- Le Wi-Fi HaLow offre un débit de données 1 000 fois supérieur à celui de LoRaWAN, avec une portée pouvant atteindre un kilomètre.
- Morse Micro a développé deux générations de puces Wi-Fi HaLow et se concentre sur des marchés comme la vidéosurveillance et la gestion de l’énergie.
- La technologie utilise des bandes de fréquences inférieures à 1 GHz, assurant une meilleure pénétration à travers obstacles par rapport au Wi-Fi classique.
- Les restrictions réglementaires en Europe freinent actuellement l’expansion du Wi-Fi HaLow sur ce marché.
Andy McFarlane retrace l’histoire de Morse Micro, la première entreprise australienne de semi-conducteurs à disposer de sa propre technologie de puces Wi-Fi HaLow. Il explique les principaux atouts techniques de cette technologie, ses applications clés et ses opportunités de marché, ainsi que les obstacles réglementaires qui freinent son adoption à plus grande échelle en Europe.
Deux anciens ingénieurs de Broadcom, une nouvelle norme IoT et une décision capitale prise dans un pub australien : Michael De Nil et Andrew Terry ont demandé à leurs épouses s’ils pourraient s’en sortir pendant un certain temps sans revenu régulier. Ils ont ensuite quitté leurs emplois sûrs et fondé Morse Micro.
Leur objectif était aussi ambitieux que risqué : imposer la norme IEEE 802.11ah, désormais connue sous le nom de Wi-Fi HaLow, comme fondement d’une nouvelle génération de connectivité IoT et créer une entreprise indépendante de semi-conducteurs en Australie.
Ce qui a commencé avec deux fondateurs dans un bureau s’est transformé, après plusieurs levées de fonds, des preuves de concept et des années de travail de développement intensif, en une entreprise de semi-conducteurs dotée de sa propre technologie de puces.
La première génération de puces a depuis été suivie d’une deuxième, qui est déjà en production en série et qui est destinée à permettre des applications IoT plus puissantes, avec une plus grande portée, un débit de données plus élevé et une connectivité IP standardisée.
Voici l’histoire du premier fabricant australien de semi-conducteurs disposant de sa propre technologie de puces Wi-Fi HaLow.
Le Wi-Fi HaLow repousse les limites de l’IoT
Les fondateurs souhaitaient bouleverser le marché et rendre possible une nouvelle forme de connectivité à longue portée. Les technologies LPWAN ont fait leurs preuves au cours des dix à quinze dernières années, mais elles ne transmettent que de très petits paquets de données. Cela limite les fonctionnalités des applications qui s’appuient sur elles.
Avec le Wi-Fi HaLow, nous pouvons atteindre un débit de données allant jusqu’à 43 mégabits par seconde. D’après nos estimations, cela représente environ 1,000 fois plus que ce qui est possible avec les solutions LoRaWAN. Cela ouvre un champ d’application entièrement nouveau pour des applications IoT plus puissantes et une nouvelle génération de solutions commerciales numériques.
« Le Wi-Fi HaLow fait entrer le Wi-Fi dans une nouvelle ère », déclare Andy McFarlane. Cette technologie apporte une nouvelle dimension à l’écosystème Wi-Fi en combinant une bande passante élevée, une longue portée et une faible consommation d’énergie.
« Nous sommes fermement convaincus que cette technologie, grâce à sa bande passante élevée, sa longue portée et sa faible consommation d’énergie, va bouleverser le marché », explique M. McFarlane. « C’était d’ailleurs la principale motivation des fondateurs. Ils souhaitaient développer quelque chose de véritablement révolutionnaire et changer radicalement la manière dont la connectivité IoT est assurée sur de longues distances. »
Morse Micro en bref
Morse Micro emploie environ 220 personnes à travers le monde. Environ 180 à 190 d’entre elles travaillent dans l’ingénierie et se consacrent au développement de la technologie Wi-Fi HaLow.
L’entreprise dispose également d’une équipe commerciale et marketing au service de secteurs et de régions ciblés, principalement aux États-Unis, au Japon, à Taïwan, en Chine, en Inde, au Royaume-Uni et en Australie.
Afin de développer ses activités en Europe, Morse Micro a nommé pour la première fois un directeur du développement commercial pour l’Europe. Celui-ci est basé au Royaume-Uni.
L’Europe n’était jusqu’à présent pas un marché prioritaire pour Morse Micro en raison des restrictions applicables en matière de cycle de service. Cependant, en mettant en place des ressources commerciales dédiées, l’entreprise entend accorder une plus grande importance à cette région à l’avenir.
Qu’est-ce que le Wi-Fi HaLow ?
Le Wi-Fi HaLow est une variante du Wi-Fi développée pour les applications IoT. Cette technologie repose sur la norme IEEE 802.11ah et utilise des bandes de fréquences sans licence inférieures à 1 GHz. Ces fréquences plus basses permettent de couvrir de plus longues distances et de traverser des obstacles tels que les murs plus efficacement que le Wi-Fi classique fonctionnant à 2,4 ou 5 GHz.
La norme a été élaborée pour les appareils, capteurs et équipements connectés à faible consommation d’énergie qui nécessitent une plus grande portée tout en continuant à utiliser une communication IP au sein de l’écosystème Wi-Fi. La norme IEEE 802.11ah est conçue pour des portées de transmission allant jusqu’à un kilomètre. La distance réellement atteignable dépend de l’environnement, de l’antenne, de la puissance d’émission et des exigences réglementaires.
Le développement de la norme IEEE 802.11ah a officiellement débuté en 2010. Le Comité des normes de l’IEEE a approuvé la norme le 7 décembre 2016. La norme IEEE 802.11ah-2016 a été publiée dans son intégralité le 5 mai 2017.
En résumé, le Wi-Fi HaLow étend les capacités du Wi-Fi en offrant une plus grande portée, une meilleure pénétration des bâtiments et un fonctionnement dans la bande inférieure à 1 GHz, spécialement conçue pour les applications IoT.
Les principaux segments d’activité de Morse Micro : la vidéosurveillance et la gestion de l’énergie
Les caméras de vidéosurveillance sont aujourd’hui souvent confrontées à un problème fondamental. Les solutions filaires et les caméras dotées d’une connectivité cellulaire sont relativement coûteuses. Les caméras sans fil, en revanche, utilisent généralement le Wi-Fi à 2,4 GHz et doivent donc être placées à proximité d’un point d’accès.
Dans la pratique, cela signifie souvent qu’une caméra est installée là où un signal sans fil est encore disponible, plutôt qu’à l’endroit où elle est réellement nécessaire pour des raisons de sécurité. Les garages, les allées et les limites de propriété sont souvent difficiles à couvrir avec la bande 2,4 GHz en raison des distances plus longues et des obstacles en béton et en métal.
Le Wi-Fi HaLow permet de transmettre des vidéos de haute qualité sur des distances nettement plus longues. Les caméras sans fil peuvent ainsi être installées à la lisière d’une propriété, par exemple, où elles peuvent détecter plus tôt une intrusion. Cela change fondamentalement ce que les caméras de sécurité sont capables de faire.
« Les foyers, les utilisateurs et les propriétés n’ont pas nécessairement besoin d’encore plus de débit. Ils ont besoin d’une couverture fiable dans les zones d’ombre », explique M. McFarlane.
Le deuxième marché clé est celui de la gestion de l’énergie, en particulier le comptage intelligent de l’électricité. La première génération de compteurs intelligents remplit principalement une fonction de facturation : le compteur enregistre la quantité d’électricité consommée plusieurs fois par jour.
Le secteur de l’électricité connaît toutefois une transformation fondamentale. Parallèlement aux centrales électriques centralisées, les installations solaires, les systèmes de stockage par batterie, les onduleurs et les bornes de recharge pour véhicules électriques façonnent de plus en plus un système énergétique décentralisé. L’électricité n’est plus distribuée exclusivement dans un seul sens, mais fait l’objet d’échanges entre de nombreux producteurs, systèmes de stockage et consommateurs.
Le secteur parle donc d’une transition de l’AMI 1 vers l’AMI 2.0, la deuxième génération d’infrastructure de comptage avancée (Advanced Metering Infrastructure). Les nouveaux compteurs d’électricité doivent transmettre des données beaucoup plus fréquemment et enregistrer, presque en temps réel, les quantités d’énergie circulant dans les deux sens.
Selon M. McFarlane, les compteurs intelligents en Australie devront transmettre des paquets de données bidirectionnels toutes les trois secondes à partir de 2028. Cela augmentera considérablement le volume de données requis. L’objectif est d’atteindre une « Grid Edge Intelligence » (intelligence à la périphérie du réseau) en temps quasi réel.
Selon l’analyse de Morse Micro, les technologies de communication existantes des compteurs intelligents ne sont pas en mesure de gérer de manière fiable ce volume de données. Une technologie sans fil combinant une longue portée et une bande passante plus élevée est donc nécessaire. M. McFarlane considère que le Wi-Fi HaLow est particulièrement bien placé dans ce domaine.
Il est également nécessaire de connecter les installations solaires, les systèmes de stockage par batterie, les onduleurs et les bornes de recharge au réseau domestique. Ces appareils sont souvent situés dans des endroits difficiles d’accès, tels que sur le toit, derrière des murs en béton ou au bout d’une allée.
« Le Wi-Fi HaLow peut compléter la famille Wi-Fi et offrir une connectivité Wi-Fi fiable même à l’extérieur du domicile », explique M. McFarlane. Les appareils peuvent être connectés grâce à une connectivité IP normalisée, à des mécanismes de sécurité Wi-Fi familiers et aux réseaux domestiques existants.
L’équipe de Morse Micro entrevoit également d’autres opportunités dans l’agriculture de précision et l’IoT industriel. Un débit de données plus élevé et une connectivité IP normalisée constituent la base d’applications plus exigeantes et d’un traitement croissant des données et des fonctions d’IA directement à la périphérie du réseau.
Quels avantages le Wi-Fi HaLow offre-t-il par rapport au Wi-Fi classique, aux technologies LPWAN telles que LoRaWAN et NB-IoT, ainsi qu’à la connectivité cellulaire ?
Andy McFarlane : Le Wi-Fi HaLow occupe une place à part entre ces technologies. Par rapport au Wi-Fi classique à 2,4 ou 5 GHz, son avantage décisif réside dans sa portée. Les signaux traversent plus efficacement les murs et couvrent de plus grandes distances.
Selon l’environnement, nous pouvons fournir une connectivité IP native sur plusieurs centaines de mètres, parfois plus d’un kilomètre et, dans certains cas, même plus loin. Le Wi-Fi classique à 2,4 GHz est loin d’atteindre ces distances. Le Wi-Fi HaLow ne remplace pas le Wi-Fi classique, mais le complète en offrant une connectivité à longue portée.
Les technologies LPWAN telles que LoRaWAN excellent dans la transmission de petits paquets de données sur plusieurs kilomètres. Leur portée peut être supérieure à celle du Wi-Fi HaLow. Nous pouvons toutefois offrir un débit de données environ 1,000 fois supérieur.
De plus, le Wi-Fi HaLow offre une connectivité IP normalisée, la sécurité WPA3 et l’interopérabilité avec le Wi-Fi classique. Cela permet aux intégrateurs et aux fournisseurs de solutions de développer des applications nettement plus performantes et de transmettre des volumes de données bien plus importants.
La troisième technologie comparée est la connectivité cellulaire. La technologie cellulaire est très répandue et performante, mais elle implique des coûts plus élevés. Outre une configuration plus complexe, la carte SIM engendre des coûts de connectivité récurrents tout au long de la durée de vie d’un appareil. Les solutions cellulaires peuvent également présenter une consommation d’énergie relativement élevée.
« Le Wi-Fi HaLow a une portée supérieure à celle du Wi-Fi classique, offre davantage de possibilités que les réseaux LPWAN et est plus économique que la connectivité cellulaire », résume M. McFarlane.
Le juste équilibre technologique réside, par exemple, dans des débits de données de 10, 20 ou 25 mégabits par seconde sur des centaines de mètres, associés à des coûts d’acquisition ponctuels plutôt qu’à des frais cellulaires récurrents.
Le Wi-Fi HaLow suscite un intérêt croissant à l’échelle mondiale, mais les conditions réglementaires ne permettent pas encore son utilisation de manière uniforme dans toutes les régions. Les règles européennes en matière de fréquences et de cycle de service freinent-elles le développement du marché ? Et pensez-vous que le Wi-Fi HaLow sera plus largement utilisé en Europe à l’avenir ?
Andy McFarlane : Le fait est que les exigences actuelles en matière de cycle de service et les restrictions réglementaires en Europe vont ralentir le développement du marché.
Notre première génération de puces était exclusivement destinée aux États-Unis et à l’Australie. Nous souhaitions dans un premier temps valider la technologie à grande échelle sur ces marchés. La deuxième génération, lancée l’année dernière, est conçue comme une variante mondiale de la puce. En principe, elle peut être utilisée sur tous les marchés où le spectre requis pour le Wi-Fi HaLow est disponible.
C’est précisément là que réside le défi : le spectre nécessaire n’a pas encore été attribué dans tous les pays ni mis à disposition dans des conditions comparables.
Le Japon est un exemple récent d’évolution positive. Des essais y ont été menés en collaboration avec Taïwan en vue d’un déploiement à grande échelle sur la bande des 850 MHz. Les résultats ont été jugés très positifs. Il a ensuite été décidé d’allouer davantage de spectre au Wi-Fi HaLow et de permettre ainsi la mise en place de solutions de nouvelle génération.
Parmi les régulateurs européens, nous ne constatons pas actuellement le même niveau d’intérêt pour l’octroi de spectre supplémentaire ou l’assouplissement des restrictions existantes en matière de cycle de service. Nous aimerions beaucoup que cela change.
Cependant, je ne suis pas en mesure de déterminer si, ni quand, les institutions européennes compétentes procéderont aux changements correspondants. Cela pourrait se produire l’année prochaine, dans plusieurs années, voire plus tard encore.
La disponibilité du spectre varie considérablement d’un pays à l’autre. Cela affecte-t-il non seulement le Wi-Fi HaLow dans la bande inférieure à 1 GHz, mais aussi d’autres fréquences Wi-Fi ? Et comment pensez-vous que l’architecture Wi-Fi va évoluer ?
Andy McFarlane : On peut trouver une comparaison intéressante à l’autre extrémité du spectre de fréquences. Aux États-Unis, de nombreux routeurs haut débit prennent déjà en charge les bandes 6 GHz, 5 GHz et 2,4 GHz. Dans une grande partie du reste du monde, en revanche, ce sont principalement les bandes 5 GHz et 2,4 GHz qui sont disponibles.
La disponibilité réglementaire du spectre 6 GHz varie également considérablement d’un pays à l’autre. Aux États-Unis, cette bande a été libérée pour le Wi-Fi, ce qui permet aux utilisateurs de bénéficier des débits particulièrement élevés offerts par cette gamme de fréquences. Dans de nombreux autres pays, cela n’est pas encore possible ou ne l’est que de manière limitée.
Nous observons une situation similaire avec les fréquences inférieures à 1 GHz pertinentes pour le Wi-Fi HaLow. Là encore, les conditions réglementaires diffèrent d’un marché à l’autre.
Je suis convaincu que le Wi-Fi continuera à évoluer dans les deux sens : vers des débits de données toujours plus élevés dans la bande des 6 GHz et vers une plus grande portée dans la bande inférieure à 1 GHz.
D’ici quelques années, de nombreux routeurs haut débit pourraient prendre en charge les fréquences 6 GHz, 5 GHz, 2,4 GHz et inférieures à 1 GHz. Cela permettrait de créer une architecture Wi-Fi complète, offrant des débits très élevés là où ils sont nécessaires, tout en garantissant une connectivité fiable sur des distances nettement plus longues.
Jusqu’à présent, seul un nombre relativement restreint de fabricants de semi-conducteurs a développé et commercialisé des chipsets Wi-Fi HaLow. Pourquoi y a-t-il encore si peu de fournisseurs ?
Andy McFarlane : Il ne m’appartient pas de commenter les choix d’autres entreprises, mais de mon point de vue, les fournisseurs de puces actuels montrent que le marché du Wi-Fi HaLow en est encore à un stade précoce et hautement innovant de son développement.
Les fournisseurs de réseaux LPWAN utilisant des technologies telles que Wi-SUN ou LoRaWAN ont fait un excellent travail au cours des dix à quinze dernières années. Ces solutions continuent de créer de la valeur. Cependant, pour que le débit de données nettement supérieur du Wi-Fi HaLow puisse réaliser pleinement son potentiel, un changement de paradigme technologique est nécessaire.
Ce changement est en train de s’opérer. L’IA en périphérie (Edge AI) prend de plus en plus d’importance, et l’on s’attend à ce qu’un traitement des données plus sophistiqué s’effectue directement sur les appareils distants et à la périphérie du réseau. Cela accroît la demande en technologies sans fil alliant une plus grande portée à un débit de données nettement supérieur.
Au cours des dernières années, Morse Micro a acquis une vaste expérience dans le développement, le lancement et l’optimisation de ses propres puces Wi-Fi HaLow. Cette expertise technologique nous confère aujourd’hui une position de départ très solide.
Les grands fabricants de semi-conducteurs tels que Broadcom, NXP et Texas Instruments sous-estiment-ils encore le potentiel commercial du Wi-Fi HaLow, ou le marché en est-il simplement à un stade précoce d’adoption ?
Andy McFarlane : Le fait est que le marché en est encore à un stade précoce d’adoption et de développement. Il m’est difficile d’évaluer, au nom de Broadcom, NXP ou Texas Instruments, quelles décisions stratégiques ces entreprises prennent. Je m’attends toutefois à ce qu’elles pénètrent le marché du Wi-Fi HaLow dès qu’elles jugeront le moment opportun pour investir. Seules les entreprises elles-mêmes peuvent dire quand cela se produira.
Au cours des dernières années, Morse Micro s’est dotée de capacités technologiques complètes, d’une expérience pratique et de son propre écosystème. Cela nous donne confiance dans notre capacité à nous développer très rapidement dans les années à venir.
