Les réseaux de télécommunication utilisés par les différentes solutions de géolocalisation
La 2G
Le GSM (Global System for Mobile Communications) est un réseau cellulaire qui permet de transférer des données par radiofréquences au travers d’un réseaux d’antennes relais installées sur le territoire.
Pour faire simple, sa mise en place a permis la transmission de la « Voix » par radiofréquences pour le développement de l’utilisation des premiers téléphones mobiles dans les années 90.
La 2G, deuxième génération de réseau de téléphonie mobile, marque le passage de le la télphonie analogique aux communications numériques. Avec L’avènement de la 2G, nous avons la possiblité d’envoyer les premiers SMS et même les MMS. C’est également le tout début de l’internet mobile. Le débit maximum du GSM est de 9,6 Kbts.
Le GPRS (également appelé 2,5G)
Le Global Packet Radio System (GPRS) est une norme de téléphonie mobile qui fait son apparition au courant de l’année 2000 en complément du GSM (2G) pré-existant.
« G » étant l’abréviation de « Génération », on nomme parfois le GPRS « 2,5G » du fait qu’il soit apparu après la génération de la 2G et avant celle du Edge (2.75G) puis de la 3G (troisième génération).
Le GPRS permet un débit de données plus élevé que la 2G (GSM) et est notamment utilisé dans le cadre d’objets communicants tels que nos balises GPS pour transmettre des données sur le réseau.
Il présente notamment l’intérêt d’offrir une bonne couverture du territoire géographique et une assez bonne pénétration à l’intérieur des bâtiments.
Si le GPRS offre en revanche un débit de données trop lent pour des applications telle que la lecture de vidéos, il reste très amplement suffisant pour la transmission de données légères telles que de simples positions GPS, relevés vitesses, températures ou évènements (ouverture de porte, détection de mouvements, de chutes, de chocs etc.) ou pour la transmission de la « voix ».
3G, 4G et 5G
La troisième génération (3G) apparue en Fance en 2004 puis la quatrième génération (4G) apparue en 2008 et enfin la cinquième génération (5G) en 2017, sont des normes de téléphonie mobile qui offrent un débit de données toujours plus rapide pour répondre à une demande toujours croissante d’échanges de données toujours plus lourdes pour des usages tels que le visionnage de vidéos ou encore d’audio en haute définition.
Ces normes sont également utilisées pour la transmission de données d’objets connectés tels que nos balises GPS et la ceinture GEOSECURE PTI. Nous les utilisons davantage pour bénéficier du maillage d’antennes relais qu’elles utilisent pour couvrir au mieux le territoire géographique que pour leur capacité d’envoi rapide de données lourdes qui reste, d’une certaine manière, inutile pour notre besoin.
Il est possible qu’un jour le GPRS soit amené à disparaître, c’est la raison pour laquelle la quasi-totalité des traceurs GPS proposés par GEOTRACEUR communiquent déjà en 4G (ou en LTEM)
LoRa et Sigfox
LoRa et Sigfox sont des systèmes particulièrement efficients, dans certaines conditions, pour l’IoT (Internet of Things), autrement dit en français pour « les objets connectés ».
Ces réseaux sont efficients pour les objets connectés qui n’ont à transmettre que très peu de données et qui acceptent ainsi un bas débit – de 250 à 11000 bits par seconde pour LoRa, et 100 à 600 bits par seconde pour Sigfox. Notons que plus le débit est élevé, plus la distance de communication possible est réduite. A la plus petite vitesse, LoRa atteint 15km en milieu rural, et 3km en milieu urbain, du côté de Sigfox on annonce 15km.
Les objets connectés fonctionnant généralement sur batterie pour être autonomes, limiter la consommation est cruciale. La technique choisie par ces réseaux est appelée l’UNB ou le « Ultra Narrow Band ». L’UNB fait référence à la largeur de bande de fréquences nécessaires à une communication : pour LoRa c’est 125kHz ou 250kHz, et sous Sigfox 200kHz.
Tous deux fonctionnent en Europe sur la bande dite « 868MHz », dite « libre ». Elle est libre sous contrainte d’une puissance et un rapport cyclique d’émission maximum selon les fréquences précises qui sont pour LoRa et Sigfox 25mW et 1%. Ceci signifie qu’après une émission de 1 seconde, il faut attendre 99 secondes pour émettre le message suivant. Sigfox autorise 140 messages de 12 octets utiles chacune par jour, soit seulement 1680 octets en tout ! C’est simplement parce qu’il faut environ 6 secondes pour transmettre un tel message Sigfox. Ce qui permet un envoi toutes les 600 secondes, ou toutes les 10 minutes. Comme une journée compte 1440 minutes. La limitation de 140 n’est pas une limitation commerciale, mais bien une limitation réglementaire !
LTEM & NB-IoT
Le LTE-M (pour Orange) et NB-IoT (pour SFR) sont 2 technologies proches qui fonctionnent via la 4G et qui devraient progressivement remplacer le GPRS, la 2G et la 3G, dans les prochaines années, notamment pour la communication des objets connectés (IoT) mais également pour la VOIX en zones rurales qui seraient actuellement encore mal couvertes par la 2G.
Ces technologies sont à considérer comme l’une des briques du déploiement de la 5G. Utilisant le vaste maillage des antennes relais GSM des opérateurs Orange et SFR, et utilisant des fréquences plus basses à 800 MHz (et dites « LPWA » pour Low Power Wide Area) elles permettent, à l’instar de Sigfox et NB-IoT, de communiquer sur des longues distances et donc de couvrir quasiment l’intégralité du territoire géographique français, de mieux couvrir des zones difficiles d’accès (indoor et sous-sols) et d’être peu gourmandes en énergie (autonomie accrue des objets connectés et/ou réduction de leur poids et de leur taille). Elles permettent en outre de porter la « VOIX » en plus de la data.
Nous utilisons désormais le LTE-M dans la plupart des balises GPS de notre gamme, en sus du GPRS (donc les 2 technologies combinées), pour offrir la meilleure couverture possible du territoire et donc le fonctionnement le plus optimal possible.
GSM-GPRS multi-opérateurs ? Zones GSM Blanches ?
L’ARCEP indique une couverture GSM de 97,5% du territoire géographique (et 99,5% de la population). Les 2,5% du territoire géographique non couverts sont principalement situés en haute montagne ou dans quelques zones qui tendent chaque jour à se raréfier.
Le GSM-GPRS est aujourd’hui la technologie RF qui nous semble de loin la plus adaptée pour un traceur GPS, la plus fiable et la plus déployée en termes de maillage d’antennes en France (et dans le monde). C’est la technologie actuellement disponible qui donne les meilleures garanties de délivrance d’un message d’alerte dans un temps très court, quelle que soit la distance et quel que soient les obstacles physiques / géographiques.
Si certaines zones sont considérées comme “zones GSM blanches”, celles-ci restent objectivement rares et assez bien connues et facilement vérifiables comparées à toutes les autres technologies décrites précédemment et disponibles sur le marché des balises GPS et du DATI.
Nos traceurs GPS utilisent une carte SIM multi-opérateurs “active” qui module automatiquement sur les 4 opérateurs “ORANGE-SFR-BOUYGUES-FREE” (pour l’exemple de la France) pour une couverture optimale.
Le GPRS (2.5G) pour Global Packet Radio System, ne nécessite que peu de ressources GSM pour fonctionner : il est ainsi des endroits où vous ne pouvez pas passer d’appel vocal mais où vous captez pourtant le réseau GPRS. Les zones totalement blanches où aucun des 4 opérateurs n’est présent en GPRS existent mais sont de plus en plus rares.
Il est important de comprendre que toute zone GSM considérée comme “blanche” est en réalité bordée ou ponctuée de zones qui ne le sont pas. Ainsi, sauf cas particuliers, dans ces zones de réception GSM difficiles et erratiques, une balise GPS “mobile” ne passera qu’une partie de sa journée hors couverture réseau… en tout cas beaucoup moins de temps qu’avec les technologies évoquées précédemment. Dans ces « zones blanches » il est néanmoins recommandé, dans un souci de réellement protéger le travailleur en toute circonstance, d’étudier des solutions plus adaptées qui sont éventuellement plus onéreuses. Cela peut passer par une solution multi-bandes, et notamment un dispositif proposant à la fois le GSM/GPRS, et une ou plusieurs des autres bandes de fréquences précitées – le VHF ou LoRa ou Sigfox – éventuellement lié à une borne locale connectée par un réseau internet câblé.