Les villes intelligentes interconnectées sont porteuses de beaux rêves. Dans ces villes, les technologies numériques associent plusieurs fonctions civiques uniques pour améliorer l’efficacité opérationnelle et l’intelligence. On estime que d’ici 2050, 70 % de la population mondiale vivra dans des villes intelligentes, où la vie sera saine, heureuse et sûre. Surtout, il promet d'être vert, le dernier atout de l'humanité contre la destruction de la planète.
Mais les villes intelligentes demandent beaucoup de travail. Les nouvelles technologies sont coûteuses, les gouvernements locaux sont contraints et la politique s’oriente vers des cycles électoraux courts, ce qui rend difficile la mise en place d’un modèle de déploiement technologique centralisé hautement opérationnel et financièrement efficace qui soit réutilisé dans les zones urbaines à l’échelle mondiale ou nationale. En fait, la plupart des principales villes intelligentes qui font la une des journaux ne sont en réalité qu’un ensemble d’expériences technologiques différentes et de projets parallèles régionaux, avec peu de perspectives d’expansion.
Examinons les bennes à ordures et les parkings, qui sont intelligents grâce à des capteurs et des analyses ; Dans ce contexte, le retour sur investissement (ROI) est difficile à calculer et à standardiser, surtout lorsque les agences gouvernementales sont très fragmentées (entre agences publiques et services privés, ainsi qu'entre villes, régions et pays). Regardez la surveillance de la qualité de l’air ; Comment est-il facile de calculer l’impact de l’air pur sur les services de santé d’une ville ? Logiquement, les villes intelligentes sont difficiles à mettre en œuvre, mais aussi difficiles à nier.
Il y a cependant une lueur dans le brouillard du changement numérique. L'éclairage public de tous les services municipaux offre aux villes une plate-forme leur permettant d'acquérir des fonctions intelligentes et de combiner pour la première fois plusieurs applications. Regardez les différents projets d'éclairage public intelligent mis en œuvre à San Diego aux États-Unis et à Copenhague au Danemark : leur nombre augmente. Ces projets combinent des réseaux de capteurs avec des unités matérielles modulaires fixées sur des poteaux d'éclairage pour permettre le contrôle à distance de l'éclairage lui-même et exécuter d'autres fonctions, telles que des compteurs de trafic, des moniteurs de qualité de l'air et même des détecteurs d'armes à feu.
Du haut du lampadaire, les villes ont commencé à s’intéresser à la « qualité de vie » de la ville dans la rue, y compris la fluidité du trafic et la mobilité, le bruit et la pollution de l’air, ainsi que les opportunités commerciales émergentes. Même les capteurs de stationnement, traditionnellement enterrés dans les parkings, peuvent être connectés à l’infrastructure d’éclairage de manière économique et efficace. Des villes entières peuvent soudainement être mises en réseau et optimisées sans creuser de rues, sans louer d'espace ou sans résoudre des problèmes informatiques abstraits concernant un mode de vie plus sain et des rues plus sûres.
Cela fonctionne parce que, pour la plupart, les solutions d’éclairage intelligentes ne sont pas initialement calculées en pariant sur les économies réalisées grâce aux solutions intelligentes. La viabilité de la révolution numérique urbaine est plutôt une conséquence accidentelle du développement simultané de l’éclairage.
Les économies d'énergie résultant du remplacement des ampoules à incandescence par un éclairage LED à semi-conducteurs, ainsi que des alimentations électriques facilement disponibles et une infrastructure d'éclairage étendue, rendent les villes intelligentes réalisables.
Le rythme de conversion des LED est déjà lent et l’éclairage intelligent est en plein essor. Environ 90 % des 363 millions de lampadaires dans le monde seront éclairés par des LED d'ici 2027, selon Northeast Group, un analyste des infrastructures intelligentes. Un tiers d’entre eux exécuteront également des applications intelligentes, une tendance amorcée il y a quelques années. Jusqu'à ce que des financements et des plans substantiels soient publiés, l'éclairage public est le mieux adapté en tant qu'infrastructure de réseau pour diverses technologies numériques dans les villes intelligentes à grande échelle.
Économisez sur le coût des LED
Selon les règles empiriques proposées par les fabricants d’éclairage et de capteurs, l’éclairage intelligent peut réduire les coûts administratifs et de maintenance liés aux infrastructures de 50 à 70 %. Mais la plupart de ces économies (environ 50 %, soit suffisamment pour faire la différence) pourraient être réalisées simplement en passant à des ampoules LED économes en énergie. Le reste des économies provient de la connexion et du contrôle des éclairages et de la transmission d'informations intelligentes sur leur fonctionnement à travers le réseau d'éclairage.
Les ajustements et observations centralisés peuvent à eux seuls réduire considérablement les coûts de maintenance. Les moyens sont multiples et complémentaires : programmation, contrôle saisonnier et ajustement du timing ; Diagnostic des pannes et réduction de la fréquentation des camions de maintenance. L’impact augmente avec la taille du réseau d’éclairage et se répercute sur le cas de retour sur investissement initial. Le marché affirme que cette approche peut être rentabilisée en cinq ans environ, et qu'elle a le potentiel d'être rentabilisée en moins de temps en intégrant des concepts de ville intelligente « plus doux », tels que ceux dotés de capteurs de stationnement, de moniteurs de trafic, de contrôle de la qualité de l'air et de détecteurs d'armes à feu. .
Guidehouse Insights, un analyste de marché, suit plus de 200 villes pour évaluer le rythme du changement ; Il indique qu’un quart des villes déploient des systèmes d’éclairage intelligent. Les ventes de systèmes intelligents explosent. ABI Research calcule que les revenus mondiaux seront multipliés par dix pour atteindre 1,7 milliard de dollars d'ici 2026. Le « moment de l'ampoule » sur Terre ressemble à ceci : Les infrastructures d’éclairage public, étroitement liées aux activités humaines, constituent la voie à suivre en tant que plateforme pour les villes intelligentes dans un contexte plus large. Dès 2022, plus des deux tiers des nouvelles installations d'éclairage public seront liées à une plate-forme de gestion centrale pour intégrer les données de plusieurs capteurs de ville intelligente, a indiqué ABI.
Adarsh Krishnan, analyste principal chez ABI Research, a déclaré : « Il existe de nombreuses autres opportunités commerciales pour les fournisseurs de villes intelligentes qui exploitent l'infrastructure des lampadaires urbains en déployant une connectivité sans fil, des capteurs environnementaux et même des caméras intelligentes. Le défi consiste à trouver des modèles commerciaux viables qui encouragent la société à déployer des solutions multicapteurs à grande échelle et de manière rentable.
La question n’est plus de savoir s’il faut se connecter, mais comment et dans quelle mesure se connecter en premier lieu. Comme l’observe Krishnan, cela concerne en partie les modèles économiques, mais l’argent afflue déjà vers les villes intelligentes par le biais de la privatisation coopérative des services publics (PPP), dans le cadre de laquelle les entreprises privées assument des risques financiers en échange de leur succès dans le capital-risque. Les contrats « en tant que service » par abonnement répartissent les investissements sur des périodes de retour sur investissement, ce qui a également stimulé l'activité.
En revanche, les lampadaires en Europe sont connectés aux réseaux traditionnels en nid d'abeille (généralement 2G jusqu'au LTE (4G)) ainsi qu'au nouveau dispositif standard HONEYCOMB Iot, LTE-M. La technologie propriétaire à bande ultra-étroite (UNB) entre également en jeu, aux côtés de Zigbee, une petite diffusion du Bluetooth basse consommation et des dérivés IEEE 802.15.4.
La Bluetooth Technology Alliance (SIG) accorde une importance particulière aux villes intelligentes. Le groupe prévoit que les livraisons de Bluetooth basse consommation dans les villes intelligentes seront multipliées par cinq au cours des cinq prochaines années, pour atteindre 230 millions par an. La plupart sont liées au suivi des actifs dans les lieux publics, tels que les aéroports, les stades, les hôpitaux, les centres commerciaux et les musées. Cependant, le Bluetooth basse consommation s’adresse également aux réseaux extérieurs. "La solution de gestion des actifs améliore l'utilisation des ressources des villes intelligentes et contribue à réduire les coûts d'exploitation urbains", a déclaré la Bluetooth Technology Alliance.
Une combinaison des deux techniques, c’est mieux !
Chaque technologie a cependant ses controverses, dont certaines ont été résolues par le débat. Par exemple, l'UNB propose des limites plus strictes sur la charge utile et les calendriers de livraison, excluant la prise en charge parallèle d'applications à capteurs multiples ou d'applications telles que des caméras qui le nécessitent. La technologie à courte portée est moins chère et offre un plus grand débit pour développer des paramètres d’éclairage en tant que plate-forme. Surtout, ils peuvent également jouer un rôle de secours en cas de déconnexion du signal WAN et permettre aux techniciens de lire directement les capteurs à des fins de débogage et de diagnostic. Le Bluetooth basse consommation, par exemple, fonctionne avec presque tous les smartphones du marché.
Même si un réseau plus dense peut améliorer la robustesse, son architecture devient complexe et impose des exigences énergétiques plus élevées aux capteurs point à point interconnectés. La portée de transmission est également problématique ; La couverture utilisant Zigbee et Bluetooth Low-Power n'est que de quelques centaines de mètres au maximum. Bien qu’une variété de technologies à courte portée soient compétitives et bien adaptées aux capteurs basés sur un réseau à l’échelle du voisinage, il s’agit de réseaux fermés qui nécessitent en fin de compte l’utilisation de passerelles pour transmettre les signaux vers le cloud.
Une connexion en nid d'abeille est généralement ajoutée à la fin. La tendance des fournisseurs d'éclairage intelligent est d'utiliser une connectivité en nid d'abeille point à cloud pour fournir une couverture de passerelle ou de capteur à une distance de 5 à 15 km. La technologie Beehive apporte une grande portée de transmission et une grande simplicité ; Il fournit également une mise en réseau prête à l'emploi et un niveau de sécurité plus élevé, selon la communauté Hive.
Neill Young, responsable de l'Internet des objets vertical à la GSMA, un organisme industriel représentant les opérateurs de réseaux mobiles, a déclaré : « Les opérateurs d'action… couvrent toute la zone entière et ne nécessitent donc aucune infrastructure supplémentaire pour connecter les dispositifs d'éclairage urbain et les capteurs. . Dans le spectre sous licence, le réseau nid d'abeilles offre sécurité et fiabilité, ce qui signifie que l'opérateur bénéficie des meilleures conditions, peut répondre à un grand nombre de besoins, une durée de vie de la batterie beaucoup plus longue, un entretien minimal et une longue distance de transmission d'équipements à faible coût.
De toutes les technologies de connectivité disponibles, HONEYCOMB connaîtra la plus forte croissance dans les années à venir, selon ABI. Le buzz autour des réseaux 5G et la ruée pour héberger l’infrastructure 5G ont incité les opérateurs à s’emparer des lampadaires et à remplir de petites unités en nid d’abeilles dans les environnements urbains. Aux États-Unis, Las Vegas et Sacramento déploient des capteurs LTE et 5G, ainsi que des capteurs de ville intelligente, sur les lampadaires par l'intermédiaire des opérateurs AT&T et Verizon. Hong Kong vient de dévoiler un projet visant à installer 400 lampadaires compatibles 5G dans le cadre de son initiative de ville intelligente.
Intégration étroite du matériel
Nielsen a ajouté : « Nordic propose des produits multimodes à courte et longue portée, avec son SoC nRF52840 prenant en charge Bluetooth basse consommation, Bluetooth Mesh et Zigbee, ainsi que Thread et les systèmes propriétaires 2,4 GHz. Le SiP nRF9160 basé sur Honeycomb de Nordic offre à la fois la prise en charge LTE-M et NB-iot. La combinaison des deux technologies apporte des avantages en termes de performances et de coûts.
La séparation de fréquence permet à ces systèmes de coexister, le premier fonctionnant dans la bande sans autorisation de 2,4 GHz et le second fonctionnant partout où se trouve le LTE. Aux fréquences basses et élevées, il existe un compromis entre une couverture de zone plus large et une plus grande capacité de transmission. Mais dans les plates-formes d'éclairage, la technologie sans fil à courte portée est généralement utilisée pour interconnecter les capteurs, la puissance de calcul de pointe est utilisée pour l'observation et l'analyse, et l'IoT en nid d'abeille est utilisée pour renvoyer les données vers le cloud, ainsi que pour le contrôle des capteurs pour des niveaux de maintenance plus élevés.
Jusqu'à présent, les deux radios courte et longue portée ont été ajoutées séparément, et non intégrées dans la même puce de silicium. Dans certains cas, les composants sont séparés car les pannes de l'éclairage, du capteur et de la radio sont toutes différentes. Cependant, l’intégration de deux radios dans un système unique se traduira par une intégration technologique plus étroite et une réduction des coûts d’acquisition, qui sont des considérations clés pour les villes intelligentes.
Nordic pense que le marché évolue dans cette direction. La société a intégré les technologies de connectivité IoT sans fil à courte portée et en nid d'abeille dans le matériel et les logiciels au niveau du développeur afin que les fabricants de solutions puissent exécuter la paire simultanément dans des applications de test. La carte DK de Nordic pour nRF9160 SiP a été conçue pour que les développeurs « fassent fonctionner leurs applications Honeycomb IoT » ; Nordic Thingy:91 a été décrit comme une « passerelle prête à l'emploi à part entière » qui peut être utilisée comme plate-forme de prototypage prête à l'emploi ou comme preuve de concept pour les premières conceptions de produits.
Les deux sont dotés d’un SiP nRF9160 multimode en nid d’abeille et d’un SoC nRF52840 multiprotocole à courte portée. Les systèmes embarqués combinant les deux technologies pour les déploiements commerciaux de l’IoT ne sont qu’à « quelques mois » de la commercialisation, selon Nordic.
Nordic Nielsen a déclaré : « une plate-forme d'éclairage urbain intelligent a été mise en place avec toutes ces technologies de connexion ; Le marché sait très clairement comment les combiner, nous avons fourni des solutions aux conseils de développement des fabricants, pour tester leur fonctionnement ensemble. Il est impératif de les combiner en solutions métiers, en un rien de temps.
Heure de publication : 29 mars 2022