-airpremier-essai-national

* https://www.ineris.fr/fr/ineris/actualites/evaluation-micro-capteurs-qualite-air

* Vidéo IMT Lille-Douai Essai d'aptitude national microcapteurs, mars 2019 : https://www.youtube.com/watch?v=l-tTaFiMxjA&feature=youtu.be

### 11.2.1.1.2 LES AASQA (ATMO)

Constituées dans les années 70, les associations sont présentes dans chaque région administrative de métropole et d'outre-mer y compris en Nouvelle-Calédonie (bien que la loi LAURE n'y soit pas appliquée).

Les missions

* Surveiller et prévoir l'air et l'atmosphère par des mesures, des modélisations (cartographies et scénarisations) et des inventaires (cadastres d'émissions air et énergie). Leur champ d'intervention couvre un large panel de polluants réglementés (particules, oxydes d'azote et de soufre, ozone, etc.) étendu aux gaz à effet de serre, à l'air intérieur, aux pesticides dans l'air, aux pollens, aux odeurs, etc.

* Informer et sensibiliser la population et les acteurs locaux au quotidien et en cas d'épisodes de pollution

* Accompagner les décideurs par l'évaluation des actions de lutte contre la pollution de l'air et de réduction de l'exposition de la population à la pollution de l'air

* Améliorer les connaissances et participer aux expérimentations innovantes sur les territoires.

* L'Etat confie également aux AASQA des missions relatives au dispositif national de surveillance de la qualité de l'air ambiant fixe que l'on retrouve dans l'article 3 de l'arrêté du 17 juillet 2019 :

1. Surveiller et évaluer la qualité de l'air ambiant pour les polluants réglementés.

2. Prévoir la qualité de l'air pour les polluants concernés par l'arrêté du 7 avril 2016 modifié susvisé.

3. Informer quotidiennement les préfets sur la qualité de l'air observée et prévisible, en cas d'épisode de pollution atmosphérique ; les alerter en cas d'identification d'un épisode de pollution atmosphérique pouvant être consécutif à un incident ou accident technologique ;

4. Informer quotidiennement le public sur la qualité de l'air observée et prévisible, relayer, le cas échéant sur délégation du préfet, les informations et recommandations préfectorales relatives aux épisodes de pollution ou à un incident ou accident technologique susceptible d'avoir un impact sur la qualité de l'air.

5. Mettre à la disposition des préfets des éléments sur la qualité de l'air pour les porter-à-connaissance prévus à l'article L. 132-2 du Code de l'Urbanisme.

6. Fournir, gratuitement et librement, au LCSQA et au consortium PRÉV'AIR les informations requises par le ministère chargé de l'Environnement pour leur permettre d'assurer leurs missions en application du présent arrêté.

7. Réaliser un Inventaire régional spatialisé des émissions primaires des polluants atmosphériques mentionnés à l'article R. 221-1 du Code de l'Environnement et de leurs précurseurs.

8. Pour les régions concernées, évaluer l'impact sur la qualité de l'air ambiant des réductions d'émissions de polluants atmosphériques générées par les Plans de Protection de l'Atmosphère définis à l'article L. 222-4 du Code de l'Environnement, lors de leur élaboration, évaluation ou révision.

9. Pour les régions concernées, contribuer au programme CARA (Caractérisation chimique des particules), à l'observatoire MERA (dispositif national de mesure et d'évaluation en zone rurale de la pollution atmosphérique à longue distance) et à la surveillance des polluants d'intérêt national.

10.

Spécificités des AASQA

* Ce sont des organismes de type associatif, agréés par l'État

* Leur gouvernance est quadripartite (État, Collectivités, Entreprises, Associations et personnalités qualifiées santé/environnement)
* Leur financement est diversifié (État, Collectivités, Entreprises via des dons libératoires de Taxes Générales sur les Activités Polluantes), ce qui garantit leur neutralité et leur indépendance.

* Leur ancrage territorial les place au plus près des acteurs locaux, dont les collectivités territoriales, et en font des lieux uniques pour des diagnostics partagés et des actions concertées sur la qualité de l'air à l'échelle d'une région

* Les informations qu'elles produisent sont des données de référence, fiables et transparentes, les indicateurs qu'elles établissent le sont de façon homogène sur l'ensemble du territoire national

* Leur approche est transversale sur les enjeux croisés air/climat/énergie et couvre la qualité de l'air extérieur et intérieur.

<figure><img src="image_36.png" /><figcaption>Figure 27 mission des ATMOs (ATMO France)</figcaption></figure>

#### 11.2.1.1.3 AIRLAB

C'est un projet d'AIRPARIF : « une structure dont l'ambition est de favoriser l'émergence et l'accompagnement de projets innovants apportant des réponses concrètes à la problématique de la qualité de l'air. »

AIRLAB est placé sous l'autorité du Conseil d'Administration d'Airparif. Il est doté d'un comité stratégique pour définir et prioriser les orientations et d'un comité de pilotage pour assurer la sélection et le suivi des projets.

Les objectifs d'AIRLAB

* Guichet pour les initiatives innovantes

* Porteur d'appel à projet QA & QAI

* Gestionnaire de territoires d'expérimentation

* Ecosystème de partage des données

* Lieu de partage et d'échanges pour la communauté des utilisateurs

* Valorisation des partenaires et des utilisateurs

* Evaluation systématique des solutions portées par le AIRLAB

* Portage opérationnel de solutions

* Valorisations des solutions issues du AIRLAB

* Coordination avec les autres lab et pôles de compétitivité

En Janvier 2020 : (extrait du site d'airlab)

« Un appel d'offre vient d'être lancé pour réaliser des mesures de plusieurs polluants par le biais de microcapteurs embarqués sur une flotte de véhicules qui sillonnera la région et mieux connaitre la perception et les attentes des Franciliens en matière de qualité de l'air
Cette expérimentation inédite par son ampleur, sera déployée sur l'Île de France, pilotée par Airlab avec le soutien du Conseil régional d'Île-de-France.

Les données ainsi collectées permettront d'affiner notre connaissance des sources de pollution en Île de France et contribueront à l'accompagnement des pouvoirs publics dans leurs plans d'actions pour lutter contre la pollution atmosphérique.

#### 11.2.1.1.4 ATMO-France

En 2000, les AASQA ont créé la Fédération Atmo France pour les représenter au niveau national et partager expertise et moyens.

Atmo France poursuit un objectif d'intérêt général : contribuer, aux côtés des autres acteurs nationaux, à doter la France d'un dispositif assurant la surveillance de la qualité de l'air et l'évaluation des actions visant à l'améliorer »

Les adhérents de la Fédération sont les 18 Associations agréées de surveillance de la qualité de l'air (AASQA – 1 par région administrative de métropole et d'outre-mer) et 1 Association de surveillance de la qualité de l'air (ASQA) située en Nouvelle-Calédonie.

##### Les réseaux de capteurs des AASQA

Un total d'environ 800 stations de mesures des AASQA couvre la France donc 45 par laboratoire ATMO. En grande majorité constitué d'appareils de laboratoire qui 'interfacent sur PC par liaison filaire ethernet. Les données sont engrangées dans une mémoire et rebasculées manuellement ou automatiquement dans un serveur central.

Les réseaux de capteurs environnementaux, pour les AASQA concernent principalement les microcapteurs en évaluation

La fiabilité de ces microcapteurs n'est pas encore suffisante pour pouvoir être agréés comme moyen de mesure officiel l'expérience réseau des AASQA se résume aux conclusions du 1er Essai national d'Aptitude des microcapteurs (EAµC) pour la surveillance de la qualité de l'air

#### 11.2.1.1.5 PREV'AIR

Le système national de modélisation et de cartographie de la qualité de l'air PREV'AIR contribue au dispositif de surveillance. Il a été mis en place en 2003. Il est géré par l'Institut national de l'environnement industriel et des risques (INERIS) et résulte du travail d'un consortium intégrant à ses côtés, Météo France, le CNRS et le LCSQA (Laboratoire central de surveillance de la qualité de l'air). Il est basé sur le résultat de simulations numériques et d'observations recueillies sur le terrain pour prédire et cartographier les concentrations de polluants atmosphériques réglementés.

#### 11.2.1.1.6 Programme PRIMEQUAL

C'est un programme de recherche inter organisme pour une meilleure qualité de l'air
Lancé en 1995 par le MTES et l'ADEME
275 actions de recherche soutenues pour 20 millions d'euros d'aide

#### 11.2.1.1.7 Le Réseau National de Surveillance Aerobiologique (R.N.S.A.)

Association (loi de 1901), créée en 1996 pour poursuivre les travaux réalisent depuis 1985 par le Laboratoire d'Aérobiologie de l'Institut Pasteur à Paris.

Ce réseau a pour objet principal l'étude du contenu de l'air en particules biologiques pouvant avoir une incidence sur le risque allergique pour la population. C'est à dire l'étude du contenu de l'air en pollens et en moisissures ainsi que du recueil des données cliniques associées

Les capteurs des réseaux consistent en filtres aspirés, puis une observation sous microscope pour identifier le type de pollen. Les résultats sont remontés au siège lyonnais
### 11.2.1.2 Le programme COPERNICUS

Copernicus est le programme d'observation de la Terre de l'Union européenne. Il offre des services d'information basés sur l'observation de la Terre par satellite et des données in situ (non spatiales).

Le programme est coordonné et géré par la Commission européenne. Il est mis en œuvre en partenariat avec les États membres, l'Agence spatiale européenne (ESA), l'Organisation européenne pour l'exploitation de satellites météorologiques (EUMETSAT), le Centre européen de prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF), les agences de l'UE (dont l'EEA) et Mercator Océan.

De vastes quantités de données mondiales provenant de satellites et de systèmes de mesure terrestres, aériens et maritimes sont utilisées pour fournir des informations afin d'aider les prestataires de services, les autorités publiques et les autres organisations internationales à améliorer la qualité de vie des citoyens européens. Les services d'informations fournis sont accessibles gratuitement et librement à ses utilisateurs.

Les services Copernicus s'appuient sur des mesures environnementales collectées à partir de systèmes de surveillance terrestres, maritimes ou aériens, ainsi que sur des références géo spatiales ou des données auxiliaires, collectivement appelées données «in situ».

Une large gamme d'infrastructures de surveillance in situ, chacune créée pour servir un certain nombre d'objectifs différents et divers, est utilisée par le programme Copernicus afin de produire, enrichir et valider ses services, en améliorant leur précision et leur fiabilité.

Cela comprend des capteurs placés sur les rives des rivières, transportés par des ballons météorologiques ou des avions, tirés à travers la mer par des navires et dérivant dans l'océan sur des flotteurs ou des bouées. Il englobe également les données collectées par des drones ou par des citoyens scientifiques.

Les données sur l'environnement physique sont collectées depuis des siècles et, par conséquent, il existe une grande variété et une large gamme de réseaux et de parties prenantes impliqués dans la collecte et la gestion de ces données.

Le volet Copernicus in situ analyse actuellement les besoins, les lacunes dans les données et les défis liés à l'acquisition ou à l'accès aux données d'observation in situ pour le programme Copernicus. Ces travaux sont menés dans quatre domaines thématiques, dont plusieurs sont transversaux aux besoins des services Copernicus :

* Météorologie

* Océanographie

* Composition atmosphérique et qualité de l'air

* Climat

.ci joint un tableau résumant les paramètres de surveillance par type de domaine

<table><caption>Tableau 17 les missions de COPERNICUS</caption><thead><tr><td>Domaine</td><td>paramètres</td></tr></thead><tbody><tr><td>Météorologie</td><td>Données historiques et en temps réel<br/>• Sol : données de la station météo (température, précipitations, humidité relative, vent, UV solaire, etc.)<br/>• Profils atmosphériques : température, vent, humidité.</td></tr></tbody></table>
<table><tr><td></td><td>Données historiques sur le climat ; séries chronologiques harmonisées</td></tr><tr><td>Océanographie</td><td><ul><li>Physique : température, salinité, courants océaniques, hauteur de la surface de la mer, glace de mer et profondeur des couches mixtes.</li><li>Biologique : chlorophylle, oxygène dissous, nutriments et micro-nutriments, par ex. fer, production primaire et dans les cas régionaux zooplancton, flux radiatif et méthane.</li></ul></td></tr><tr><td>Composition atmosphérique</td><td><ul><li>Concentrations des principaux polluants atmosphériques (NOx, PM10, PM2.5, CO, SO2, HCHO, Pb, TSP, C6H6)</li><li>Composition chimique en aérosol à résolution dimensionnelle</li><li>Concentrations de gaz à effet de serre (CO2, CH4 et N2O)</li><li>Données de concentration à résolution verticale des gaz polluants et des aérosols</li></ul></td></tr><tr><td>Terrestre</td><td>Débit fluvial, Utilisation de l'eau, Eaux souterraines, Lacs, Couverture neigeuse, Glaciers et calottes glaciaires, Inlandsis, Pergélisol, Albédo, Couverture terrestre (y compris le type de végétation), Fraction de rayonnement photosynthétique actif absorbé (FAPAR), Indice de surface foliaire (LAI), Biomasse aérienne, carbone du sol, perturbation par le feu, humidité du sol.</td></tr></table>

Pour les mesures d'environnement le dernier satellite lancé en 2017 SENTINEL 5 UV/NS

La mission Sentinel-5 se concentre sur la surveillance des concentrations de gaz traces et des aérosols dans l'atmosphère pour soutenir les services opérationnels couvrant les applications de qualité de l'air en temps quasi réel, la surveillance du protocole de qualité de l'air et la surveillance du protocole climatique.

L'instrument Sentinel-5 / UVNS est un système de spectromètre haute résolution fonctionnant dans la gamme infrarouge ultraviolet à ondes courtes avec 7 bandes spectrales différentes : UV-1 (270-300 nm), UV-2 (300-370 nm), VIS (370-500 nm)), NIR-1 (685-710nm), NIR-2 (755-773nm), SWIR-1 (1590-1675nm) et SWIR-3 (2305-2385nm). Sa résolution spatiale est inférieure à 8 km pour les longueurs d'onde supérieures à 300 nm et inférieure à 50 km pour les longueurs d'onde inférieures à 300 nm.

Durée de vie de la mission : 7,5 ans

Objectifs de la mission : Mesures de la qualité de l'air

* Surveillance de l'ozone stratosphérique

* Mesures de rayonnement solaire

* Surveillance du climat

Hauteur de l'orbite : 817 km

Cycle de répétition : 29 jours

Les principaux produits de données seront O3, NO2, SO2, HCHO, CO, CH4 et la profondeur optique des aérosols.

Airbus Defence & Space (Ottobrunn) est le maître d'œuvre de l'instrument Sentinel-5 / UVNS.

AVIS : la résolution spatiale de 8km (carré de 8x8 km) ne permet pas de faire une analyse localisée et d'identifier les sources de pollution. C'est une mesure globale de pollution diffuse au niveau des pays.

La très forte profondeur de champ ne permet pas de définir à quelle altitude se trouve la pollution, (l'intégration se fait sur une hauteur de 0 à 5000 mètres).

Réseaux nationaux et internationaux

De nombreuses sources de données in situ sont détenues et exploitées par des institutions et des agences au niveau national. Un bon exemple est les données nationales de surveillance de la qualité de l'air collectées par certains services météorologiques nationaux (NMS), que les États membres de l'UE sont tenus de signaler à l'Agence européenne pour l'environnement. Les cartes et les données
gérées par les agences nationales de cartographie et cadastrales (NMCA) des États membres en sont
un autre exemple.

Une quantité croissante de données in situ provient des infrastructures de recherche et d'autres
collaborations internationales, telles que la Commission technique mixte d'océanographie et de
météorologie maritime (JCOMM), un organisme intergouvernemental réunissant l'expertise et les
capacités technologiques de l'Organisation météorologique mondiale (OMM) et Commission
océanographique intergouvernementale (COI) de l'UNESCO.

Des données de l'environnement sont accessibles gratuitement et exploitables avec des programmes
de type MATLAB, depuis le site

https://wwwregionalatmospherecopernicus.eu/?category=data_access

Les réseaux de recherche scientifique servent également souvent de sources de données in
situ précieuses pour le programme Copernicus.

Un grand nombre d'entre eux existent en Europe, dont certains sont financés en tant qu'infrastructures
européennes de recherche (IR). Dans le domaine de l'environnement, ils coordonnent les efforts et le
développement de projets-cadres comme ENVRIplus. Des exemples de ces IR comprennent :

* Integrated Carbon Observation System (ICOS), une infrastructure de recherche panéuropéenne qui fournit des données harmonisées et de haute précision sur le cycle du carbone, le bilan des gaz à effet de serre et leurs perturbations.

* Avions en service pour un système mondial d'observation (IAGOS), une infrastructure de recherche européenne pour les observations mondiales de la composition atmosphérique à partir d'avions commerciaux.

* ACTRIS, l'infrastructure européenne de recherche pour l'observation des aérosols, des nuages et des gaz traces

* European Plate Observing System (EPOS), fournit des données pour des sciences de la Terre solides afin de soutenir une société sûre et durable

* EuroArgo, un consortium européen d'infrastructures de recherche (ERIC) axé sur la fourniture de la composante européenne du programme de flotteurs de profilage Global Argo.

* EMSO, l'observatoire européen multidisciplinaire des fonds marins et des colonnes d'eau, également un ERIC, axé sur les plates-formes océanographiques et les fonds marins fixes pour l'observation des océans (y compris certains observatoires câblés).

11.2.1.3 Retour d'expérience de la SNCF

Au sein de l'Agence d'Essai Ferroviaire (et EURAILTEST GIE avec RATP) une équipe est chargée
d'orchestrer les mesures de paramètres environnementaux :

MESURES CONCERNEES

Problématique dans les gares, tunnels, mesures des concentrations en particules fines (PM 2.5 et PM10) d'intérêt sanitaires ainsi que mesures des concentrations de gaz tels le NO, NO2, CO lors de travaux

Problématique sur les rames : mesures des concentrations gaz de la qualité de l'air intérieur (COV, Formaldéhyde, CO2, etc.) ainsi que mesures des concentrations en particules fines (PM10 et PM 2.5) et odeurs susceptibles d'incommoder les clients (nez électroniques, H2S, NH3)

·problématique sur les bureaux : mesures des concentrations gaz de la qualité de l'air intérieur (COV, Formaldéhyde, CO2.) + Odeurs susceptibles d'incommoder nos clients (nez électroniques, H2S, NH3)

TRAITEMENT DES DONNEES

La SNCF étudie la faisabilité de rapporter toutes ses données sur une interface commune de façon
automatique avec un pas de temps de mesure identique pour tous les capteurs. Le type de
transmission peut être LORA, Sigfox, GSM, MODBUS...

Le but de cette étude est de diminuer le temps de traitement, de centraliser les données et de pouvoir
comparer directement les instruments de mesures entre eux. De plus, il serait possible de corréler
avec d'autres données (la vidéo surveillance par exemple) afin de les assister dans l'interprétation et
la compréhension des résultats
#### 11.2.1.4 Retour d'expérience de la RATP

Le réseau SQUALES (Surveillance de la qualité de l'air de l'environnement souterrain) a été mis en place en 1997, il concerne l'instrumentation fixe de 3 stations (2 métros 1 RER) :

* deux stations de métro, Franklin D. Roosevelt (ligne 1) et Châtelet (ligne 4), et une gare du RER, Auber (ligne A) sont équipées d'appareils de mesures. Ces mesures portent sur les paramètres climatiques usuels (température, humidité relative), le renouvellement d'air (dioxyde de carbone) et la qualité de l'air (oxydes d'azote, particules).

* Les citoyens peuvent consulter les données sur : https://www.data.gouv.fr/fr/datasets/qualite-de-lair-mesuree-dans-la-station-chatelet/

Concernant le système de transmission des mesures La RATP a bien voulu nous communiquer les informations suivantes :

* La RATP utilise actuellement du réseau filaire ou du 3G/4G.

* Les réseaux Lora et Sigfox ne sont pas compatibles avec le matériel utilisé ni avec la quantité de données à transmettre. De plus, ces réseaux ne captent pas en souterrain sans la mise en place de répétiteurs ils ne sont donc pas adaptés à leur besoin.

Des compagnes de mesures sont réalisées sporadiquement (mais ne concernent pas les réseaux de capteurs).

Nous citerons malgré tout une expérience réalisée par le laboratoire LPC2 (CNRS) sur la mesure des particules ultrafines :

En juin 2019, le Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (LPCE2) du CNRS, avec l'association Respire, ont mené une série de mesures des particules ultrafines (jusqu'à 0,2 µm) dans les enceintes du métro et du RER avec un appareil de haute précision, le LOAC.

Les premiers résultats de cette étude inédite sont des concentrations considérables jamais mesurées à l'extérieur.

De même l'ORS ile de France, observatoire régional de la santé) : https://www.ors-idf.org/fileadmin/DataStorageKit/ORS/Etudes/Etude_1582/Synthese_pollution_enceintes_souterraines_web_1.pdf mentionne la nécessité de faire des mesures à plusieurs endroits différents d'une même station

### 11.2.2 Réseau de mesure de la qualité des eaux

Réseaux d'informations environnementales européennes

* EIONET (european environnement information and observation network) commun à l'air l'eau le bruit

* Eionet France

* WISE est un partenariat entre la Commission européenne (DG Environnement, Centre commun de recherche et Eurostat) et l'Agence européenne pour l'environnement, connu comme le «Groupe des quatre» (Gd4). Les principaux rôles et responsabilités des partenaires sont les suivants :

* La DG Environnement, dirige la politique et l'aspect stratégique de WISE

* L'Agence Européenne de l'Environnement (AEE) qui héberge le centre de données (Data center) et les pages thématiques de WISE.

* Le Centre Commun de Recherche d'Ispra (CCR) qui prend en charge les aspects observation et modélisation, incluant la prévision.
* Eurostat qui collecte et diffuse des statistiques, apporte un soutien au développement des aspects SIG de WISE (en assurant aussi le lien avec la directive INSPIRE).

### 11.2.2.1 Les banque de données et sources d'informations publiques sur l'eau

Les sites du Ministère de la transition écologique et solidaire

* vigicrues : système de 1500 points de mesure (niveau et parfois débit) pour la prévention et l'information des crues

Le portail eaufrance, https://www.eaufrance.fr/, est le site public d'information sur l'eau. Il présente des chiffres-clés sur l'eau, sélectionnés selon différentes thématiques. D'autres chiffres repères sur l'eau et les milieux aquatiques sont présentés sous forme de graphiques dans un dossier thématique.

* SIE : Le Système d'Information sur l'Eau (https://www.eaufrance.fr/le-systeme-dinformation-sur-leau-sie) est un dispositif créé par l'État pour le partage et la mise à disposition des données sur l'eau du secteur public.

* Les données du SIE

* Les données du SIE concernent la ressource en eau, les milieux aquatiques, leurs usages ainsi que les services publics d'eau et d'assainissement, pour la France métropolitaine et les départements d'outre-mer.

* Le SIE a été introduit dans le code de l'environnement (article L213-2) par la loi sur l'eau et les milieux aquatiques du 30 décembre 2006.

* Les objectifs du SIE

* La vérification de la conformité de la mise en œuvre de la législation environnementale sur l'eau ;

* L'analyse des pressions dues aux activités humaines, les analyses économiques et l'évaluation de l'état des eaux, sur la base d'une connaissance objective de l'état des milieux et des usages ;

* L'évaluation de l'efficacité et de l'efficience des politiques publiques, notamment en ce qui concerne la performance des services publics d'eau et d'assainissement ;

* L'aide à la décision, notamment pour la police de l'eau, la planification, la prise en compte des risques liés à l'eau dans les politiques d'aménagement, ou la gestion des crues et des sécheresses ;

* L'information du public, en application de la Charte de l'environnement ;

* La fourniture des données à d'autres systèmes d'information (santé, travail, risques, statistique publique, etc.) ;

* La contribution, en particulier en matière de données patrimoniales, aux programmes de recherche appliquée.

* SANDRE (http://www.sandre.eaufrance.fr/) service d'administration nationale des données et des référentiels sur l'eau : les données remontent à ce service selon le format du SIE (système d'information de l'eau) :

* Le Sandre a pour mission, d'établir et de mettre à disposition le référentiel * des données sur l'eau du SIE. Ce référentiel *, composé de spécifications techniques et de listes de codes libres d'utilisation, décrit les modalités d'échange des données sur l'eau à l'échelle de la France. D'un point de vue informatique, le Sandre garantit l'interopérabilité des systèmes d'information * relatifs à l'eau.

* Le Sandre est organisé en un réseau d'organismes contributeurs au SIE * qui apportent leur connaissance métier, participent à l'administration du référentiel * et veillent à la cohérence de l'ensemble. Le SNDE *, complété par des documents techniques dont ceux du Sandre, doit être respecté par tous ses contributeurs, conformément au décret n° 2009-1543 du 11 décembre 2009.

* Le Sandre comporte des administrateurs de données au sein des organismes contributeurs. Piloté par l'Office Français de la Biodiversité (OFB), ce réseau s'appuie sur un secrétariat technique - assuré par l'Office International de l'Eau, qui anime, élabore et met à disposition ce référentiel *.
* Data eaufrance (http://www.data.eaufrance.fr/) est le site des données publiques sur l'eau en France.

* Il offre un accès libre aux données sur l'eau, les milieux aquatiques et leurs usages, publiées sur les sites de la toile eaufrance.

Ces données sont proposées gratuitement, dans des formats électroniques exploitables, et sous licence ouverte.

Elles sont accompagnées de métadonnées (description de la donnée) qui les rendent facilement exploitables ; elles peuvent ainsi être analysées, agrégées, comparées avec d'autres données et réutilisées pour des besoins spécifiques par les acteurs de l'eau, les collectivités locales, les entreprises, les scientifiques, les associations, les citoyens ou les journaliste

* cartograph :http://www.cartograph.eaufrance.fr/

* SEEE eaux (http://seee.eaufrance.fr/) : Système d'évaluation de l'état des eaux

* Le Système d'évaluation de l'état des eaux (SEEE) est accessible librement – aucune authentification requise – pour permettre la mise à disposition des algorithmes de référence ainsi que l'exécution de calculs depuis une interface web – interrogation également possible en API – exploitant ces algorithmes sur la base de fichiers d'entrée et de sortie standardisés.

* Banque HYDRO : http://hydro.eaufrance.fr/ : (administrée par le SCHAPI à Toulouse

HYDRO stocke les mesures de hauteur d'eau (à pas de temps variable) en provenance d'environ 5000 stations de mesure (dont environ 3200 sont actuellement en service) implantées sur les cours d'eau français et permet un accès aux données signalétiques des stations (finalité, localisation précise, qualité des mesures, historique, données disponibles...).

HYDRO calcule sur une station donnée les débits instantanés, journaliers, mensuels,... à partir des valeurs de hauteur d'eau et des courbes de tarage (relations entre les hauteurs et les débits). Ces valeurs sont actualisées à chaque mise à jour d'une hauteur ou d'une courbe de tarage (addition, précision supplémentaire, correction,...).

HYDRO fournit à tout moment les valeurs d'écoulement les plus exactes possibles compte tenu des informations que les gestionnaires des stations lui communiquent.

Qui fournit les données à la Banque Hydro ?

Il s'agit essentiellement des services de l'Etat, Directions Régionales de l'Environnement, de l'Aménagement et du Logement (DREAL), Direction Départementale des Territoires (DDT), services de prévision des crues, directions départementales de l'agriculture et de la forêt, agences de l'eau, mais aussi d'Electricité de France ou d'organismes de recherche (INREA, universités,...), ainsi que des compagnies d'aménagement (la Compagnie d'aménagement des coteaux de Gascogne, la Compagnie nationale du Rhône, la Société du canal de Provence, la Compagnie d'aménagement du Bas-Rhône-Languedoc...).

Ces producteurs de données installent les stations de mesure en rivière, assurent leur maintenance, recueillent les données, les vérifient et en alimentent la banque. Ils réalisent des jaugeages au droit des stations de mesure et établissent les courbes de tarage qui figurent également dans la banque. Ensuite, ils valident, et éventuellement corrigent les données. Ils en sont responsables et veillent à leur qualité.

SCHAPI : Le Service Central d'Hydrométéorologie et d'Appui à la Prévision des Inondations (service du Ministère de l'Ecologie, du Développement Durable et de l'Energie) implanté à Toulouse, administre la banque et gère les services associés à HYDRO. Il en assure également les évolutions.

## Le réseau de mesure (3200 stations en service) utilisé par le SCHAPI pour prévoir les crues (informations du SCHAPI) :

* Réseau cellulaire IP privé (GPRS, 3G, 4G) 66%

* Le reste : ADLS, satellites, internet hertzien (IP privé), RTC (réseau téléphonique fixe avec modem supprimé en 2023) en cours de basculement vers le réseau cellulaire IP (
* Sur les cours d'eau les plus réactifs (changements brusques) des systèmes radio propriétaires

* LORA et LTE-M seront testés à partir de 2021

* En Guyane les satellites ARGOS sont utilisés

* Onde : https://onde.eaufrance.fr/ Le site Onde présente les données de l'observatoire national des étiages (niveaux bas des cours d'eau). Ces données sont les observations visuelles réalisées par les agents départementaux de l'Office français de la biodiversité (OFB) pendant la période estivale sur l'écoulement des cours d'eau.

* ADES : https://ades.eaufrance.fr/ ADES est le portail national d'Accès aux Données sur les Eaux Souterraines pour la France métropolitaine et les départements d'outre-mer. Il rassemble sur un site Internet public des données quantitatives et qualitatives relatives aux eaux souterraines. Les objectifs de cet outil sont de :

<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>Figure 28 copie d'écran du portail sur la qualité des eaux souterraines</figcaption></figure>

* constituer un outil de collecte et de conservation des données sur les eaux souterraines,

* être mobilisable par un large ensemble de partenaires,

* permettre les traitements nécessaires à l'action de chacun des partenaires,

* être le guichet d'accès aux informations sur les eaux souterraines,

* avoir un suivi de l'état des ressources pour répondre à la politique des eaux souterraines,

* adopter au niveau national un principe de transparence et d'accessibilité aux données sur les eaux souterraines.

Le portail d'accès aux données sur les eaux souterraines est le fruit d'un travail collectif associant l'Agence Française pour la Biodiversité (AFB), le ministère en charge de l'écologie, le ministère en charge de la santé, les Agences de l'eau et les DREAL. Son développement informatique, l'animation nationale, et l'hébergement sont confiés au BRGM.

La traçabilité des données du producteur à l'utilisateur garantit un bon niveau d'informations pour une meilleure utilisation et interprétation des données consultées, conformément aux préconisations du Service d'Administration Nationale des Données et Référentiels sur l'Eau (SANDRE) : origine des données, indication du niveau de validité des données...

### RCS (réseau de surveillance des eaux douces de surface) :

Le réseau de contrôle de surveillance (RCS) des eaux douces de surface concerne les cours d'eau, les canaux et les plans d'eau. Il est destiné à évaluer l'état général des eaux et à suivre les changements à long terme de l'état des eaux suite à des changements d'origines naturelle ou anthropique. Il est constitué de sites pérennes répartis sur l'ensemble du territoire.

Il est opérationnel depuis janvier 2007. En région Centre-Val de Loire il est constitué de 94 stations sur cours d'eau qui font l'objet chaque année de suivis physico-chimiques et biologiques conformément à l'arrêté du 25 janvier 2010 établissant un programme de surveillance de l'état des eaux en application de l'article R. 212-22 du code de l'environnement. Les suivis sont détaillés dans le programme de surveillance du bassin Loire-Bretagne et dans celui du bassin Seine-Normandie. Ce réseau est géré par les agences de l'eau Loire-Bretagne et Seine-Normandie en partenariat avec la DREAL, l'ONEMA et les conseils généraux des départements du Cher, de l'Eure-et-Loir, de l'Indre-et-Loire, du Loir-et-Cher et du Loiret.
**RCO** : réseau de contrôles opérationnels (depuis 2009) surveillance des masses d'eau risquant de ne pas atteindre le niveau de qualité prévu dans (RNAOE)

**RPP** : réseau de référence pérenne 345 sites cours d'eau

**RDSE** : recherche et de réduction des rejets de substances dangereuses dans l'eau

**RSP** : Le Réseau national de Surveillance Prospective a été mis en place depuis 2016 sous le patronage du Ministère de la Transition Ecologique et Solidaire et le pilotage conjoint des Agences de l'Eau et de l'Agence Française pour la Biodiversité. Il répond à l'objectif d'anticipation assigné au contrôle de surveillance de la Directive Cadre sur l'Eau. Il s'agit d'un ensemble de sites sur lesquels sont identifiées de nouvelles substances et sont menées des études de démonstration sur la pertinence de nouveaux outils pour la surveillance de la contamination et des pressions chimiques.

Par exemple les échantillonneurs intégratifs passifs (EIP)

Les analyses sont faites par des laboratoires agréés iso 17025 sur des échantillons prélevés

Autre source d'information sur l'eau :

* https://solidarites-sante.gouv.fr/sante-et-environnement/eaux/eau#Resultats-du-controle-sanitaire-de-la-qualite-de-l-eau-potable-en-ligne-nbsp

### 11.2.3 Exemple d'un Réseau de surveillance de la qualité des cours d'eau du bassin Adour Garonne :

**La qualité de l'eau des principales rivières du bassin Adour-Garonne est régulièrement mesurée dans le cadre de réseaux mis en place depuis 1971.**

Pour répondre au besoin de contrôle exigé par la Directive Cadre sur l'Eau ces réseaux ont évolué vers le réseau de surveillance de la qualité.

#### 11.2.3.1 Les acteurs de la surveillance sur le bassin :

Les rôles et responsabilités de chacun des acteurs (services de l'Etat et ses établissements publics) intervenant dans les réseaux de surveillance sont définis dans le Schéma national des données sur l'eau (SNDE), approuvé par l'arrêté du 26 juillet 2010. Sous pilotage du secrétariat technique de bassin, sont ainsi responsables :

* les services de l'Etat (DREAL, SCHAPI), pour les suivis quantitatifs des eaux continentales,

* l' OFB (office français pour la biodiversité), pour les suivis des poissons et hydromorphologique des Eaux de surface continentales,

* l' **Agence de l'eau**, pour les suivis de la qualité physico-chimique et biologique des eaux continentales et du littoral.

Pour les prélèvements et analyses, cette surveillance s'appuie sur :

* des équipes en régie des services de l'Etat (DREAL) et de l'AFB (ex ONEMA),

* des opérateurs de l'Etat (BRGM, IRSTEA, IFREMER ...),

* des prestataires privés et laboratoires publics par appels d'offres, sous maîtrise d'ouvrage agence de l'eau et AFB,

* des partenaires (conseils départementaux, syndicats mixtes, EPTB, parcs naturels régionaux, fédérations de pêche...), maîtres d'ouvrage de réseaux complémentaires.

**Données complémentaires :**

* Données du Contrôle sanitaire des eaux de baignade : Sise-Baignade

* Données sur l'Ichtyofaune (poissons et macrofaune) par le portail de l'AFB : IMAGE

* Les informations sur les eaux distribuées par les réseaux d'eau potable :

* Eau potable et contrôles sanitaire sur le site du ministère de la santé

* Agences régionales de santé (A.R.S.)

**Documents de référence :**

* Circulaire DCE 2006/16 du 13 juillet 2006 relative à la constitution et la mise en œuvre du Programme de surveillance
* Description des programmes de surveillance pour la DCE sur le portail Eaufrance

* Les données d'état, pression, objectifs définis par les SDAGE 2016-2021.

Voir aussi :

* Site destiné aux laboratoires qui souhaitent obtenir l'agrément pour les analyses dans le domaine de l'eau et des Milieux aquatiques.

Exemple de suivi des eaux de la Loire au niveau de l'estuaire : http://www.loire-estuaire.org/accueil/gip-loire-estuaire

### 11.2.4 La télérelève des compteurs (eau gaz)

C'est un sujet qui concerne les 3 principaux acteurs de la distribution d'eau potable en France (Veolia, Suez, Saur).

Ces sociétés utilisent à la fois des sociétés externes et des services internet (issus par exemple de sociétés proposant déjà des solutions).

La tendance est au souhait de rendre public des solutions propriétaires en créant des alliances devant déboucher sur des standards

2 technologies sans fils ont été déployées au début des années 2000 : 169 MHz pour sa longue portée et sa profondeur de pénétration et le 868 MHz (bande publique) pour la disponibilité des circuits et ses technologies propriétaires bon marché (ex : Texas instruments)

#### 11.2.4.1 Veolia :

Veolia eau utilise la technologie développée par les sociétés Homerider systems (rachetée en 2009 par Veolia) et devenu BIRDZ par fusion avec M2ocity.

Gérer à distance les consommations d'énergie d'un bâtiment ou aux groupes gaziers et pétroliers de contrôler les niveaux de leurs cuves de stockage via des capteurs collecteurs et transmetteurs de données

BIRDZ revendique 6 millions d'objets connectés

* Gestion de la consommation d'eau

* Gestion des fuites sur les réseaux d'eau

* Contrôle de niveaux de cuves

* Gestion de la consommation énergétique

* Smart City (eau, énergies, déchets, température, qualité de l'air, nuisances sonores, pollution)...

M2ocity a commencé avec Orange en 2011 dans la bande 868 MHz en utilisant la technologie propriétaire 868Mhz wavis de Coronis systems (Montpellier) en réseau étoile ou maillé, assurant jusqu'à 10 ans d'autonomie.

BIRDZ développe des produits pouvant s'adapter aux compteurs du marché (ex : Itron) et multiprotocoles sans fil (LORA, Sigfox, Homerider)

Veolia travaille aussi avec IBM et propose un système complet de supervision (hypervision) dénommé HUBLO.

Lyon et Lille sont équipées

A Lyon 5500 sondes enterrées à 2 mètres permettent de détecter et localiser les fuites. La partie émettrice est ramenée à la surface
11.2.4.2 Suez:

Suez smart solutions filiale du groupe Suez, précédemment Ondeo systems crées en 2009, a en
charge l'IoT, la smart city, la télé relevé (170 ingénieurs). A déjà livré 2.4 millions de capteurs et 500
collectivités

Utilise le réseau WIZE, dont les passerelles sont fabriquées par SAGEMCOM.

11.2.4.3 Saur

Propose 2 types de transmission sans fil pour lire les compteurs d'eau de ses abonnés

* Télérelève : les données sont envoyées vers un concentrateur (passerelle)

* Radio relève : une voiture passe dans les quartiers et effectue un télérelevé

11.2.5 Réseaux de mesure de la qualité des sols

http://ssp-infoterre.brgm.fr/

https://basol.developpement-durable.gouv.fr/

http://www.georisques.gouv.fr/dossiers/pollution-des-sols-sis-et-anciens-sites-industriels

* https://comrisk.fr/ Dans l'évaluation et la gestion d'un site pollué, le dialogue avec les populations permet une gestion du site de meilleure qualité, plus complète, répondant mieux aux attentes, et ainsi plus durable. Ce site propose à tous les acteurs des informations, une démarche, des méthodes, des outils et des supports, pour la conception, l'organisation et la mise en œuvre de ce dialogue

La thèse de Fréderic Portet (2004) « **MONITORING CONTINU DE SITE POLLUE** Mise au point d'une méthodologie de contrôle en continu d'un site pollué en phase de surveillance ou de dépollution** préconise chaudement l'utilisation du GSM pour l'envoi de donnée sur internet.
11.3 Gestion et traitement des données : plateformes et clouds

Les données des capteurs en réseaux parviennent soit sur un site internet, développé sur mesure, via des passerelles (box, modem) connectées à des serveurs fournis par des opérateurs de type OVH soit sur des serveurs locaux (sur un ordinateur ou un réseau ethernet) soit sur un cloud, géré à l'aide de plateformes, solutions qui prolifèrent depuis 2016, fournies par des sociétés de toute taille (IBM, GOOGLE, AMAZON, ORANGE, SFR Arduino)

Suivant la complexité du réseau et le nombre de nœuds (node) connectés (sur lesquels sont connectés un ou plusieurs capteurs), un module logiciel interface (device management ou connectivity management) sera proposé par les intégrateurs.

Une plateforme de device management est particulièrement conseillée lors de l'utilisation de réseaux avec abonnement et cartes SIM (Orange SFR Objenious etc.). Les opérateurs GSM (Orange Bouygues/Objenious SFR)

Certaines plateformes permettent de générer des drivers de modules si le fabricant ne les a pas prévus (API)

EDGE computing (programmation en bordure) : plutôt que de faire arriver des centaines de données sur un cloud, certaines passerelles peuvent effectuer un pré traitement et envoyer les informations « digérés », ce qui permet de diminuer en puissance de calcul au niveau du serveur/cloud final. Ces dispositifs sont d'importance dans la smart industrie 4.0 ou le flux de données peut vite devenir ingérable par les systèmes informatiques et les saturer (s'il y a de la vidéo par exemple). La gestion de capteurs environnementaux ne requiert pas cette stratégie de pré traitement.

La tarification des plateformes est de 3 types :

* Paiement d'une licence avec éventuellement des frais de personnalisation

* Paiement à l'utilisation : au nombre de Moctets traités

* Paiement au nombre de connexion en place (1 connexion = 1 passerelle LORA par exemple)
<table><caption>Tableau 188 exemples de plateformes IOT</caption><thead><tr><td>Nom de la plateforme</td><td>propriétaire</td><td>fonctionnalités</td><td>Cout par octet</td></tr></thead><tbody><tr><td>AZURE</td><td>Microsoft</td><td>Généraliste</td><td></td></tr><tr><td>AWS</td><td>Amazon</td><td>Généraliste</td><td></td></tr><tr><td>Google IOT core</td><td>Google</td><td>Généraliste</td><td>0 € jusqu'à 250 Mo/mois</td></tr><tr><td>Liveobjects</td><td>Orange</td><td>Dédiée IOT</td><td>5 à 25 € /mois</td></tr><tr><td>valovision</td><td>SUEZ</td><td>Supervision des déchets (réseau réservé aux clients)</td><td></td></tr><tr><td>CISCO kinetic for cities</td><td>CISCO</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kheiron</td><td>IOTHINK</td><td>Dédiée IOT</td><td>10 à 16 € / capteurs /an</td></tr><tr><td>opennebula</td><td></td><td>Cloud hyperviseur</td><td></td></tr><tr><td>octave</td><td>Sierra Wireless</td><td>Spécifique matériel Sierra wireless</td><td>1$/1000 messages</td></tr><tr><td>Cloudgate</td><td>Option</td><td></td><td>Devis sur mesure</td></tr><tr><td>IRIIS</td><td>WIIO</td><td>Généraliste, permet de récupérer les données de sources différentes</td><td>147 €/mois par type de passerelle</td></tr><tr><td>RTOWER</td><td>RTONE</td><td></td><td>20 k€ + personnalisation (50 à 300 k€)</td></tr><tr><td>IOT Factory Software Platform</td><td>IOT Factory</td><td>Généraliste, permet de récupérer les données de sources différentes</td><td>140€/mois pour 50 capteurs connectés</td></tr><tr><td>CommonSense IOT</td><td>Vertical M2M</td><td>Généraliste, permet de récupérer les données de sources différentes</td><td>En attente d'informations</td></tr><tr><td>resIOT platform</td><td>resIOT</td><td>réseau LORA exclusivement</td><td>Tarification compliquée</td></tr><tr><td>thingworx</td><td>PTC</td><td>IOT industriel</td><td></td></tr><tr><td>ORISUN-IOT</td><td>ORISUN</td><td>Généraliste, permet de récupérer les données de sources différentes</td><td>50€/mois pour 100 capteurs 8500 euros pack mise en service</td></tr><tr><td>ALASKA</td><td>IOTEROP</td><td>Device management platforme</td><td></td></tr><tr><td>ATOS codex IOT services</td><td>ATOS</td><td>Plateforme complète</td><td></td></tr><tr><td>PCVUE</td><td>Arc informatique</td><td>Supervision (GTC/GTB ou usines)</td><td>Licences de 1200 € à 10 000 €</td></tr><tr><td>CHIRPSTACK</td><td>sans</td><td>Plateforme collaborative LORAWAN</td><td></td></tr></tbody></table>
Quelques plateformes bâties sur des open sources (logiciels de programmation ouverts à tous) sont disponibles pour les développeurs

* KAA IOT, THINGER, SITEWHERE, THINGSBOARD, NODE-RED (pour utilisation avec cartes raspberry, arduino, beaglebone) et cloud AWS, Google etc., OPENREMOTE (bâtiments et villes intelligentes), ZETTA

Pour simplifier les opérations, certains acteurs de l'IOT proposent des logiciels interfaces (connectivity management) entre les données issues des capteurs et les plateformes généralistes (AWS Google AZURE etc.)

* Exemple avec le logiciel **ThingPark Enterprise** qui permet de se connecter avec des passerelles de Kerlink, Cisco, Multitech etc.
Actility - ThingPark Enterprise
Private LoRaWAN Connectivity Management Solution

<figure><img src="image_38.png" /><figcaption>Figure 29 architecture d'un réseau utilisant le logiciel ThingPark Enterprise (device management)</figcaption></figure>

PCVUE de ARC Informatique : architecture « simple »

<figure><img src="image_39.png" /><figcaption>Figure 30 architecture plateforme PCVUE</figcaption></figure>
### 11.3.1.1 Solutions de stockage

Le stockage de données numériques s'effectue dans divers supports matériels mémoires :

* mémoires mobiles (clé USB, cartes SD ou microSD, qui atteignent maintenant 512 Gigaoctets disques durs externes),

* disques durs d'ordinateurs de bureau, serveurs dédiés,

* cloud (serveurs internationaux alloués en temps réels)
### 11.3.1.2 Les acteurs du cloud

Les fournisseurs de plateformes gèrent les données dans des serveurs non localisés (cloud)

* Amazon (AWS)

* Microsoft (AZURE)

* Google (Google cloud)

* IBM : IBM

* les opérateurs satellitaires

Dans le cas de serveurs gérés en interne on utilise des fournisseurs d'accès internet qui proposent des services cloud publics ou privés

* acteurs français exemples :

* ovh

* Nfrance

### 11.3.1.3 « BIG DATA » : Logiciels de traitement des données

Le « big data », appellation du traitement de nombreuses données, nécessite des logiciels de plus en plus sophistiqués souvent indissociables de la notion d'intelligence artificielle (IA)

Les Logiciels utilisés sont développés en interne ou sous traités à une SSII, ils utilisent de plus en plus des plateformes (framework) développées par des multinationales ou des experts individuels (open source comme linux) bénévoles.

Il existe plusieurs de ces logiciels open source aptes à traiter de grandes quantités de données

Les développeurs utilisent des logiciels tels que : Hadoop, Storm, Cassandra, Mahout,spark, mongoDB dont certains proviennent d'APACHE, acteur majeur de l'open source

#### 11.3.1.3.1 Le développement logiciel : sous-traitance

La liste des sociétés d'ingénierie en informatique est longue, nous ne citons que les plus connues, ces sociétés peuvent répondre à un cahier des charges spécifiques IOT, à un tarif journalier consultant ou forfaitaire par projet.

La partie informatique de l'IOT peut être sous traitée à ces sociétés.

* Cap gemini (travaille sur une plateforme de communication industrielle universelle)

* Sopra steria (IoT sur mesure)

* Altran technologies (racheté par Cap Gemini) (56 693 salariés C-A 3.2 milliard)

* AKKA (21 000 salariés, C-A 1.8 milliard)

* Alten (37 200 salariés C-A 2.6 milliard)

* Expleo (15 000 salariés, C-A1.1 milliard)

* Accenture (compétences en cloud) (492 000 salariés C-A : 34 milliards)
## 11.4 Rappels sur les ondes électromagnétiques

Un rappel des quelques notions fondamentales de l'électromagnétisme permettra de mieux comprendre les enjeux technologiques des réseaux (portée, puissance, sécurisation)

### 11.4.1 Qu'est-ce qu'une onde électromagnétique,

C'est une transmission dans l'espace d'énergie sous forme de champ magnétique et électrique oscillants à la même fréquence, et perpendiculairement.

Selon la dualité onde corpuscule, modèle mathématique établi par Louis de Broglie en 1924, pour expliquer les rayonnements électromagnétiques, une onde est constituée de corpuscules appelés photons, sans masse (ce qui explique que les antennes peuvent être des portions des cuivre zigzagantes sur les circuits imprimés).

(nota bene : ceci est le résultat de la mécanique quantique qui n'est qu'un modèle mathématique tentant d'expliquer le monde physique à l'échelle nanoscopique).

L'énergie transportée par une onde est égale (relation de Planck Einstein) à :

$$E=h.v=h.\frac{c}{\lambda}$$

E est l'énergie du photon (en joules) ; c'est le quantum d'énergie (niveau d'énergie discontinue de la mécanique quantique)

h est la constante de Planck dont une valeur approchée est $h \approx 6.62 \times 10^{-34}$ J.s (joule.seconde)

λ la longueur d'onde (en mètre)

c la vitesse de la lumière ($3 \times 10^8$ m/s)

v (ou f) est la fréquence (en hertz) de l'onde électromagnétique associée au photon considéré :

$$f = \frac{c}{\lambda}$$

la période ou le temps de cycle d'une onde est l'inverse de la fréquence : $T=\frac{1}{f}$ (en seconde)

Les liens qui régissent le rapport entre champ électrique $\vec{E}$, et le champ magnétique $\vec{B}$ (ou $\vec{H}$ excitation magnétique) d'une onde sont donnés par les 4 équations de maxwell :

$$\text{rot } \vec{E} = - \mu \frac{\partial \vec{H}}{\partial t} \quad (\text{Equation de Maxwell-Faraday})$$

$$\text{div } \vec{E} = \frac{\rho}{\varepsilon} \quad (\text{Equation de Maxwell-Gauss})$$

$$\text{div } \vec{B} = 0 \quad (\text{Equation de Maxwell-Thompson})$$

$$\text{rot } \vec{H} = \sigma \vec{E} + \mu \varepsilon \frac{\partial \vec{E}}{\partial t} \quad (\text{Equation de Maxwell-Ampère})$$

Ou :

ρ : densité volumique de charge électrique

ε : permittivité électrique (F/m). $\varepsilon = \varepsilon_0 \times \varepsilon_r$, $\varepsilon_0$ : permittivité diélectrique dans le vide (= 8.85e12) et $\varepsilon_r$ : permittivité électrique relative

μ : perméabilité magnétique (H/m) $\mu = \mu_0 \times \mu_r \mu_0$ : permittivité diélectrique dans le vide (= $4\pi \times 10^{-7}$) et

μr : permittivité magnétique relative

σ : conductivité électrique du milieu (S/m)
### 11.4.1.1.1 Champ électrostatique et champ magnétique

Une champ magnétique statique créé des lignes de champ magnétique stable dans le temps qui ne se propage pas au-delà de quelques centimètres (sauf le champ magnétique terrestre).

Un champ électrique statique s'appelle un champ électrostatique. Il est constitué par la présence de charges électriques de signe différent (électrons, protons, cations, anions). Il ne se propage pas dans l'espace.

Ce sont **2 énergies potentielles qui ne travaillent pas** sauf à les déplacer (pour constituer par exemple des moteurs électriques).

### 11.4.1.2 Les gammes de longueurs d'onde

<table><thead><tr><td>Nom</td><td>Longueur d'onde (m)</td><td>Fréquence (Hz)</td><td>Énergie du photon (eV)</td></tr></thead><tbody><tr><td>Rayon gamma</td><td>&lt; 10 pm</td><td>&gt; 30 EHz</td><td>&gt; 124 keV</td></tr><tr><td>Rayon X</td><td>10 pm – 10 nm</td><td>30 EHz – 30 PHz</td><td>124 keV – 124 eV</td></tr><tr><td>Ultraviolet</td><td>10 nm – 390 nm</td><td>30 PHz – 750 THz</td><td>124 eV – 3,2 eV</td></tr><tr><td>Visible</td><td>390 nm – 750 nm<br>(0.39 µm-0.75 µm)</td><td>770 THz – 400 THz</td><td>3,2 eV – 1,7 eV</td></tr><tr><td>Infrarouge</td><td>750 nm – 0,1 mm<br>(0.75 µm- 100 µm)</td><td>400 THz – 3 THz</td><td>1,7 eV – 12,4 meV</td></tr><tr><td>Térahertz<br>submillimétrique</td><td>0,1 mm - 1 mm</td><td>3 THz – 300 GHz</td><td>12,4 meV – 1,24 meV</td></tr><tr><td>Micro-ondes</td><td>1 mm - 1 m</td><td>300 GHz – 300 MHz</td><td>1,24 meV – 1,24 µeV</td></tr><tr><td>Ondes radio</td><td>1 m – 100 000 km</td><td>300 MHz – 3 Hz</td><td>1,24 µeV – 12,4 feV</td></tr></tbody></table>
### 11.4.1.3 Gammes de longueurs d'ondes « radio »

Unités : KHz (kilo hertz) MHz (mega hertz) GHz (gigahertz)

<table><thead><tr><td>Désignation internationale</td><td>Désignation francophone</td><td>Fréquence</td><td>Longueur d'onde</td><td>Autres appellations</td><td>Exemples d'utilisation</td></tr></thead><tbody><tr><td>ELF (extremely low frequency)</td><td>EBF (extrêmement basse fréquence)</td><td>3 Hz à 30 Hz</td><td>100 000 km à 10 000 km</td><td></td><td>Détection de phénomènes naturels</td></tr><tr><td>SLF (super low frequency)</td><td>SBF (super basse fréquence)</td><td>30 Hz à 300 Hz</td><td>10 000 km à 1 000 km</td><td></td><td>Communication avec les sous-marins</td></tr><tr><td>ULF (ultra low frequency)</td><td>UBF (ultra basse fréquence)</td><td>300 Hz à 3 000 Hz</td><td>1 000 km à 100 km</td><td></td><td>Détection de phénomènes naturels</td></tr><tr><td>VLF (very low frequency)</td><td>TBF (très basse fréquence)</td><td>3 kHz à 30 kHz</td><td>100 km à 10 km</td><td></td><td>Communication avec les sous-marins, (20 mètres de profondeur) Implants médicaux, Recherches scientifiques...</td></tr><tr><td>LF (low frequency)</td><td>BF (basse fréquence)</td><td>30 kHz à 300 kHz</td><td>10 km à 1 km</td><td>grandes ondes</td><td>Radioamateur, Radionavigation, Radiodiffusion Grandes Ondes, Radio-identification</td></tr><tr><td>MF (medium frequency)</td><td>MF (moyenne fréquence)</td><td>300 kHz à 3000 Hz</td><td>1 km à 100 m</td><td>petites ondes ou ondes moyennes</td><td>Radioamateur, Radiodiffusion PO, Service maritime, Appareil de recherche de victimes d'avalanche (457 kHz portée d'environ 80m dans</td></tr></tbody></table>
<table><tr><td>frequency)</td><td>fréquence)</td><td>3 MHz</td><td></td><td>ou<br>hectométriques</td><td>la neige)</td></tr><tr><td>HF (high<br>frequency)</td><td>HF (haute<br>fréquence)</td><td>3 MHz à<br>30 MHz</td><td>100 m à 10 m</td><td>ondes courtes ou<br>décamétriques</td><td>Organisations diverses, Militaire, Radiodiffusion<br>OC, Maritime, Aéronautique, Radioamateur, Météo, Radio de<br>catastrophe, etc.</td></tr><tr><td>VHF (very high<br>frequency)</td><td>THF (très<br>haute<br>fréquence)</td><td>30 MHz à<br>300 MHz</td><td>10 m à 1 m</td><td>ondes<br>courtes<br>métriques ultra-<br>ou</td><td>Radiodiffusion FM, Radiodiffusion<br>RNT, Aéronautique, Maritime, Radioamateur, Gendarmerie, Pompiers,<br>SAMU, Réseaux privés, taxis, militaire, Météo, etc.<br><br>Réseau wize (SUEZ GRDF etc)(169 Mhz)</td></tr><tr><td>UHF (ultra<br>high<br>frequency)</td><td>UHF (ultra<br>haute<br>fréquence)</td><td>300 MHz à<br>3 GHz</td><td>1 m à 10 cm</td><td>ondes<br>décimétriques</td><td>Réseaux privés, militaire, GPS, téléphones sans fil<br>(DECT), WIFI,bluetooth Télévision, Radioamateur, four micro onde<br>etc.<br><br>Réseaux GSM (GPRS,EDGE,2G,3G,4G)<br><br>Réseaux LTE-M, NB-IoT<br><br>Réseau LPWAN 868 MHz (LORA SIGFOX)</td></tr><tr><td>SHF (super<br>high frequency)</td><td>SHF (super<br>haute<br>fréquence)</td><td>3 GHz à<br>30 GHz</td><td>10 cm à 1 cm</td><td>ondes<br>centimétriques</td><td>Réseaux privés, WIFI, Radiodiffusion par satellite (TV), Faisceau<br>hertzien, Radar météorologique, Radioamateur, etc.<br><br>Future 5G à 26 GHz</td></tr></table>
<table><tr><td>EHF (extremely high frequency)</td><td>EHF (extrêmement haute fréquence)</td><td>30 GHz à 300 GHz</td><td>1 cm à 1 mm</td><td>ondes millimétriques</td><td>Réseaux privés, Radars anticollision pour automobiles, Liaisons vidéo transportables, Faisceau hertzien, Radioamateur, etc.</td></tr><tr><td>Térahertz</td><td>Térahertz</td><td>300 GHz à 3 000 GHz</td><td>1 mm à 100 µm</td><td>ondes submillimétriques</td><td>scanner corporel (detection dans les aeroports)</td></tr></table>
### 11.4.1.4 Génération d'une onde électromagnétique

Un photon (une onde) est généré chaque fois qu'un électron d'une couche électronique d'un atome est excité (apport d'énergie sous diverses formes, thermique, électrique, électromagnétique, chimique, mécanique) et qu'il retombe sur une couche d'énergie moindre.

La différence d'énergie E entre les 2 couches électroniques correspond à l'énergie du photon, qui détermine sa longueur d'onde associée

d'après la relation de Planck Einstein $λ = h.c/E$ (c vitesse de la lumière)

Les réactions nucléaires (la radioactivité), impliquant les particules du noyau atomique (protons, neutrons) s'accompagnent elles aussi d'émissions de rayonnement électromagnétique de type gamma, très énergétiques.

Dans la nature, seuls existe des faisceaux d'ondes électromagnétiques (ou rayonnement électromagnétique) puisqu'une onde électromagnétique n'est jamais émise seule (L'observation d'un photon seul a donné lieu au prix nobel décerné à Serge Haroche en 2012)

**le rayonnement électromagnétique :**

Nous avons vu que chaque photon transporte une énergie $E= h.c/λ$

Un rayonnement électromagnétique est une somme de photons qui se propagent à la vitesse de la lumière (ou presque, dans la matière). Les photons ne sont en général pas tous à la même longueur d'onde : on appelle « spectre d'émission » la décomposition d'un rayonnement en ces diverses longueurs d'onde.

Les lasers (light amplification by stimulated emission of radiation) sont les seuls dispositifs émettant spontanément un rayonnement dit monochromatique (une longueur d'onde unique) mais qui ne l'est pas réellement : l'émission spontanée des lasers a une largeur de bande qui peut varier du millième de nanomètre à quelques centaines de nanomètres. C'est la cavité de résonance du laser (un interféromètre de Fabry Perot qui consiste en 2 miroirs d'un coefficient de réflexion proche de 100% qui se font face) qui peut permettre de minimiser la largeur de bande (qui peut atteindre 1 Hertz).

Un rayonnement électromagnétique se propage jusqu'à ce que tous ces photons soient convertis en une autre forme d'énergie : rayonnement à une autre longueur d'onde (fluorescence), courant électrique par effet photoélectrique (solaire photovoltaïque), chaleur par agitation moléculaire (solaire thermique), courant électrique dans une antenne de réception

**Flux d'émission**

Le rayonnement n'est pas uniforme dans l'espace. La source d'émission en est la première responsable et l'espace de propagation du rayonnement en est le deuxième.

Dans le cas des ondes radioélectriques (du KHz au GHz) le design des antennes est primordial pour définir la forme du rayonnement et sa dispersion future.

On parle de cône ou diagramme d'émission d'une antenne.
Exemple de cône d'émission :

<figure><img src="image_40.png" /><figcaption>Figure 31 exemple de cône d'émission d'une antenne</figcaption></figure>

**Cohérence spatiale et temporelle :**

Cette notion concerne principalement les lasers dont nous parlerons ultérieurement comme véhicule de l'information.

Un faisceau d'ondes électromagnétiques est constituée d'une multitude de photons qui peuvent être émis en même temps (cohérence temporelle) dans une même direction depuis un même point (cohérence spatiale)

l'effet laser permet d'obtenir des ondes cohérentes temporellement et spatialement.

Le niveau de cohérence des ondes, c'est-à-dire les liens spatio-temporels entre les photons, détermine la qualité de la réception qui dépendra aussi du profil de l'antenne de réception.

La diffraction d'un faisceau « cohérent » pourra donner des informations sur les dimensions et la structure de la matière : cristallographie aux rayons X, image de Steckel laser d'une surface, figure de diffraction d'un laser par des fentes etc.

**directionnalité d'une onde :**

On peut rendre plus ou moins directionnelle une onde en jouant sur le design mécanique et les matériaux des antennes d'émissions.

Plus la longueur d'onde est petite plus le faisceau d'onde peut être directionnel, grâce à la facilité de réaliser des antennes directionnelles car plus la longueur d'onde est petite plus l'antenne est petite (les antennes ont une longueur de l'ordre de la moitié ou du quart de la longueur d'onde)
### 11.4.1.5 Réception d'une onde électromagnétique

Les ondes électromagnétiques sont captées grâce à des antennes qui transforment l'énergie des photons en mouvement d'électrons (courant électrique).

Ou, de manière très anecdotique, en mouvement moléculaire qui produit de la chaleur qui est ensuite transformé en tension électrique par effet pyroélectrique (ex : camera thermique bolométrique)

### 11.4.1.6 Antennes d'émission ou réception

Les antennes sont les dispositifs qui permettent de transformer les signaux électriques (tension ou courant) dans un conducteur en ondes électromagnétiques (champ E et B) dans l'espace environnant.
Elles sont caractérisées par leur gain et leur directionnalité (lobe d'émission ou de réception, diagramme de rayonnement)

Les dimensions d'une antenne simple, omnidirectionnelle, sont de l'ordre de la longueur d'onde, on parle souvent d'antenne Quart d'onde ou demi onde.

Exemple : pour les dispositifs 868 Mhz (réseaux sigfox, lora) la longueur optimale d'une antenne coaxiale est de 68 mm proche du quart d'onde (la longueur d'onde est de 345 mm)

L'antenne la plus simple, et la moins chère, est un morceau de câble coaxial<fnref n="1" /> dénudé sur une longueur de l'ordre du quart d'onde (dénudé signifie qu'on a enlevé la gaine conductrice extérieure).

Le plus couteux est la protection plastique protégeant et rigidifiant le câble. (antennes fouet sortant des premiers téléphones portables)

#### Polarisation des ondes

Les vecteurs champs électriques et magnétiques peuvent se déplacer de manière plane (suivant 2 plans perpendiculaires dans l'espace), circulaire ou elliptique en fonction de la tension qui les génèrent.

L'optimisation de la réception d'une onde devra tenir compte de la polarisation (par exemple l'antenne de réception sera parallèle à l'antenne d'émission dans le cas d'une onde « plane »)

<figure><img src="image_41.png" /></figure>

**Faisceaux hertzien** : Appellation utilisée pour qualifier des transmissions entre 2 sites munis d'antennes directionnelles (la distance entre les 2 peut atteindre 100 km)

<footnote n="1">¹ Câble constitué d'un fil conducteur central et d'une tresse de masse l'entourant isolé par une gaine plastique</footnote>
Différents types d'antennes

* Antenne râteau :

<figure><img src="image_42.png" /></figure>

Antenne de réception de télévision (bande UHF 470 à 790 MHz)

Antennes satellites paraboliques : la parabole sert à concentrer les ondes vers un récepteur, beaucoup plus petit situé au point de concentration de la parabole, ces antennes permettent d'augmenter la faible puissance du signal reçu des satellites

* **antenne fouet** : constituée d'un câble coaxial dénudé sur une longueur quart d'onde et protégé par un fourreau en plastique souple

<figure><img src="image_43.png" /></figure>

* **antenne céramique** : de dimension millimétrique et destinée à être montée sur circuit imprimé (antenne 3D qui peut être réalisée sur imprimante 3D)

<figure><img src="image_44.png" /></figure>

dimensions 7 mm x2 mm x1.2 mm
* **Antenne sur circuit imprimé** : des pistes de cuivres sont réalisées avec un design replié pour diminuer l'encombrement

<figure><img src="image_45.png" /></figure>
## Puissance d'émission/gain/décibels

la puissance d'un émetteur est donnée en Watt.

Le gain d'un antenne est le rapport entre la puissance du signal entrant dans l'antenne P in (correspondant à la puissance de l'émetteur) et la puissance restituée par l'antenne P out (donc la puissance dite de sortie)

Ce rapport s'exprime en décibels (dB)

$$ \text{Gain (en décibel)} = 10 \times \text{LOG}\left(\frac{\text{Pout}}{\text{Pin}}\right) $$

<table><caption>Tableau de correspondance :</caption><tr><td>Rapport simple Pout/pin</td><td>1</td><td>2</td><td>10</td><td>100</td><td>1000</td></tr><tr><td>Gain (dB)</td><td>0</td><td>3</td><td>10</td><td>20</td><td>30</td></tr></table>

### Gain

Dans le secteur des réseaux sans fil, les valeurs de l'output et de l'input power sont exprimés en milliwatts (mW).

#### 11.4.1.6.1 caractéristiques principales des antennes :

* les fréquences d'utilisation ;

la réception d'une antenne est optimum autour de sa fréquence de résonance, qui dépend de ses dimensions, la bande passante d'une antenne est de l'ordre de 1% de cette fréquence

* le diagramme de rayonnement ;

* l'impédance d'antenne : comme tout composant électrique une antenne est caractérisée par sa valeur d'impédance (résistance + capacitance + inductance) : c'est un paramètre important pour garantir un bon rendement d'émission : il faut « adapter » les impédances de l'antenne au circuit amont.

* la polarisation (plane elliptique circulaire)

* le rendement (gain) : rapport entre la puissance fournie en entrée de l'antenne et sa restitution sous forme d'onde (exprimé en dB décibels)

* la puissance maximale tolérée en émission ;

* l'encombrement mécanique : suivant sa taille, l'antenne pourra réceptionner plus ou moins de signal : les systèmes d'antennes parabolique, du fait de leur aptitude à concentrer contribuent à de forts rendements et seront privilégiés pour les réceptions satellitaires

## 11.4.2 Propagation des ondes électromagnétiques

### dans le vide

les ondes électromagnétiques se propagent en ligne droite à la vitesse de la lumière dans le vide (299 792 458 m/s)

### dans la matière

### indice de réfraction (optique) :

Dans le cas des ondes électromagnétiques du domaine de l'optique (UV à l'infrarouge) on utilise principalement l'indice de réfraction pour caractériser la transmission dans des matériaux transparents.

La notion de permittivité, $ε$, sera à utiliser pour des matériaux non transparents $n = \sqrt{\varepsilon}$

$$ Vm = C/n $$

* $Vm$ = la vitesse de propagation dans la matière

* C = vitesse de la lumière dans le vide

* n = indice de réfraction du milieu traversé (cet indice varie avec la longueur d'onde)

quelques valeurs de n :
<table><thead><tr><td>Milieu</td><td>n (indice de réfraction)</td></tr></thead><tbody><tr><td>eau</td><td>1.333</td></tr><tr><td>air</td><td>1.000293</td></tr><tr><td>éthanol</td><td>1.36</td></tr><tr><td>Glace</td><td>1.309</td></tr><tr><td>PMMA (plexiglas)</td><td>1.49</td></tr><tr><td>Verre</td><td>1.5 à1.7</td></tr><tr><td>diamant</td><td>2.417</td></tr></tbody></table>

Lorsqu'une onde change de milieu d'indice différent elle change de direction. C'est pour cette raison que les grandes ondes peuvent faire le tour de la terre en étant déviées par les couches atmosphériques dont l'indice varie continument en fonction de la hauteur et de l'ionosphère couche de plasma (entre 80 et 800 km d'altitude)

### permittivité /perméabilité :

La permittivité, notée $ε$, décrit la réponse de la matière à un champ électrique (

la perméabilité, μ, est la réponse de la matière à un champ magnétique (pour les matériaux magnétiques)

$E=ε₀ε_r (ε₀ permittivité du vide et ε_r permittivité relative)$

La molécule d'eau par exemple, molécule fortement polaire (les charges électriques ne sont pas reparties également dans l'espace et forment un dipôle électrique + et -) va s'aligner selon le vecteur champ électrique. Le champ électrique macroscopique va donc être fortement augmenté, d'où une permittivité beaucoup plus élevée que les autres matériaux.

La permittivité de l'eau varie beaucoup avec la fréquence, c'est pour cela que l'indice de réfraction aux longueurs d'ondes de l'optique ne présente pas une valeur singulière comme c'est le cas pour la permittivité à basse fréquence (<100 GHz)

La permittivité dépend de nombreux facteurs (température, fréquence, humidité etc.)

Quelques valeurs :

<table><thead><tr><td>Milieu</td><td>ε_r permittivité relative</td></tr></thead><tbody><tr><td>Vide</td><td>1</td></tr><tr><td>Air sec</td><td>1.0006</td></tr><tr><td><strong>Eau</strong></td><td><strong>78 (mais 10 si f > 100GHz)</strong></td></tr><tr><td>Papier</td><td>2.3</td></tr><tr><td>Plexiglas</td><td>3.5</td></tr><tr><td>quartz</td><td>4.5</td></tr><tr><td>Verre</td><td>5</td></tr><tr><td>Mica</td><td>8</td></tr></tbody></table>

### Réflexion, réfraction, transmission, absorption, diffusion, diffraction :

Les photons voyagent en ligne droite dans le vide

Lorsqu'une onde seule (un photon) rencontre la matière elle est soit

* réfléchit (effet miroir),

* transmise (transparence du milieu)

* réfracté lors d'un changement de milieu (c'est-à-dire dévié selon un angle qui dépend de la différence d'indice de réfraction des 2 milieu traversés) soit

* absorbée.

Quand on a affaire à un faisceau d'ondes 2 autres phénomènes interviennent : la diffusion ou la diffraction des ondes qui rend compte du phénomène d'interférence entre les différentes ondes constituant le faisceau et les interactions avec la matière

* Diffraction : si nous avons des interférences constructives et destructives le faisceau d'onde d'entrée se divise en étant réémis dans certaines direction privilégiées (cas de la diffraction aux rayons X qui permet de déterminer le type de structures cristallines de la matière)
Diffusion : s'il n'y a pas d'interférences la matière peut simplement décomposer le faisceau d'onde et le réémettre dans toutes les directions de manière plus ou moins homogène

Tous ces phénomènes sont fonction des atomes rencontrés de leur agencement et de la longueur d'onde des photon et leur condition d'entrée dans la matière (faisceaux dispersés, cohérents, poly chromatiques etc.)

<figure><img src="image_46.png" /></figure>

### Effet de peau :

Lorsqu'une onde électromagnétique pénètre un métal conducteur un champ magnétique créé par l'agitation des électrons s'oppose à la pénétration de l'onde dans le métal, et ceci d'autant plus que le métal est conducteur

valeur de la profondeur de peau (e) pour le cuivre et l'eau de mer :

<table><thead><tr><td>Fréquence</td><td>cuivre</td><td>Eau de mer</td></tr></thead><tbody><tr><td>50 Hz</td><td>9,38 mm</td><td></td></tr><tr><td>10 kHz</td><td>0,66 mm</td><td>5 m</td></tr><tr><td>100 kHz</td><td>0,21 mm</td><td></td></tr><tr><td>1 MHz</td><td>66 µm</td><td>0.25 m</td></tr><tr><td>1 GHz</td><td>2,1 µm</td><td>0.023 m</td></tr><tr><td>1 THz</td><td>66 nm</td><td></td></tr></tbody></table>

**Les ondes électromagnétiques ne traversent donc pas les conducteurs :** il y aura absorption (chaleur comme dans le cas du chauffage par induction) et réflexion (d'où les antennes paraboliques qui renvoient les ondes)

En pratique on considère qu'une onde est complètement atténuée lorsque la profondeur de pénétration est égal à 7 fois l'épaisseur de peau.

**Cas de l'eau de mer, conductrice du fait de la présence de sels minéraux :** Les transmissions électromagnétiques sont arrêtées quasiment en surface (8m de profondeur pour un signal à 1kHz)

**L'humidité de l'air a une forte influence sur la transmission des ondes électromagnétiques,** on peut le constater personnellement : le GPS qui acquiert plus ou moins vite les signaux des satellites en fonction de la météo.

### Blindage électromagnétique (cage de faraday)/mumetal:

Les ondes électromagnétiques (les champs électriques de manière générale) ne peuvent pas pénétrer une boite (cage) constituée de matière conductrice (en général un métal) : La démonstration est basée sur le fait que si une charge électrique se trouve à l'intérieur de la cage elle créé un champ électrique entre 2 points du conducteur, ce qui est impossible étant donné la nature même d'un conducteur (idéal qui n'a pas de résistance).

On utilise donc des câbles coaxiaux blindés (c'est-à-dire muni d'une treille métallique entourant une âme de cuivre) pour véhiculer les courants électriques jusqu'aux antennes (émettrices ou réceptrices).

Une grille métallique suffit lorsque la maille de la grille est petite par rapport à la longueur d'onde : (exemple du four à micro-ondes qui ne nous inonde pas de micro-ondes grâce à la grille métallique sur la vitre de maille de quelques millimètres pour une longueur d'onde de 12.5 cm).

Certains matériaux, appelés **mumétal**, alliages de Nickel fer cuivre chrome réalisés par trempe (réchauffement) ultra rapide, ont de très fortes perméabilités, (µr > 100 000) sont utilisés pour des blindages électromagnétiques très efficaces.

* Ils déforment aussi les ondes électromagnétiques (dans la gamme des Mhz dans les portiques des magasins lorsqu'un produit, porteur d'une bandelette de mumetal (2x10x0.1 mm) passe les portiques détecteurs des magasins)

### Interferences / bruits :

Deux problèmes majeurs coexistent dans le traitement des signaux (électriques ou autres : le bruit et les interférences.
Le bruit peut être de nature et d'origine très diverses (2 personnes se parlant avec un marteau piqueur à proximité).

Les interférences sont des signaux de nature similaire mais provenant de sources différentes (une foule d'individus parlant 2 à 2 seront gênés par les conversations environnantes)

Une notion fondamentale en électronique est **le rapport signal sur bruit** (SNR, signal to noise ration en anglais). C'est une caractéristique qui est déterminée pour qualifier la qualité des circuits électroniques et savoir si on va pouvoir détecter un signal dans du bruit.

Se mesure en dB (10xLOG signal/bruit)

## Le théorème de shannon (nyquist) ou comment le numérique a pu supplanter l'analogique

Nous avons pris l'habitude de transformer tout signal analogique en signal numérique. Et ceci presque sans perte de qualité, même après transmission des signaux à des milliers de kilomètre.

Pour cela on échantillonne le signal analogique, c'est-à-dire qu'on le découpe en morceau et la valeur (en tension par exemple) de chaque morceau est converti en octet (suite de 0 et de 1)

A la réception on fait l'inverse : les octets sont reconvertis en tension analogique pour être envoyés sur les hauts parleurs (dans le cas de la voix)

<figure><img src="image_47.png" /></figure>

## Claude Shannon, en 1949, a déterminé que pour reconstituer fidèlement un signal de fréquence F il fallait échantillonner à une fréquence 10 fois supérieure

Par exemple, pour transmettre fidèlement la voix dont le spectre s'étale jusqu'à 16 kHz, il faudrait une fréquence d'échantillonnage de 160 kHz (dans les CD de musique on se contente d'une fréquence d'échantillonnage de 44.1k Hz)
## effet doppler (impact sur les émetteurs ou récepteurs mobiles

L'effet doppler rend compte de la variation de la fréquence d'une onde émise par une source (ou d'un objet sur laquelle elle se réfléchie) en mouvement et d'un percepteur fixe, ou de manière équivalente d'une onde émise par une source fixe et un récepteur mobile

La variation de longueur d'onde $\lambda$ (ou de fréquence $f$) est égale à $\Delta\lambda = \frac{V}{c} \lambda$ (ou $\Delta f = \frac{V}{c} f$)
ou $V$ est la vitesse de déplacement du recepteur ou de l'emetteur, $C$ la vitesse de la lumière (3 $10^8$ m/s)

Exemple : pour une émission à 868 MHz, une vitesse $V$ de 300 km/h (TGV) le décalage en fréquence est de 241 Hz. Donc supérieur aux 100 Hz de la largeur de bande des signaux sigfox

Lorsque le mode d'émission est constitué d'une onde électromagnétique de bande très étroite (réseau sigfox par exemple) il existe une vitesse limite au-delà de laquelle la transmission sera interrompue ou perturbée

Les satellites sur orbites basses, voyageant à une vitesse d'environ 7.7km/s sont obligés de tenir compte de ce décalage en fréquence (constant dans le temps et prédictif).

## Transmissions de données grâce aux ondes électromagnétiques : modulation

Les ondes électromagnétiques sont des vecteurs de transmission de données la forme de l'onde est en générale sinusoïdale.

On peut utiliser différentes fréquences de porteuses pour avoir des canaux de transmissions multiples (les canaux ou channel en anglais)

On découpe la fonction transmission en

1) Onde porteuse : celle qui sert de véhicule, elle est de forme sinusoïdale et de fréquence très supérieure à la fréquence de modulation

2) une onde de Modulation : on modifie l'onde porteuse pour y insérer des données

Exemples de modulation simples :

* Modulation d'amplitude : on fait varier l'intensité de la porteuse

<figure><img src="image_48.png" /></figure>

* Modulation en fréquence :

<figure><img src="image_49.png" /><figcaption>Transmission des signaux binaires</figcaption></figure>

Dans les GSM ou d'autres réseaux on utilise la modulation par déplacement de fréquence (frequency shift keying, FSK en anglais) et ses dérivées GMFSK ou GFSK

LORA utilise une modulation à étalement de spectre CSS (chip spread spectrum)

D'autres types modulation existent
### 11.4.3 Normes, réglementations et groupes de travail des radiocommunications

Il existe des réglementations qui définissent les règles d'utilisation des ondes électromagnétiques.

Elles définissent en particulier l'attribution des bandes de fréquence en fonction de leur utilisation.

Ces réglementations sont conçues par des instances internationales (UIT) européennes (ETSI) et déclinées au niveau national (ANFR).

Les réglementations font parfois références à des normes construites par différentes instances (ISO, IEC etc.)

Les normes dans les télécommunications encadrent essentiellement les protocoles de communication et les puissances d'émission

#### 11.4.3.1 Au niveau international

Une autorité internationale, l'UIT, union internationale des télécommunications, règle l'allocation des bandes de fréquence par zone. Plus de 800 membres

**Le monde est divisé en 3 régions**, la France, du fait de ses départements et territoires d'outre-mer, est présente dans les 3 régions.

Plusieurs groupes de travail à l'UIT dont le FG-SSC « villes intelligentes » qui a achevé ses travaux en mai 2015, avec l'approbation de 21 spécifications et rapports techniques.

#### 11.4.3.2 Niveau européen

L'ETSI (European Télécommunications Standards Institute (, c'est-à-dire l'Institut européen des normes de télécommunications, est l'organisme de normalisation européen du domaine des télécommunications

48 pays ont adopté la norme ETSI. Une application nationale est déclinée via le CEPT (conférence européenne des postes et télécommunications)

**Le RSPG (groupe européen sur la politique du spectre) :** assiste la commission sur la politique d'allocation des fréquences

**Avis du RSPG sur l'internet des objets :**

#### 11.4.3.3 Niveau français

**ANFR/ARCEP :**

2 instances gèrent les télécommunications en France.

L'ANFR (l'agence nationale des fréquences) : établissement public de l'État qui gère les sites et les assignations des opérateurs mobiles, elle en contrôle les installations et les émissions et traite les brouillages. Elle gère les plans de fréquence et les demandes d'autorisation.

Le tableau national des bandes de radio fréquence en fonction de leur utilisation et leur puissance admissible : TNBRF (286 pages)

Les normes des télécoms évoluent constamment et rapidement pour tenir compte des avancées technologiques. Un exemple d'avis de l'ANFR sur le dossier loT https://www.anfr.fr/international/negotiations/grands-dossiers-dactualite/iot-m2m/ en particulier

L'ARCEP (Autorité de régulation des communications électroniques et des Postes) : autorité administrative indépendante (une fusion avec le CSA est envisagée)

Elle veille notamment à la bonne utilisation des fréquences mobiles, à leur couverture de la population, à la subsistance de la concurrence, etc.

#### 11.4.3.4 Impact sur la santé des ondes radio

Une partie de la population se sent concernée par la multiplicité des ondes qui nous entourent. C'est un problème récurrent qui doit être pris en compte dans le choix des solutions.

La 5G, par exemple, de part sa puissance d'émission et sa future haute fréquence de 26 GHz commence à inquiéter.

Un décret fixe le niveau des ondes électromagnétiques : Décret n°2002-775 du 3 mai 2002 pris en application du 12° de l'article L. 32 du code des postes et télécommunications et relatif aux valeurs limites d'exposition du public aux champs électromagnétiques émis par les équipements utilisés dans les réseaux de télécommunication ou par les installations radioélectriques
### 11.4.3.5 Organismes de normalisation / normes

Les organismes de normalisation sont constitués par la réunion de sociétés privées et d'organismes publics.

#### L'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

**IEEE (institut des ingénieurs en électricité et électroniques)** L'organisation a pour but de promouvoir la connaissance dans le domaine de l'ingénierie électrique et électronique. Juridiquement, l'IEEE est une organisation à but non lucratif de droit américain.

L'IEEE a défini plusieurs protocoles de communication utile pour l'IoT, En particulier pour le domaine des réseaux sans fil :

**IEEE 802.15.4 (zigbee, 6LoWPAN etc.) :**

Le 802.15.4 est un protocole de communication dit de « bas niveau ». Il est destiné aux réseaux sans fil de la famille des LPWAN (Low power Wide Area Network) du fait de leur faible consommation, de leur faible portée et du faible débit des dispositifs utilisant ce protocole.

802.15.4 est utilisé par de nombreuses implémentations basées sur des protocoles propriétaires (ex : Texas instruments CC1310) ou sur IP (Internet Protocol), comme le Zigbee et le 6LoWPAN.

Les caractéristiques des LWPAN sont :

* la formation d'un réseau de type étoile ou maillé

* l'allocation d'une adresse de 16 bits ou de 64 bits

* l'utilisation de CSMA/CA pour communiquer

* la faible consommation d'énergie

* la détection d'énergie (ED)

* l'indication de la qualité de la liaison (LQI)

* l'utilisation de :

* 16 canaux dans la bande de fréquence de 2,4 à 2,4835 GHz,

* 10 canaux dans la bande de fréquence de 902 à 928 MHz,

* 1 canal dans la bande de fréquence de 868 à 868,6 MHz (**qui permet une puissance d'émission de 500mW pour 25mW dans les autres canaux, mais un seul canal, ce qui n'est pas favorable à un environnement électromagnétique encombré**)

L'IEEE a défini deux types de dispositifs pouvant participer à un réseau

* le dispositif ayant toutes les fonctions possibles (FFD : Full Function Device, coordinateur en français)

* le dispositif ayant des fonctions limitées (RFD : Reduced Function Device, le capteur par exemple)

Le FFD peut assurer trois rôles dans un réseau : coordinateur PAN, routeur ou dispositif relié à un capteur (plus petite fonction possible, appelé dispositif de fin).

Le RFD est prévu pour des applications simples (signaler l'état d'un capteur, contrôler l'activation d'un actionneur). Il est considéré comme un dispositif "d'extrémité" (end device), dans le sens où il n'est pas essentiel au réseau.

Pour communiquer sur un même réseau, un FFD (au moins) et des RFD doivent utiliser le même canal physique parmi ceux définis selon la bande de fréquence choisie. Le FFD peut dialoguer avec des RFD et des FFD, tandis que le RFD dialogue avec un FFD uniquement.

**IEEE 802.15.1 : norme définissant le Bluetooth**

**IEEE 802.11 : norme définissant la WIFI (wireless fidelity)**

La dernière version datant de 2014, 802.11ac:

* Fréquence 5GHz, largeur de bande jusqu'à 160 MHz débit jusqu'à 3.5 Gbit/s portée 35 mètres en intérieur et 300 mètres en extérieur

* La future version de 2020, 802.11ax aura un débit de 10 Gbit/s
* Cette nouvelle version sera plus adaptée aux objets connectés (capteurs entre autres) grâce à la gestion de la mise en sommeil (fonction target wake time)

* Les débits restent néanmoins impressionnants vis-à-vis des besoins capteurs (10 à 100 bits par message)

## IETF

L'Internet Engineering Task Force, élabore et promeut des standards Internet, en particulier les standards qui composent la suite de protocoles Internet. L'IETF produit la plupart des nouveaux standards d'Internet

## ISO

ISO : international standard organisation (organisation internationale des normes)
Peu de normes ISO dans les télécommunications.

## IEC

ISO et IEC ont établis un comité conjoint, l' ISO/IEC JTC 1

## 3GPP

3rd Generation Partnership Project (3GPP) est une coopération entre organismes de normalisation en télécommunications tels que : l'UIT (union internationale des télécommunications), l'ETSI (Europe), l'ARIB/TTC (en) (Japon), le CCSA (en) (Chine), l'ATIS (en) (Amérique du Nord) et le TTA (Corée du Sud), qui produit et publie les spécifications techniques pour les réseaux mobiles de 3e (3G) et 4e générations (4G).

3GPP assure par ailleurs la maintenance et le développement de spécifications techniques pour les normes mobiles de la famille GSM, notamment pour le GPRS, l'EDGE, l'UMTS, le LTE et le LTE Advanced.

* 3GPP PSS (*packet switched streaming*) est la partie de la norme (à partir de la version 5) qui traite des services audio/vidéo, dont la télévision, sur réseau mobile.

* 3GPP iMB (*integrated mobile broadcast*) est la partie de la norme (à partir de la version 8) qui traite de la diffusion de la télévision sur les cellules radio des services mobiles 3G.

## 11.5 Rappel sur les ondes sonores et ultrasonores

Il s'agit de vibrations mécaniques faisant intervenir les liaisons électrostatiques entre atomes et molécules (les interactions faibles)

Suivant la gamme de fréquence on parle de sons ou d'ultrasons

0-18 kHz ondes sonores (audibles par l'homme)

> 18 kHz ondes ultrasonores (jusqu'à 10 THz, au-dessus on parle d'hypersons)

Les vibrations dans un fluide sont qualifiées de sons, les vibrations dans un solide de vibrations acoustiques

L'utilisation potentielle d'ondes sonores est principalement dans le domaine de l'eau ou les infrasons de 100 Hz peuvent se propager à longue distance (milliers de kilometres)

Il serait donc possible de se servir des canalisations d'eau pour transmettre des données entre 2 discontinuités (pompes, reservoirs etc.)

Aujourd'hui on utilise l'émission acoustique des fuites d'eau sur le réseau pour les localiser.
## 11.6 Exemple de devis pour la réalisation d'un réseau de capteurs par un bureau d'études

L'agence toulousaine du groupe VIVERIS a été consultée pour un chiffrage de 3 hypothèses de niveau réseaux de capteurs (niveau protoype, préserie et serie).

Ce chifrage est estimatif puisque le cahier des charges est succinct. Il permet néanmoins d'avoir une idée des sommes à engager lors de la sous-traitance de projets de ce type.

Les capteurs ne sont pas inclus, seul leur interfaçage avec le réseau.

Les abonnements éventuels aux réseaux (GSM Sigfox Lora) ni les couts d'accès plateforme ne sont inclus.

Les « pieces » signifient les modules émetteurs/recepteurs (node en anglais) sur lesquels sont raccordés plusieurs capteurs (1 à 10) ils envoient les données aux passerelles du réseau (non incluses dans le chiffrage).

### Hypothèse 1 : (équivalent PoC - Proof Of Concept)

* Pas de mécanique ou alors boitier du commerce existant

* Pas de conception électronique (utilisation de kit existant à intégrer)

* 10 pièces maximum

* Fonctionnement sur batterie + prévoir une étude supplémentaire selon les cas d'utilisation.

* Développement du Firmware : côté système embarqué

* Récupération des données capteurs par i2C ou SPI ou ADC ou ...

* Transmission sur 1 système au choix LoRa ou SIGFOX ou LTE

* Développement du BackEnd : côté stockage des données

* Développement du FrontEnd : côté utilisateur final

* Contraintes :

* Aucune prise en compte des contraintes mécaniques

* Prise en compte minimale des contraintes de sécurité

<table><thead><tr><td>Hypothèse 1 : (équivalent PoC - Proof of Concept)</td><td>€ H.T.</td><td>Commentaires</td></tr></thead><tbody><tr><td>Suivi de projet</td><td>5 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Approvisionnement électronique + mécanique</td><td>1 000 €</td><td>(pour 10 pièces)</td></tr><tr><td>Développement Firmware</td><td>20 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Développement du backEnd</td><td>17 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Développement du frontEnd</td><td>17 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Total</td><td>60 000 €</td><td></td></tr></tbody></table>

### Hypothèse 2 : (équivalent pré-série)

* Conception mécanique de type prototypage, incluant :

* Phase UX

* Maquetting

* Prototypage

* Présérie

* Conception électronique

* De 10 à 1000 pièces

* Fonctionnement sur batterie prévoir une étude supplémentaire selon les cas d'utilisation.

* Développement du Firmware : côté système embarqué

* Récupération des données capteurs par i2C ou SPI ou ADC ou ...

* Transmission sur 1 système au choix LoRa ou SIGFOX ou LTE
* Développement du BackEnd : côté stockage des données

* Développement du FrontEnd : côté utilisateur final

* Contraintes :

* Prise en compte minimale des contraintes de sécurité

<table><thead><tr><td>Hypothèse 2 : (équivalent pré-série)</td><td>€ H.T.</td><td>Commentaires</td></tr></thead><tbody><tr><td>Suivi de projet</td><td>30 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Dossier technique</td><td>15 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Etude Mécanique</td><td>45 000 €</td><td>(hors fourniture env. 40k€ pour 50 pièces)</td></tr><tr><td>Conception électronique</td><td>150 000 €</td><td>(hors fourniture env. 40k€ pour 50 pièces)</td></tr><tr><td>Développement Firmware</td><td>60 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Développement du backEnd</td><td>60 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Développement du frontEnd</td><td>60 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Intégration H/S</td><td>20 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Assemblage mécanique</td><td>10 000 €</td><td>(10 pièces)</td></tr><tr><td>Dossier d'industrialisation</td><td>10 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Total</td><td>460 000 €</td><td>(hors fourniture env. 80k€ pour 50 pièces)</td></tr></tbody></table>

### Hypothèse 3 : (équivalent industrialisation)

* **Conception mécanique industrielle**

* Phase UX

* Maquettage

* Prototypage

* Présérie

* Etude de moulage industriel

* **Conception électronique**

* De 1000 à X pièces

* Fonctionnement sur batterie prévoir une étude supplémentaire selon les cas d'utilisation.

* **Développement du Firmware : côté système embarqué**

* Récupération des données capteurs par i2C ou SPI ou ADC ou ...

* Transmission sur 1 système au choix LoRa ou SYGFOX ou LTE

* Développement du backEnd : côté stockage des données

* Développement du frontEnd : côté utilisateur final

* Gestion d'un Cloud privé

* Dossier de marquage CE (dans le cas d'autre pays, il faudra chiffrer les essais correspondants)
<table><thead><tr><td>Hypothèse 3 : (équivalent industrialisation)</td><td>€ H.T.</td><td>Commentaires</td></tr></thead><tbody><tr><td>Suivi de projet</td><td>90 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Dossier technique</td><td>30 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Dossier de marquage CE</td><td>20 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Essais de certification laboratoire</td><td>150 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Etude Mécanique</td><td>180 000 € (hors fourniture env. 100k€ pour 50 pièces)</td><td></td></tr><tr><td>Conception électronique</td><td>200 000 € (hors fourniture env. 50k€ pour 50 pièces)</td><td></td></tr><tr><td>Développement Firmware</td><td>60 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Développement du backEnd</td><td>60 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Développement du frontEnd</td><td>60 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Gestion Multilange et Traduction</td><td>10 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Dossier de validation</td><td>150 000 € (Europe = 10 langues)</td><td></td></tr><tr><td>Gestion Cloud pirvé</td><td>50 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Intégration H/S</td><td>20 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Assemblage mécanique</td><td>10 000 € (10 pièces)</td><td></td></tr><tr><td>Dossier d'industrialisation</td><td>10 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Banc de test de mise en production</td><td>50 000 €</td><td></td></tr><tr><td>Total</td><td>1 150 000 € (hors fourniture env. 150k€ pour 50 pièces)</td><td></td></tr></tbody></table>

Une autre société nous propose une estimation concernant la partie développement informatique « Licences : entre 50 et 200 keuros (souscription annuelle) suivant la solution Editeur, l'infrastructure et le nombre d'assets/canteurs connectés.

Développement application sur plateforme : Entre 100 et 500 keuros suivant la spécificité et la complexité des besoins Métiers versus les fonctions déjà disponibles sur les plateformes IOT sélectionnées.

Attention, il faut aussi penser à chiffrer les coûts de transmissions des données issuées des capteurs et les hébergements des serveurs utilisés. »
## 11.7 LEXIQUE RESEAU

<table><thead><tr><th>ABBREVIATIONS<br>RÉSEAUX</th><th></th></tr></thead><tbody><tr><td>3GPP</td><td>3rd Generation Partnership Project</td></tr><tr><td>ACR</td><td>adjacent canal rejection</td></tr><tr><td>AES128</td><td>advanced encryption standard (norme de cryptage des données)</td></tr><tr><td>afa</td><td>adaptive frequency agility</td></tr><tr><td>AM</td><td>Amplitude modulation</td></tr><tr><td>anfr</td><td>agence nationale des fréquences</td></tr><tr><td>API</td><td>Application programming interface</td></tr><tr><td>APN</td><td>Acces point name<br>Autorité de régulation des communications électroniques et des Postes,</td></tr><tr><td>arcep</td><td>Type de microprocesseur à faible consommation</td></tr><tr><td>AWGN</td><td>Additive White Gaussian Noise</td></tr><tr><td>bande passante</td><td>Frequences utilisées pour faire passer des données</td></tr><tr><td>BEACON</td><td>balise</td></tr><tr><td>bps</td><td>bit par seconde</td></tr><tr><td>BPSK</td><td>Binary Phase-Shift Keying</td></tr><tr><td>BSS</td><td>Business support system</td></tr><tr><td>CoAP</td><td>Constrained Application Protocol, protocole de l'IOT (client/serveur)</td></tr><tr><td>CAT-M1</td><td>protocole LTE-M</td></tr><tr><td>CCA</td><td>clear channel assessment</td></tr><tr><td>CDMA</td><td>code division multiplexing (type de modulation)</td></tr><tr><td>CEPT</td><td>conference européenne des postes et télécommunications</td></tr><tr><td>CER</td><td>comité européen des radiocommunications</td></tr><tr><td>CHIRP</td><td>Compressed High Intensity Radar Pulse</td></tr><tr><td>CRA</td><td>Central registration authority</td></tr><tr><td>CRAN</td><td>cloud radio access networks</td></tr><tr><td>CRC</td><td>Cyclic Redundancy Check (code de vérification)</td></tr><tr><td>cryptographie assymétrique</td><td>la clé de chiffrement est identique au codage et décodage</td></tr><tr><td>cryptographie symétrique</td><td>la clé de chiffrement est différente au codage et décodage</td></tr><tr><td>CSMA-CA</td><td>Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance</td></tr><tr><td>CSS</td><td>Chirp Spread Spectrum</td></tr><tr><td>DATA centers</td><td>centre de stockage des données</td></tr><tr><td>dongle</td><td>Dispositif se branchant sur un port USB</td></tr><tr><td>DSSS</td><td>Direct Sequence Spread Spectrum</td></tr><tr><td>duty cycle</td><td>Temps d'activité d'un processus (ex : 1% pour les réseaux de band libre ISM)</td></tr><tr><td>EDGE</td><td>Bordure : système intermédiaire de traitement de données avant envoi à un cloud</td></tr><tr><td>eDRX</td><td>extended discontinued reception</td></tr><tr><td>emitter</td><td>emetteur</td></tr><tr><td>EPS</td><td>Evolved Packet System</td></tr><tr><td>ERP</td><td>entreprise ressources planning</td></tr><tr><td>ETA</td><td>Estimated Time Arrival</td></tr><tr><td>ethernet</td><td>Protocole de liaison filaire entre 2 PC ou PC et routeur</td></tr><tr><td>ETSI</td><td>European telecommunications standards institute</td></tr></tbody></table>
<table>
   <tr>
    <td>extranet</td>
    <td>réseau privé sur internet</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>FCC</td>
    <td>Commission fédérale des communications</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>FEC</td>
    <td>Forward Error Correction</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>FFD</td>
    <td>full function device</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>FG-SSC</td>
    <td>Focus Group on Smart Sustainable Cities (UIT)</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>FSK</td>
    <td>Frequency-Shift Keying (protocole de transmission)</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>GFSK</td>
    <td>gaussien frequency shift keying (protocole de transmission)</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>GMSK</td>
    <td>Gaussian minimum-shift keying (protocole de transmission)</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>GPRS</td>
    <td>General packet radio service</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>GSM</td>
    <td>Global System for Mobile Communications</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>GSP |</td>
    <td>Global Soil Partnership</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>HAN</td>
    <td>home aerea network</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>HANDOVER</td>
    <td>transfert intercellulaire (permet de passer d'un relais à un autre sans interruption)</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>I2C</td>
    <td>Protocole de communication entre des capteurs et un microprocesseur</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>ICT</td>
    <td>information and communication technologies</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>IEC</td>
    <td>International Electrotechnical Commission</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>IEEE</td>
    <td>institut of electrical and electronical engineers</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>IETF</td>
    <td>Internet Engineering Task Force</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>intranet</td>
    <td>réseau local privé utilisant les memes protocoles qu'internet</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>IO link</td>
    <td>Protocole reseau</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>IoT</td>
    <td>Internet of things</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>IRQ</td>
    <td>interruption request</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>ISM</td>
    <td>Bande de fréquence pour : Industrie, scientifique et medical</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>ISO</td>
    <td>International Standards Organization</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>IT</td>
    <td>Information technology</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>LAN</td>
    <td>Local Area Network</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>LBT</td>
    <td>listen before talk (ecoute avant d'envoyer: evite les interferences)</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>LiFi Light Fidelity</td>
    <td>Transmission par voie optique</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>lock-in</td>
    <td>enfermement propriétaire</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>LORA</td>
    <td>Long range (reseau longue portée, plusieurs kilometres)<br/>Long range wide area network (protocole reseau longue portée) et<br/>association du même nom</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>LORAWAN</td>
    <td>line of sight (à vue, c'est-à-dire dans obstacle diminuer la<br/>transmission</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>LoS</td>
    <td></td>
   </tr>
   <tr>
    <td>LPWAN ou LoPWAN</td>
    <td>Low power wide area network</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>LRTAP</td>
    <td>Long-range Transboundary Air Pollution</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>LTE</td>
    <td>Long Term Evolution</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>LTE-A</td>
    <td>Long Term Evolution-Advanced</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>LTE-M</td>
    <td>LTE machine</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>M2M</td>
    <td>Machine-to-Machine</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>MAC</td>
    <td>Message authentication code ou Medium Access Control</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>MAC and PHY layer</td>
    <td>Couches adresse et physique</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>MCM</td>
    <td>multi channel multiplexing</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>MCU</td>
    <td>micro controller unit</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>MIC</td>
    <td>modulation par impulsion et codage</td>
   </tr>
   <tr>
    <td>MIMO (antenne)</td>
    <td>Multiple-Input Multiple-Output (antenne multiple) 5G</td>
   </tr>
  </table>
<table>
   <tr>
    <td>
     MQTT proxy
    </td>
    <td>
     Protocole informatique
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     MTC
    </td>
    <td>
     Machine Type Communication
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     MTES
    </td>
    <td>
     Ministere de la transition ecologique et solidaire
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     NAK
    </td>
    <td>
     Network authentication key
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     NB
    </td>
    <td>
     Narrowband
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     NB-IoT
    </td>
    <td>
     Narrow Band IoT
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     NFC
    </td>
    <td>
     near field communication
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     NOC
    </td>
    <td>
     Network operation centre
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     OFDM
    </td>
    <td>
     orthogonal frequency-division multiplexing
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     OFDMA
    </td>
    <td>
     Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (pour 4G,5G LTE
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     OOK
    </td>
    <td>
     on off keying (systeme de modulation)
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     OSI
    </td>
    <td>
     Open Systems Interconnection
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     OSS
    </td>
    <td>
     Operation support system
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     OTA
    </td>
    <td>
     Over the air (changement de programme par les airs)
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     PAC
    </td>
    <td>
     Porting authorisation code
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     PAN-id
    </td>
    <td>
     adresse d'un réseau PAN (personal area network)
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     PAR
    </td>
    <td>
     puissance apparente rayonnée
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     PER
    </td>
    <td>
     Packet Error Rate
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     PIRE
    </td>
    <td>
     puissance isotrope rayonnée équivalente
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     PLC
    </td>
    <td>
     power line communication
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     PN
    </td>
    <td>
     Pseudo-Noise
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     PSM
    </td>
    <td>
     power saving mode (mode veille)
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     QoS
    </td>
    <td>
     Quality of Service
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     receiver
    </td>
    <td>
     recepteur
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     REST
    </td>
    <td>
     Protocole IOT (concurrent à MQTT et CoAP)
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     RF
    </td>
    <td>
     Radio frequency
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     RFD
    </td>
    <td>
     reduce function device (zigbee)
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     RSA
    </td>
    <td>
     algorithme de cryptographie
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     rssi
    </td>
    <td>
     Received Signal Strength Indication
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     RTS/CTS
    </td>
    <td>
     Request to Send/Clear to Send
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     RU
    </td>
    <td>
     Resource Unit
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     SCEF
    </td>
    <td>
     Service Capability Exposure Function
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     SCHC
    </td>
    <td>
     Static Context Header Compression
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     SDR
    </td>
    <td>
     Software-Defined Radio
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     SEQ
    </td>
    <td>
     Système d'Evaluation de la Qualité des eaux
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     SF
    </td>
    <td>
     Spreading Factor
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     SINR
    </td>
    <td>
     Signal to Interference plus Noise Ratio
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     SIR
    </td>
    <td>
     Signal-to-Interference
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     SNR
    </td>
    <td>
     signal on noise ratio
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     soc
    </td>
    <td>
     system on a chip
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     soc
    </td>
    <td>
     state of charge (battery)
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     soh
    </td>
    <td>
     state of health
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     SPI
    </td>
    <td>
     serial peripheral interface
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     SRD
    </td>
    <td>
     short range devices
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     TDMA
    </td>
    <td>
     time division multiplexing
    </td>
   </tr>
   <tr>
    <td>
     TNRBF
    </td>
    <td>
     tableau national de repartition des bandes de frequence
    </td>
   </tr>
  </table>
<table><tr><td>TPM</td><td>Trusted platform module</td></tr><tr><td>transceiver</td><td>dispositif combinant emetteur et recepteur</td></tr><tr><td>UART</td><td>Universal Asynchronous Receiver Transmitter</td></tr><tr><td>UIT</td><td>Union Internationale des Telecommunications</td></tr><tr><td>UMTS</td><td>Universal Mobile Telecommunications Service</td></tr><tr><td>UNB</td><td>ultra narrow band</td></tr><tr><td>V2I</td><td>Vehicle-to-Infrastructure</td></tr><tr><td>V2V</td><td>Vehicle-to-Vehicle</td></tr><tr><td>VPN</td><td>Virtual private network</td></tr><tr><td>whip antenna</td><td>antenne fouet</td></tr><tr><td>WiFi</td><td>wireless fidelity</td></tr><tr><td>WiMax</td><td>worldwide interoperability for microwave access</td></tr><tr><td>WLAN</td><td>Wireless Local Area Network</td></tr><tr><td>wsn</td><td>wireless sensor network</td></tr></table>