Introduction à SIGFOXUniversité de Corse — 17.09.15

A propos de moi• Nicolas Lesconnec, Developer & Maker chez Sigfox

depuis avril

• Contact : nicolas.lesconnec@sigfox.com

• Avant :

• Responsable des développements dans une start-up pendant 4 ans. Projets web, mobile, TV, IoT, ..

• Directeur technique adjoint à lequipe.fr pendant 3 ans

Internet of Things

Qu’est-ce que l’IoT ?

Définition

• L’IoT ou « Internet of Things » désigne le fait d’apporter à des objets physiques une connection au monde extérieur via Internet

L’IoT, évolution ou nouveauté

• Les deux

• L’IoT permettra de faire évoluer des activités existantes, en utilisant la collecte de données pour apporter des optimisations

• Mais l’IoT permettra également de faire naitre de nouvelles activités, impossible sans connexion

IoT != Gadgets connectés

• Internet of Things

• Les objets personnels (maison, voiture, ..) ne représenteront qu’une minorité

• Applications industrielles et dans tous les domaines

Potentiel IoT en 2025

Etude récente McKinsey

Impact global

• L’IoT concernera autant les pays développés que ceux en voie de développement

• Certains pays d’Afrique ont été précurseurs dans l’adoption des technologies mobiles

Big Data

• Encore un buzzword !

• Enormes quantités de données collectées

• Seule une infime partie est exploitée aujourd’hui

$$$

• McKinsey estime le marché de l’IoT à plusieurs trillions de dollars par an

• Entre 3 & 11T$ d’après leur étude

• Tous les secteurs d’activité seront concernés

Applications « visibles »• Objets connectés: smartwatches, trackers

d’activité

• Electro-ménager

• Domotique / Smart home

• Voiture

• Commerces

Objets connectés

• Collecte de données (santé, activité, ..)

• Matérialisation de services & données

Electro ménager

• Ajout d’intelligence aux outils du quotidien

• Automatisation, reconnaissance de comportements

• Attention au mythe du frigo connecté

Smart Home

• Interconnexion des équipements de la maison: électroménager, éclairage, chauffage, ouverture, ..

• Objectif avoué : simplifier la vie de chacun

Smart Home

• Google a racheté Nest (thermostat connecté) pour 3 millards de dollars

• Pas de protocole universel permettant d’interconnecter tous les équipements

• Vers une maison Samsung ou Google ?

Voiture connectée

• Connexion internet pour « on board entertainment »

• Liaison directe avec les services de secours & d’assistance

• Collecte de données environnementales

• Optimisation des flux

Commerces

• Reconnaissance automatique du client

• Services & offres personnalisés

• Fidélisation

• Collecte de données : fréquentation, comportements, ..

Applications « pro »• Industrie : surveillance & automatisation

• Assurance

• « Smart City »

• Logistique

• Agriculture

• Environnement

Industrie

• Optimisation des flux de production

• Synchronisation

• Détection des pannes

• Maintenance prédictive

Assurance

• Suivi & mesure des comportements

• Alerte immédiate en cas de sinistre

• Amélioration de l’estimation des risques

Smart City

• Dispositifs de surveillance

• Optimisation de la circulation

• Etat des équipements publics

• Amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments

Logistique

• Suivi temps réel des équipements

• Optimisation des cycles de livraison

Environnement

• Détection précoce d’incidents : montée des eaux, incendies, …

• Suivi & protection des animaux

Challenges

Sécurité

• Impact de vulnérabilités exploitables par des tiers

• Sécurisation des données tout au long du cycle: dispositif, transport, stockage

Durée de vie

• Faible taux de remplacement sur objets grands publics

• Investissements lourds dans les secteurs industriels

Effet « Big Brother »

• Omniprésence

• Surveillance

• Collecte de données

• Services apportés parfois incertains

Fragmentation

• A chaque chose son objet dédié et son application ?

• L’interconnexion entre dispositifs & services de différents fournisseurs/fabricants sera créatrice de valeur

Gadgetisation

• Connecter pour connecter

• Perdre de vue l’importance d’ajouter de la valeur, du service

• « Connected doesn’t mean useful »

Internet of useless Things ?

Opportunités

Compétences techniques

• Electroniciens, conception matérielle

• Programmation embarquée

• Traitement des données

• Développeurs d’applications

Tropisme français

• Beaucoup d’acteurs historiques dans l’électronique et les télécoms

• Beaucoup de nouveaux également ;)

• Compétences reconnues

• Ecosystème dynamique

Globalisation

• Définition de solutions globales

• Mise en relation de dispositifs et équipements répartis dans plusieurs pays

Tout reste à créer !

Tout reste à créer !

• Les grands acteurs du domaine seront en partie des nouveaux venus

• Startups sont porteuses d’innovation

Startups hardware• Comme Internet, l’IoT offre beaucoup

d’opportunités aux startups

• Démocratisation de l’électronique, prototype rendu accessible aux non-spécialistes

• Mais attention, « hardware is hard » ;)

• Beaucoup plus d’écueils que pour un développement pur software

Ecosystèmes

• Scènes DIY actives, répandues et en développement: FabLabs, makerspaces, ..

• Développement des incubateurs, accélérateurs, fonds .. centrés sur le hardware et l’IoT

Intérêt des hubs IoT• Permettre à des projets d’émerger en évitant

certains écueils

• Partage de compétences & connaissances

• Accompagnement lors de la phase d’industrialisation

• Connexions entre startups & grands groupes

• Ponts entre Europe, USA, Asie

Connecté, mais comment ?

Fiabilité

• Comment connecter efficacement ces milliards d’objets ?

Type de connexion

• filaire, sans fil

• directe, via un intérmédiaire

• permanente, intermittente

Propriétés attendues

• Débit : Quelles quantité de données échanger, à quelle vitesse

• Energie : Quelle consommation, et quel mode d’alimentation ?

Fiabilité

• Comment connecter efficacement ces milliards d’objets ?

Technologie

• L’IoT recouvre une grande variété d’usages et de besoins

• Plusieurs technologies différentes permettent de répondre à certains de ces besoins

• Il n’existe pas de solution miracle répondant à tous : haut-débit, forte autonomie, faible cout, scalabilité, disponibilité, ..

Nicolas Lesconnec Developer & Maker Evangelist

nicolas.lesconnec@sigfox.com

http://makers.sigfox.com Twitter: @nlesconnec

Github: @nicolsc

SIGFOX

Présentation

La société

• Société française, fondée en 2009

• +130 personnes au 01.09 (~70 fin 2014)

• Dirigeants : L.Le Moan (CEO) & C.Fourtet (CSO)

• Siège à Toulouse, bureaux à Paris, Madrid, Boston, San Francisco

Technologie & Réseau• SIGFOX est une technologie de communications

par ondes radio

• SIGFOX opère un réseau global utilisant cette technologie

• SIGFOX ne fabrique pas de composants

• SIGFOX ne conçoit pas de dispositifs connectés

Pourquoi Sigfox ?

Une technologie supplémentaire ?

• Il existe déjà beaucoup de solutions disponibles:

• 4G / 3G / 2G

• WiFi

• Bluetooth

• Zigbee, Z-Wave, ..

GSM• Evolution « toujours plus » : plus de débit, plus

de consommation

• Consommation énergétique importante

• Itinérance entre opérateurs parfois complexe/couteuse

• Complexité de mise en oeuvre technique

• Réseaux 2G commencent à être démantelés

WiFi, BLE

• Nécessitent un point d’accès pour accéder à Internet

• Pertinents pour certains usages:

• WiFi : objet stationnaire à proximité d’un AP

• BLE : objet dans la sphère personnelle

WiFi, BLE

• Attention au niveau d’équipement des utilisateurs

• Pas adapté à des objets réellement indépendants

• Complexité de paramétrage & synchronisation

Zigbee/Z-Wave

• Solutions destinées à un déploiement PAN/LAN

• Solutions Zigbee faciles d’accès

• Non connecté à Internet

Principes de la technologie

Protocole dédié à l’IoT

• Accent mis prioritairement sur l’efficacité énergétique

• Communication bas débit afin d’optimiser portée & consommation

• Sans configuration

Principe• SIGFOX produit, installe & opère ses propres stations

de base. Pas d’utilisation des réseaux existants

• Le réseau SIGFOX opère sur des fréquences radio non licenciées

• 868 MHz en Europe, 915 aux USA

• Respect des réglementations locales

• Technologie Ultra Narrow Band

Fonctionnement

• Fonctionne en intérieur et extérieur

• Communication bi directionelle : de et vers l’objet

• Réseau au service de l’objet et non l’inverse

Consommation énergétique

• 99% du temps, les objets ne communiquent

• La communication en veille est donc critique

• Selon les composants, la consommation en transmission se situe entre 15 et 40mA, pendant quelques secondes

• En veille, la consommation est de l’ordre de quelques µA, voire moins d’1µA.

Consommation énergétique

• Critique pour dispositifs ne disposant pas d’énergie « gratuite »

• Impact immédiat sur coûts d’opération & de maintenance. (+ churn rate pour objets B2C)

• Objets autonomes plusieurs années selon batterie

• 3, 5, 7 ans selon les cas

Sans configuration

• Connectivité « out of the box »

• Pas de carte SIM

• Pas d’appairage

Longue portée• Réseau LPWA = Low Power Wide Area Network

• Une station SIGFOX classique peut capter des messages émis à plusieurs dizaines de kilomètres

• 1.500 stations seulement pour couvrir la France

• Importance du traitement logiciel du signal (SDR)

Bas débit

• 100 bits / seconde

• 12 octets par message

• 140 messages par jour

12 octets !?

• Multimedia

• XML / JSON

• Texte

12 octets !?

• Multimedia

• XML / JSON

• Texte

• Retour au binaire : 12 octets = 12^96 valeurs

12 octets !?

• Relevés de capteur

• Remontée d’évenements

• Ex : position GPS : max 48 bits

140 messages par jour

• Régulation européenne: un objet ne peut émettre plus de 1% du temps

• 1 Emission SIGFOX peut prendre <6s

• 1% = 36 secondes/h = 6 msg/h ~ 140/jour

Sécurité• Authentification : Chaque message est signé par

une clef propre à l’objet

• Anti-rejeu : Numéro de séquence intégré au hash de signature

• Propriétés du protocole radio permettent une forte résistance au bruit & aux interféreurs

• Pas d’encryption par défaut

Usages

Principe

• Objets peu bavards : quelques données à envoyer de temps en temps

• Objets indépendants

Couverture

• Pays couverts (nationalement) au 01.09.15

• France

• Espagne

• Pays-Bas

• Royaume-Uni

Villes couvertes• Bogota

• Dublin

• Milan

• Munich

• Prague

• Santiago

• Seoul

• Varsovie

• …

Déploiements en cours

• Belgique

• Danemark

• Luxembourg

• Portugal

• USA

USA• Villes déja couvertes

• San Francisco

• New York

• Couvertes d’ici 6 mois

• Atlanta

• Boston

• Los Angeles

• Texas: Austin, Dallas, Houston Boston

Et la Corse ?

• Déja couverte !

• .. Principalement les zones les plus peuplées

Exemples d’usages

Secteurs concernés• Télérelève

• Industrie

• Sécurité

• Logistique

• Après vol

• Soins, suivi des personnes

• Agriculture

Télérelève

• Transmission à distance du relevé de compteurs d’eau, de gaz

Compteur d’eau Borne à incendie

Industrie

• Optimisation des flux

• Maintenance prédictive : alerte sur comportements précurseurs

• Collecte d’informations sur le fonctionnement des produits installés sur des sites non maitrisés

Sécurité

• Mécanisme d’alerte

• Utilisé par Securitas Espagne en complément de leur offre GSM

• Brouilleurs GSM à ~100$ rendent leur système inopérant

• Envoi d’une alerte via SIGFOX

Logistique• Suivi des marchandises ou biens d’une

entreprise

• Une position GPS : 48 bits, 32 pour une précision à 300m

• Itinérance incluse dans l’abonnement SIGFOX

• Plusieurs solutions de trackers GPS disponibles sur le marché, ou actuellement en crowd funding

Après vol

• Traqueur nano

• Utilisation pour retrouver voitures volées

• Dispositif discret, autonomie 5 ans sur pile

Equipements publics

Bouton seul

• bt.tn, société finlandaise

• Juste un bouton, qui peut déclencher n’importe quel action pré-déterminée

• « Maman, je suis rentré ! »

• « Envoyez-moi un taxi »

• Répéter ma dernière commande, SAV, conciergerie, …

Soins

• Contrôle du passage des soignants & aidants

• Solution sans configuration, ne nécessitant pas de WiFi

• Dispositif de suivi de personnes vulnérables (Alzheimer)

Lysbox

Agriculture• Relevé d’informations environnementales

(température, humidité, etc..) sur l’ensemble d’une exploitation

• Weenat, start-up Lilloise

• Géolocalisation des animaux

• Suivi d’indicateurs santé des animaux (maladie, gestation, etc..)

Projets DIY• Exemples de projets personnels pouvant ouvrir

des perspectives

• Cave connectée

• Gamelle pour chat : mesure de la consommation

• Hydrométrie du potager

• etc ..

Hardware

Hardware SIGFOX• SIGFOX ne fabrique pas de composants

• Tous les composants sont certifiés par SIGFOX avant mise sur le marché

• Offre variée via une multitude de partenaires: Atmel, TI, Silicon Labs, Axsem, Atim, Telecom Design, Adeunis, Telit, Snootlab, …

• Différentes solutions selon le niveau d’intégration souhaité

Prototypage• Cartes ou Shield Arduino : Snootlab, Atmel

• Shield Raspberry Pi : Yadom

• Vente à l’unité

• Démarrage en quelques minutes

• Non adapté à un usage industriel : coûts, consommation

Modules

• Faciles d’utilisation (commandes AT) & d’intégration

• Coût: 10-20€ selon volumes

• Les fabricants de modules distribuent des kits d’évaluation de leurs solutions: Telecom Design, Telit, Adeunis, ..

SoC, transceivers

• TI CC1120, Atmel, SiLabs, Axsem, ..

• Coût optimisé: quelques euros

• Intégration plus complexe

• Certification nécessaire si intégration sans suivre le reference design du fabricant

Antenne

• A ne pas négliger ;)

• 868MHz -> antenne optimale 17cm (lambda/2)

• Intégration hélicoïdale ou sur PCB possible

Gestion des données

Valorisation

• Isolées, les données captées & transmises ont peu de valeur

• C’est une fois collectées & traitées qu’elles permettent de créer de la valeur

• SIGFOX se contente de transmettre les données, et ne les exploite pas

Accéder aux données

• Plateforme web: consultation

• API HTTP : consultation périodique

• Callback : push HTTP à chaque message

Utilisation des callbacks

• Les callbacks permettent de recevoir instantanément chaque message envoyé par un de vos objets

• Permet de déclencher l’envoi d’une notification, ou d’alimenter une application

• Code d’exemple disponible: http://github.com/nicolsc/sigfox-callback-demo

Démo

« Parfois ça marche »

Exemple Arduino

• Communication Serie avec un module

• L’envoi d’un message se fait par une commande AT

• AT$SF=12345678

• C’est tout :)

Nicolas Lesconnec Developer & Maker Evangelist

nicolas.lesconnec@sigfox.com

http://makers.sigfox.com Twitter: @nlesconnec

Github: @nicolsc