Piles de protocoles intelligentes pour les appareils compatibles IoT de Stackforce

Stackforce est une société de développement de logiciels particulièrement connue pour ses piles de protocoles. Celles-ci transforment, par exemple, les compteurs lisibles manuellement en appareils IoT « intelligents » qui transmettent les données sans fil. Avec ses produits logiciels filaires et sans fil, Stackforce se positionne pour des applications dans les domaines des villes intelligentes, des compteurs intelligents, de l'industrie 4.0 et de la gestion des bâtiments, entre autres.

En 2020, Stackforce est devenu membre fondateur de l'alliance mioty.

Stackforce

Expert en piles de protocoles standard, proposant des produits prêts à l'emploi pour des technologies éprouvées

Sur la base de la technologie mioty, Stackforce a développé la pile de protocoles mioty, qui permet la transmission de données via Telegram Splitting Multiple Access (TSMA). En 2023, l'entreprise, basée à Eschbach dans le sud du Bade, en Allemagne, compte 16 employés, dont 10 sont engagés dans le développement technologique.

Stackforce GmbH a été créée en 2014 par le Prof. Dr.-Ing. Axel Sikora du Steinbeis Transfer Zentrum (stzedn) for Design and Networking en tant que fournisseur de middleware. La gamme de services comprend l'architecture système et le développement de logiciels ainsi que les services d'intégration associés dans le domaine des solutions de connectivité embarquées, ainsi que les piles de protocoles standard basées sur les technologies LPWAN courantes et d'autres protocoles tels que le célèbre protocole M-Bus.

L'objectif de Stackforce est d'étendre ses produits standard dans le domaine des piles de protocoles afin de faciliter l'accès à la mise en réseau des appareils IoT. Ses clients sont principalement des fabricants d'appareils et de puces, ainsi que des intégrateurs. En 2015, Stackforce a rejoint la LoRa Alliance et est devenu en 2020 membre fondateur de la mioty alliance.

Interview

1. M. Rahusen, qu'est-ce qui a incité Stackforce à devenir membre fondateur de l'alliance mioty ?

Grâce à notre excellent réseau dans le domaine de l'IoT, nous avons été informés très tôt du développement de mioty. En tant que fournisseur de piles de protocoles pour différentes applications IoT à faible consommation d'énergie, il est très important pour nous d'être à la pointe du développement technologique.

Nous avons très tôt été convaincus des avantages et des différents cas d'utilisation de mioty, et nous étions conscients que nous pouvions apporter une contribution importante à l'écosystème mioty en développant une pile de protocoles mioty, franchissant ainsi une nouvelle étape vers la numérisation avec LPWAN. C'est pourquoi nous sommes devenus membre fondateur de l'alliance mioty en 2020.

2. Quel produit Stackforce a-t-il apporté à mioty ?

Nous avons développé une pile de protocoles pour mioty qui permet d'établir des transmissions sans fil mioty et qui peut être utilisée sur diverses plateformes matérielles. La pile de protocoles mioty est une solution efficace, particulièrement robuste et évolutive pour la connectivité IoT moderne, qui établit de nouvelles normes dans le domaine de la transmission de données sans fil grâce à la technologie innovante du Telegram Splitting.

La pile de protocoles mioty est basée sur la norme de transmission sans fil ETSI TS 103 357, qui est indépendante d'une plate-forme matérielle dédiée, c'est-à-dire qu'elle peut être portée sur une large gamme de microcontrôleurs et de puces sans fil, offrant ainsi une plus grande applicabilité et un plus grand choix par rapport aux autres technologies LPWAN.

3. Pourquoi considérez-vous mioty comme important ?

Mioty a été développé pour permettre des transmissions radio à faible interférence sur de longues distances avec de nombreux appareils. Les interférences sont générées à la fois par d'autres appareils mioty et par des appareils tiers transmettant dans la même gamme de fréquences, et constituent un problème particulier lorsque les appareils participants veulent évoluer.

Si de nombreux compteurs (eau, chaleur, gaz ou électricité) ou capteurs (mesure de niveau, qualité de l'air, mesure de CO2, etc.) sont déployés ou ajoutés à un réseau radio LPWAN, ce qui est l'objectif déclaré de l'IoT, le risque que les nombreux signaux radio interfèrent entre eux augmente.

Dans un tel scénario, dans un environnement de ville intelligente, les relevés de compteurs pourraient ne pas être enregistrés, les poubelles pleines pourraient ne pas être vidées ou les données sur l'état des machines pourraient ne pas être reçues dans un environnement industriel.

Cependant, dans un système numérique, il est impératif que la transmission des données soit garantie. Cela est d'autant plus important que des réseaux sans fil très étendus comportant de nombreux nœuds sont mis en œuvre avec mioty afin d'obtenir une évolutivité maximale.

4. Que pensez-vous de l'affirmation selon laquelle mioty est essentiellement superflu à l'ère de la 5G ?

Les cas d'utilisation dans l'environnement IoT sont très diversifiés et les conditions locales varient également considérablement. La 5G a certainement sa raison d'être, mais surtout dans les cas d'utilisation où la longue durée de vie des batteries et donc la très faible consommation d'énergie jouent un rôle crucial, la technologie LPWAN comme mioty est la seule option possible. D'autre part, avec la 5G, je dépends de l'infrastructure d'un opérateur de réseau mobile, avec le risque de ne pas pouvoir garantir la sécurité nécessaire pour la transmission des données. Selon la situation, cependant, la coexistence de mioty et de la 5G peut être tout à fait judicieuse.

5. Mioty peut-il également être utilisé dans les réseaux LoRaWAN existants ?

Oui, bien sûr. Mioty est une solution logicielle qui peut être mise en œuvre sur un nombre relativement important de plateformes matérielles. Les capteurs des réseaux LoRaWAN existants peuvent être facilement intégrés dans un réseau mioty en modifiant le logiciel.

Piles de protocoles

Pile M-Bus et piles multiples

Le protocole M-Bus est un protocole normalisé pour la communication des compteurs de consommation tels que les compteurs d'eau, de gaz, de chaleur et d'électricité. Il est conforme à la norme européenne EN 13757 et est utilisé non seulement en Europe, mais aussi dans de nombreuses régions du monde. Stackforce propose une pile de protocoles M-Bus filaire et sans fil pour la transmission des données de consommation.

Les appareils équipés de la pile M-Bus peuvent facilement remplacer les anciens appareils sans interface de communication et rendre l'ensemble de l'application compatible avec l'IoT. Dans un seul produit logiciel, les piles multiples offrent la possibilité de choisir entre différentes piles de protocoles et technologies radio telles que Wireless M-Bus, mioty, LoRaWAN ou Sigfox pour les applications.

La pile de protocoles mioty

Afin de limiter la quantité de données à traiter et donc la consommation d'énergie, la pile de protocoles mioty est moins étendue que la pile M-Bus, par exemple.

Elle se compose de deux couches : la couche physique, où se trouvent les données, et la couche de transport. Le protocole qui s'y trouve régule la transmission via le Telegram Splitting.

Accès multiple par fractionnement de télégrammes

L'idée fondamentale du Telegram Splitting de mioty est de ne pas envoyer les données à transmettre dans leur intégralité, mais de les diviser en plusieurs sous-paquets redondants qui sont envoyés plusieurs fois sur différentes fréquences de la bande. Seuls 50 % des paquets doivent être reçus correctement pour une transmission complète.

Cette méthode tient compte du fait que les interférences, même provenant d'autres appareils mioty (d'où le terme « accès multiple »), ne peuvent être évitées. L'insensibilité, même aux signaux propres, permet une grande évolutivité. Les réseaux mioty peuvent contenir des centaines de milliers d'appareils indépendants sans avoir à coordonner leurs transmissions.

Intégration de la technologie mioty

Mioty peut être intégré sous forme de module de communication prêt à l'emploi. À cette fin, le matériel de capteur existant est équipé de manière simple et économique d'un module radio mioty préprogrammé.

Il est également possible d'intégrer un microcontrôleur et une puce radio dédiés dans une solution système sur puce utilisée spécifiquement pour la communication. L'intégration matérielle nécessite un peu plus d'efforts, tandis que l'intégration logicielle reste la même.

La troisième option, et la plus simple, pour la connectivité consiste à acheter du matériel compatible mioty sur lequel exécuter l'application du capteur. Cette architecture est particulièrement intéressante pour les produits à grand volume.

Qu'est-ce qu'une pile de protocoles ?

Les protocoles régulent la communication dans un réseau. Afin de faciliter la maintenance des différentes couches d'une architecture informatique, des protocoles spécifiques sont définis pour la couche application, le transport des données, le trafic de données sur Internet et l'accès au réseau. Ils sont regroupés dans ce qu'on appelle des piles de protocoles.

Celles-ci régissent ce qu'il advient des données reçues au niveau correspondant et comment elles sont transmises au niveau suivant. Une pile de protocoles permet à des appareils tels que des compteurs ou des dispositifs de mesure d'état de transmettre des données sans fil. Elle se trouve sur un microcontrôleur à l'intérieur de l'appareil concerné, invisible à l'œil nu.

Comparaison mioty – LoRaWAN

Quel réseau LPWAN ?

Mioty et LoRaWAN sont actuellement les technologies LPWAN les plus performantes. LoRaWAN est considéré comme le précurseur du WLAN et existe depuis les années 1990. La méthode de transmission LoRa a été développée par Semtech et repose sur la méthode d'étalement de fréquence.

Le protocole LoRaWAN utilise différents facteurs d'étalement de fréquence (SF) pour transmettre différentes quantités de données utilisateur à différentes portées. LoRaWAN est largement utilisé dans les applications de villes intelligentes.

Mioty est similaire à LoRaWAN à bien des égards. Il a été lancé en 2020 par l'Institut Fraunhofer pour les circuits intégrés IIS à Erlangen et Diehl Metering.

Avec 3,5 millions de messages possibles par station de base et par jour, un nombre presque illimité de participants au réseau et un taux d'erreur très faible dans la transmission des données, mioty est plus adapté aux applications IoT massives que LoRaWAN.

Transmettre des données à faible consommation d'énergie et numériser ainsi des fonctions d'infrastructure importantes : telle est la tâche à laquelle les services municipaux et les fournisseurs d'énergie devront faire face à l'avenir dans le cadre de la transition énergétique. LoRaWAN est mieux connu que les autres réseaux LPWAN, plus répandu et plus rentable.

Toutefois, si l'on souhaite mettre en place de très grands réseaux sans fil avec de nombreux nœuds, mioty est la technologie la plus adaptée, car elle permet d'atteindre une évolutivité maximale avec une sécurité de transmission des données plus fiable. La conversion à mioty est également très simple, car il est possible d'envoyer des données via mioty avec du matériel compatible LoRaWAN.

Cas d'utilisation : IoT industriel

Avec mioty, les paramètres individuels des machines tels que la température, le débit, la pression ou le niveau de remplissage peuvent être surveillés de manière fiable.

René Dünkler - LV Marketing et communication

Surveillance de l'état des machines avec mioty

Pour la production numérique dans l'industrie 4.0, une connectivité IoT robuste est une exigence clé. C'est là qu'intervient mioty : il est conçu pour transmettre de manière fiable les données relatives à l'état des machines sur de longues distances dans les environnements complexes de l'industrie manufacturière, minière, pétrolière et gazière.

Les données telles que la température, le débit, la pression ou le niveau de remplissage peuvent être récupérées et évaluées à distance de manière pratique et économique. Grâce à des instruments d'analyse connectés, des paramètres limites peuvent être définis et des demandes de maintenance peuvent être déclenchées automatiquement.

Excellente pénétration

La résistance des roches ou des bâtiments étroits ne constitue pas un obstacle à la transmission de données avec mioty. À partir des stations de base, qui sont généralement installées à des altitudes élevées, par exemple au cinquième étage, une portée de transmission peut être atteinte jusqu'au troisième sous-sol.

Cela fait de mioty la solution de communication d'urgence idéale pour les environnements industriels et les scénarios impliquant des travailleurs isolés.