LoRaWAN (pour Long Range Wide-area network) est un protocole de communication réseau longue portée et basse consommation conçu pour l’Internet des Objets (IoT). Il permet de connecter des milliers de capteurs sur plusieurs kilomètres, avec une autonomie pouvant atteindre jusqu’à 10 ans selon les usages. Grâce à ces atouts, le LoRaWAN s’est imposé comme une technologie de référence dans des domaines aussi variés que la smart city, l’industrie, l’agriculture connectée ou encore le bâtiment intelligent.

Qu’est-ce que la technologie LoRaWAN et LoRa ? Définition.

Dans l’univers des technologies associées à l’IoT, on distingue LoRa et LoRaWAN, deux notions complémentaires.

LoRa (pour Long Range) est une technologie de modulation radio longue portée, née en France en 2009. Elle utilise notamment la bande de fréquence ISM 868 MHz en Europe. Sa particularité est de transmettre les signaux sur une large bande spectrale, ce qui améliore la robustesse des communications face aux interférences.

LoRaWAN, de son côté, est une spécification réseau ouverte qui s’appuie sur la couche radio LoRa. Elle définit les règles de communication entre les objets connectés, les passerelles, le serveur réseau et les applications métiers. La spécification LoRaWAN, reconnue comme norme internationale par l’Union internationale des télécommunications ou UIT, est publiée et maintenue par la LoRa Alliance, qui en définit l’architecture de réseau étendu à faible puissance (LPWAN).

Quelle est la portée du réseau LoRa (ou LoRaWAN) ?

La portée du réseau LoRaWAN dépend de plusieurs facteurs : environnement, densité urbaine, qualité des antennes, obstacles et paramètres radio. Parmi eux, le spreading factor, ou facteur d’étalement, joue un rôle central.

Plus le spreading factor est élevé :

plus la portée augmente ;
plus le débit diminue ;
plus la durée d’émission est longue, ce qui peut davantage solliciter la batterie.

Ce mécanisme permet d’adapter les communications selon les contraintes de terrain, tout en limitant le nombre de relais nécessaires. Résultat : les déploiements peuvent être plus simples et souvent moins coûteux que certaines alternatives cellulaires pour les usages à faibles volumes de données.

Quelle est la différence entre LoRa et LoRaWAN ?

Il ne faut pas opposer la technologie LoRa et le protocole LoRaWAN, car ils remplissent deux fonctions différentes et complémentaires :

LoRa correspond à la couche radio : elle assure la modulation et la transmission du signal sur de longues distances, avec un faible débit et une faible consommation énergétique.
LoRaWAN correspond au protocole réseau : il organise les échanges entre les objets, les passerelles, le serveur réseau et les serveurs applicatifs.

En résumé : LoRa transporte le signal, LoRaWAN en définit les règles de communication.

Comment fonctionne le protocole LoRaWAN ?

Contrairement aux réseaux mobiles comme la 4G ou la 5G, ou encore au WiFi, LoRaWAN n’est pas conçu pour transporter de grands volumes de données. Il est optimisé pour l’envoi de petits paquets de données sur de longues distances, avec une consommation énergétique très réduite.

Cette efficacité énergétique permet à certains équipements de fonctionner pendant plusieurs années sans remplacement de la batterie. LoRaWAN présente également de bonnes capacités de pénétration dans les bâtiments, les sous-sols ou d’autres environnements difficiles d’accès, ce qui le rend particulièrement pertinent pour les usages Machine-to-Machine (M2M).

Les cas d’usage sont nombreux :

relevé de compteurs d’eau ou d’énergie ;
capteurs agricoles ;
détection de fuite ;
surveillance de la qualité de l’air ;
maintenance préventive industrielle ;
gestion intelligente de l’éclairage ou de la signalisation en ville.

LoRaWAN permet aussi des échanges bidirectionnels. Il est donc possible non seulement de remonter des informations depuis les capteurs, mais aussi d’envoyer des commandes vers les équipements connectés.

LoRaWan et les réseaux LPWAN

LoRaWAN appartient à la famille des LPWAN (pour Low Power Wide Area Network). Ces réseaux se caractérisent par une longue portée du signal et une faible consommation d’énergie. Il existe plusieurs solutions LPWAN, comme Sigfox, NB-IoT ou LTE-M, chacune répondant à des besoins spécifiques.

LoRaWAN se distingue notamment par sa souplesse de déploiement. Il peut être mis en œuvre :

en réseau public, via l’infrastructure d’un opérateur ;
en réseau privé, à l’échelle d’un site ou d’une entreprise.

LoRaWan privé et public

Le déploiement d’un réseau LoRaWAN privé consiste à installer une ou plusieurs passerelles LoRaWAN (ou gateway) reliées à Internet, par exemple via Ethernet, WiFi, 4G ou 5G. Cette approche permet de couvrir un site industriel, un campus, un bâtiment ou une zone logistique.

Son principal avantage est d’offrir une maîtrise complète de l’infrastructure et des données. En contrepartie, les coûts de déploiement, d’exploitation et de maintenance restent à la charge de l’entreprise.

Le réseau LoRaWAN public s’appuie sur l’infrastructure d’un opérateur. Il permet de bénéficier d’une couverture déjà en place, ce qui simplifie et accélère les projets IoT à grande échelle.

Sigfox

Lancée en 2010, Sigfox a été l’une des premières technologies LPWAN à se développer largement. Elle repose sur la technologie UNB (Ultra Narrow Band). Depuis le rachat de la société par UnaBiz en 2022, le réseau Sigfox a été restructuré. Sa disponibilité peut varier selon les pays et les régions. Il est donc important de vérifier la couverture réellement disponible avant d’engager un projet.

NB-IoT

Le NB-IoT (pour Narrowband-IoT) est un standard de communication normalisé en 2016. Il est conçu pour des communications régulières sur de longues distances, avec des débits généralement compris entre quelques dizaines et quelques centaines de Kbit/s selon les conditions radio.

Il convient bien aux objets qui nécessitent des transmissions d’informations plus, comme un compteur communicant envoyant des données toutes les heures. Le NB-IoT utilise une largeur de bande de 180 kHz et peut être déployé dans les bandes LTE existantes, en spectre autonome ou en bande de garde. Sa latence se situe généralement entre 1 et 10 secondes selon la couverture.

LTE-M

Le LTE-M (pour Long Term Evolution for Machines) s’appuie sur le réseau 4G des opérateurs. Il offre des échanges bidirectionnels et des performances adaptées à des objets connectés nécessitant davantage de réactivité ou de mobilité. Sa portée varie selon l’environnement et l’infrastructure disponible : de l’ordre de 1 à 5 kms en zone urbaine, et jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres en zone rurale dans certains cas.

Le LTE-M fonctionne sur les bandes de fréquences LTE utilisées par les opérateurs, notamment le 800 MHz, apprécié pour sa bonne pénétration à l’intérieur des bâtiments.

Sécurité et architecture du protocole LoRa

Dans l’écosystème IoT, la sécurité constitue un enjeu majeur. LoRaWAN intègre un mécanisme de double chiffrement AES-128 bits, qui protège les communications entre les capteurs, les passerelles, le serveur réseau et les serveurs applicatifs.

Le protocole définit également trois classes d’équipements adaptées à différents besoins en réactivité et en consommation d’énergie :

Classe A : consommation minimale, idéale pour les capteurs autonomes ;
Classe B : compromis entre autonomie et réactivité ;
Classe C : très réactive, mais plus consommatrice d’énergie.

Cette architecture permet d’adapter LoRaWAN à des besoins très variés, depuis la supervision de bâtiments jusqu’aux applications industrielles longue portée.

Ce qu’il faut retenir

LoRaWAN est un protocole réseau LPWAN conçu pour l’IoT qui permet de connecter des capteurs sur plusieurs kilomètres.
Il repose sur deux briques complémentaires : LoRa, la couche radio, et LoRaWAN, le protocole réseau.
LoRaWAN convient à de nombreux cas d’usage : ville intelligente, agriculture, industrie, bâtiment connecté et bien d’autres.
Il peut être déployé en réseau public ou en réseau privé, selon les besoins de couverture, de maîtrise et de sécurité.

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