LoRa et LoRaWAN pour l'Internet des Objets

Depuis mars 2021, les formateurs font partis de la LoRa Alliance en tant que membres institutionnels de l'Université de Savoie Mont Blanc.

Ce cours couvre toute la chaîne de transmission en LoRa LoRaWAN depuis le Device, jusqu'à l'utilisateur.  Il est composé de 10 chapitres. Les chapitres 1 à 10 sont tous traités dans le livre PDF associés au cours. Neuf chapitres sont traités en vidéo. Voici le contenu détaillé des vidéos :

1. Les systèmes embarqués dans l’IOT : Nous verrons tout d'abord les propriétés d'un système embarqué dans le monde l'IOT et comment le protocole LoRa peut résoudre les problématiques de portée et de consommation.

2. Transmission Radio et propagation : Nous rappellerons toutes les notions nécessaires à la compréhension du cours dans le cadre d'une transmission radio entre deux éléments. Cela nous permettra d'être à l'aise avec l'étude des documentations constructeur que nous allons souvent utiliser.

3. La modulation LoRa (Couche Physique) : On s'attachera ensuite à la compréhension de la modulation radiofréquence LoRa

4. Le protocole LoRaWAN : Ce chapitre est probablement l'un des plus important parce qu'il est le cœur de la formation.

Nous commencerons donc par les versions et les spécifications du protocole LoRaWAN normalisées par la LoRa Alliance. Nous verrons quelle version du protocole nous étudions dans cette formation, et bien sûr, on verra aussi les évolutions des versions qui sont à venir lorsqu'elles sont en cours de déploiement.

Nous présenterons pour la première fois la structure complète du réseau LoRaWAN, qui est constitué des Devices LoRa, des Gateways et des serveurs. Et nous expliquerons les fonctionnalités de chacun, dans le détail.

Le réseau LoRaWAN est nécessairement un réseau sécurité. Il a donc besoin d'authentification et de chiffrement. Nous expliquerons les deux méthodes de sécurisation et comment elles sont mises en œuvre.

Les Devices Lora quant à eux peuvent appartenir à différentes classes nommées A, B, ou C. Certaines classes rendent l'échange de données avec le serveur plus simple, mais au détriment d'une autre caractéristique qui est la consommation. Nous ferons donc une série de test pour mettre en valeur ces phénomènes.

L'enregistrement d'un Device LoRa sur un réseau LoRaWAN s'appelle l'activation. Il en existe deux types qui s'appellent ABP ou OTAA. Lorsqu'on débute dans les réseaux LoRaWAN, Il est souvent difficile de comprendre les avantages et les inconvénients de chacune de ces méthodes. Nous allons valider les propriétés de ces deux méthodes d'activation par des cas pratiques.

Enfin, nous rappellerons quels paramètres d'une transmission LoRa ont une forte influence sur la consommation. Pour optimiser l'autonomie des Device, nous allons utiliser une méthode adaptative et automatique appelée ADR ou Adaptive Data Rate.

5. Les réseaux et serveurs LoRaWAN

Nous allons mettre en œuvre un réseau complet et étudier dans le détail une transmission de donnée d'un Device jusqu’au serveur. Pour cela, nous expliquera les types de réseaux (qui peuvent être privés, gérés par des opérateurs ou encore hybrides) et pour tous ces réseaux,  nous expliquerons les avantages et les inconvénients.

6. La trame LoRaWAN

Pour ceux qui auraient besoin de plus de détails, nous analyserons les trames LoRa/LoRaWAN qui circulent entre le Device et la Gateway, puis celles qui sont envoyées par la Gateway jusqu'au serveur.

7. La récupération des données sur notre propre Application

Dans ce chapitre, nous allons nous intéresser à récupérer les données pour les stocker sur notre propre Application. Le dialogue entre les serveurs LoRaWAN et notre Appplication peuvent être réalisée de plusieurs façons différentes. Nous expliquerons les plus répandus qui sont HTTP et MQTT. Pour chacune des ces solutions on fera des démonstration pour recevoir des données depuis le Device (flux uplink), mais aussi pour transmettre des données en direction des Device LoRa (flux Downlink). Pour cela nous utiliserons tout une série d’utilitaire et de logiciels qui seront détaillés.

8. La création de notre propre Serveur LoRaWAN (Network Server et Application Server)

Dans les premiers chapitres de ce cours, nous travaillons avec un Serveur LoRaWAN appartenant à une entreprise tierce (principalement TTN). Nous cherchons maintenant à réaliser un réseau totalement privé en créant un Serveur LoRaWAN qui nous appartient. Nous verrons la mise en place de deux serveurs : ChirpStack et The Things Stack.

9. La création de notre propre Application

Enfin, nous réaliserons notre propre application afin de mettre à disposition les données à un utilisateur sous forme de Dashboard. Nous utiliserons des services gratuits et Open-Source pour nous connecter (MQTT), sauvegarder (Base de Données) et afficher (dashboard).

A l'issu de la formation, vous devriez avoir à votre disposition de nombreuses solutions fonctionnelles qui vous permettront d'implémenter une solution IOT complète basée sur le protocole LoRaWAN.

Cette formation est également proposée sur 2 jours :

• Présence de vos formateurs (membres de la LoRa Alliance) en direct

• 8 participants maximum

• Chaque participant reçoit un kit de formation : Device LoRa, Gateway LoRa, livret de manipulation, connexion privée à un serveur.

• Apprentissage par projet

Trois nouvelles dates pour 2021 et 2022 :

• 22 et 23 juin 2021

• 27 et 28 octobre 2021

• 19 et 20 janvier 2022

Contactez votre formateur pour plus d'informations [ sylvain.montagny@univ-smb.fr ] ou directement en ligne via une recherche (Google :  formation LoRaWAN ).