BE1023428B1

BE1023428B1 - Solar powered gateway for LPWAN network

Info

Publication number: BE1023428B1
Application number: BE2015/5842A
Authority: BE
Inventors: Henri Crohas
Original assignee: Henri Crohas
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2017-03-17
Also published as: WO2017108747A1

Abstract

Dispositif autonome du point de vue de son alimentation électrique adapté pour échanger des données avec une pluralité d’objets connectables au moyen d’un premier réseau radiofréquence LPWAN (Low-Power Wide-Area Network), et pour échanger des données avec une station de base au moyen d’un second réseau radiofréquence WWAN (Wireless Wide-Area Network), ledit dispositif comprenant : un panneau photovoltaïque assurant l’alimentation électrique du dispositif et une passerelle comprenant : un modem LPWAN assurant la connexion entre les objets connectables et ladite passerelle, et un modem WWAN assurant la connexion entre ladite passerelle et la station de base.Autonomous device from the point of view of its power supply adapted to exchange data with a plurality of connectable objects by means of a first LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) radio-frequency network, and to exchange data with a station. base by means of a second radio frequency WWAN (Wireless Wide-Area Network), said device comprising: a photovoltaic panel providing the power supply to the device and a gateway comprising: an LPWAN modem providing the connection between the connectable objects and said gateway , and a WWAN modem providing the connection between said gateway and the base station.

Description

Passerelle à alimentation solaire pour réseau LPWAN Domaine technique [0001] L’invention se rapporte à un dispositif assurant la liaison entre des objets connectés à un premier réseau radiofréquence étendu de type LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) et une station de base d’un second réseau radiofréquence étendu ou WWAN (Wireless Wide-Area Network), également connu sous le nom de réseau cellulaire mobile. Plus précisément, l’invention se rapporte à un dispositif autonome du point de vue de son alimentation électrique.The invention relates to a device providing the connection between objects connected to a first LPWAN (Low-Power Wide Area Area Network) extended radiofrequency network and a base station. a second extended radio-frequency network or WWAN (Wireless Wide-Area Network), also known as a mobile cellular network. More specifically, the invention relates to an autonomous device from the point of view of its power supply.

Etat de la technique [0002] On connaît des dispositifs qui assurent une connexion entre un objet connectable et un serveur central via une passerelle d’un réseau sans fil reliée à l’internet. On peut citer, par exemple, les passerelles WiFi, Bluetooth, Zigbee, Z-Wave, GPRS, 3G/4G, etc, qui sont, soit reliées directement à l’internet soit par l’intermédiaire d’un réseau local (LAN : Local Area Network) ou d’un réseau étendu (WAN : Wide-Area Network). Parmi ces dispositifs, certains peuvent être autonomes en énergie, leur approvisionnement électrique étant assuré, par exemple, par un panneau photovoltaïque. La demande de brevet CN104792354 décrit un tel système. Dans cet exemple, l’invention consiste en un système de surveillance à distance d’un environnement forestier. Le système comprend des capteurs connectés en radiofréquence via la technologie ZigBee à une passerelle. La passerelle transfère les messages des capteurs vers un serveur central via le réseau étendu de type WWAN utilisant le protocole GPRS (General Packet Radio Service également dénommé 2G). Cette passerelle et, éventuellement, les capteurs sont alimentés par des panneaux photovoltaïques. Un tel système présente cependant un problème lié au protocole ZigBee utilisé. Ce protocole n’est utilisable qu’à courte distance (~100m maximum en théorie), typiquement quelques mètres à quelques dizaines de mètres. Les objets connectables doivent donc se trouver à proximité de la passerelle, ce qui limite l’utilisation d’un tel réseau. Pour augmenter la portée du réseau, on peut soit augmenter fortement le nombre de passerelles, ce qui est difficile en termes de coût et de mise en oeuvre, soit utiliser la faculté des réseaux Zigbee d’être déployés en maille (« mesh » en anglais). Dans ce type de réseau en maille, un objet connecté peut, potentiellement, servir de relais entre un autre objet situé hors de portée de la passerelle et la passerelle. Ce genre de réseaux présente divers désavantages : risque de rupture du maillage et de la communication si un objet est défaillant, surconsommation électrique des objets servant de relais limitant leur autonomie sur batterie, latence dans les transmissions, portée somme toute limitée à quelques retransmissions successives, engorgement des communications au niveau des objets relais, plus grande complexité des protocoles de communication. En conclusion, les réseaux ZigBee restent des réseaux à courte portée qui peuvent difficilement être classés parmi les réseaux étendus WWAN.STATE OF THE ART [0002] Devices are known that provide a connection between a connectable object and a central server via a gateway of a wireless network connected to the Internet. Examples include WiFi, Bluetooth, Zigbee, Z-Wave, GPRS, 3G / 4G gateways, etc. which are either connected directly to the internet or via a local area network (LAN: Local Area Network) or Wide Area Network (WAN). Among these devices, some may be autonomous in energy, their power supply being ensured, for example, by a photovoltaic panel. Patent application CN104792354 describes such a system. In this example, the invention consists of a remote monitoring system of a forest environment. The system includes sensors connected radiofrequency via ZigBee technology to a gateway. The gateway transfers the messages from the sensors to a central server via the WWAN type wide area network using the General Packet Radio Service (GPRS) protocol, also known as 2G. This gateway and, optionally, the sensors are powered by photovoltaic panels. Such a system however has a problem related to the ZigBee protocol used. This protocol is usable only at a short distance (~ 100m maximum in theory), typically a few meters to a few tens of meters. The connectable objects must therefore be close to the gateway, which limits the use of such a network. To increase the reach of the network, one can either increase the number of gateways significantly, which is difficult in terms of cost and implementation, or use the ability of Zigbee networks to be deployed in mesh. ). In this type of mesh network, a connected object can, potentially, serve as a relay between another object located out of range of the gateway and the gateway. This kind of networks has various disadvantages: risk of breaking the mesh and communication if an object is faulty, over-consumption of the relay objects limiting their autonomy on battery, latency in the transmissions, scope is limited to a few retransmissions, congestion of communications at the level of relay objects, greater complexity of communication protocols. In conclusion, ZigBee networks remain short-range networks that can hardly be classified as WWAN wide area networks.

[0003] Un autre type de réseau est Wi-Fi qui est également un réseau à courte portée (~300m maximum en théorie, quelques dizaines de mètres en pratique) et de plus grande puissance (~100mW de puissance d’émission) mais ce type de réseau en étoile présente les mêmes problèmes de portée étendue qu’un réseau en « mesh » comme ZigBee et ne peut pas plus prétendre à constituer un réseau étendu de type WWAN que sont par ailleurs les réseaux de type GSM, CDMA, 2G, 3G ou 4G. Un tel réseau présente aussi un problème de consommation électrique qui rend difficile voire impossible l’alimentation par un panneau photovoltaïque de taille raisonnable (inférieure à 1/4 m2).Another type of network is Wi-Fi which is also a short-range network (~ 300m maximum in theory, a few tens of meters in practice) and higher power (~ 100mW of transmission power) but this type of star network has the same problems of extended scope as a mesh network like ZigBee and can no more pretend to constitute a WWAN type wide area network that are also networks of GSM, CDMA, 2G type, 3G or 4G. Such a network also has a power consumption problem that makes it difficult or impossible to power a photovoltaic panel of reasonable size (less than 1/4 m2).

[0004] Enfin, les réseaux GSM sont des réseaux cellulaires étendus sans fil (WWAN), à longue portée (jusqu’à une dizaine de kilomètres en espace dégagé mais réduite à quelques centaines de mètres en espace urbain dense) et à relativement forte puissance (jusqu’à 40 W de puissance d’émission pour les antennes des stations de base présentant les plus longues portées et typiquement jusqu’à 2 Wdu point de vue des terminaux) et présente donc aussi un problème de consommation électrique qui rend impossible l’alimentation d’une station de base (ou passerelle) par un panneau photovoltaïque de taille raisonnable (inférieure au % m2).[0004] Finally, GSM networks are extended wireless (WWAN) cellular networks, with long range (up to ten kilometers in open space but reduced to a few hundred meters in dense urban space) and relatively high power. (up to 40 W of transmission power for the antennas of the base stations with the longest ranges and typically up to 2 W from the point of view of the terminals) and thus also presents a problem of electrical consumption which makes impossible the powering a base station (or gateway) by a photovoltaic panel of reasonable size (less than% m2).

[0005] Une solution pour pouvoir couvrir une grande zone en consommant peu d’énergie réside dans les réseaux « Low-Power Wide-AreaA solution to cover a large area consuming little energy lies in networks "Low-Power Wide-Area

Network » (LPWAN) qui sont des réseaux radiofréquence étendus à basse puissance, longue portée et configurés en étoile. Les technologies de transmission radiofréquence supportant ces réseaux sont principalement développés par LoRa (https://www.lora-alliance.org/, par exemple la puce décrite dans la demande de brevet EP2763321A1), SigFox (http://www.sigfox.com/fr/, par exemple la demande de brevet WO2014/037665A1) et NB-loT (Narrowband Internet of the Things) dans le cadre du 3GPP (http://www.3gpp.org/). La portée des réseaux LPWAN est d’une dizaine de kilomètres en terrain dégagé et sensiblement supérieure à la portée des réseaux mobiles GSM ou CDMA. En revanche, le taux de transfert des données au niveau de la couche physique (couche la plus basse du modèle OSI) est très fortement réduit, typiquement de l’ordre de 1 kbit/s voire même jusqu’à 100 bits/s dans le but de réduire la puissance d’émission tout en conservant une grande portée. La puissance radiofréquence émise par les passerelles LPWAN ainsi que les objets connectés qui y sont rattachés sont généralement de l’ordre de 10 à 25 mW, pouvant aller jusqu’à 500 mW en Europe et 1 W aux Etats Unis dans quelques cas exceptionnels dûment encadrés par les normes relatives aux émissions dans les bandes de fréquence publiques, dites bandes ISM.Network "(LPWAN), which are extended low power, long range radio networks configured in a star configuration. The radiofrequency transmission technologies supporting these networks are mainly developed by LoRa (https://www.lora-alliance.org/, for example the chip described in the patent application EP2763321A1), SigFox (http: //www.sigfox. com / en /, for example patent application WO2014 / 037665A1) and NB-loT (Narrowband Internet of Things) in the context of 3GPP (http://www.3gpp.org/). The range of LPWAN networks is about ten kilometers in open terrain and is significantly greater than the range of GSM or CDMA mobile networks. On the other hand, the data transfer rate at the level of the physical layer (the lowest layer of the OSI model) is very greatly reduced, typically of the order of 1 kbit / s or even up to 100 bits / s in the aim to reduce the power of emission while maintaining a great range. The radiofrequency power emitted by the LPWAN gateways as well as the related connected objects are generally of the order of 10 to 25 mW, up to 500 mW in Europe and 1 W in the United States in exceptional cases duly supervised by the standards for emissions in the public frequency bands, called ISM bands.

[0006] Néanmoins, les technologies actuelles des réseaux LPWAN souffrent de plusieurs problèmes. Les passerelles sont conçues comme des stations de base GSM du type à poser sur un toit (roof-top) ou au sommet d’une tour ou mât hertzien et sont conçues pour écouter un nombre important d’objets connectables simultanément. Par exemple, la technologie SigFox consiste principalement en l’écoute d’un canal de fréquence dans lequel des objets connectables émettent des messages chacun sur un sous-canal en bande très étroite UNB (Ultra-Narrow Band). Les passerelles SigFox doivent donc scanner un canal de fréquence relativement large à la recherche de signaux UNB transportant les messages des objets connectables. Les passerelles sont capables de recevoir et traiter de nombreux messages simultanément. Le protocole LoRa quant à lui repose sur une méthode de transmission par étalement de spectre et consiste en l’écoute de plusieurs canaux de fréquence étroits sur lesquels les objets connectables émettent avec des taux d’étalement de spectre variables en fonction de la distance entre l’objet et la passerelle. Les passerelles LoRa doivent scanner chacun des canaux ouverts, typiquement 8, dans chacun des différents facteurs d’étalement de spectre (typiquement 8) afin de recevoir et traiter de nombreux messages simultanément, typiquement jusqu’à 64 (8 canaux et 8 facteurs d’étalement dans chaque canal). D’autres protocoles LPWAN existent ou sont à l’étude, reposant sur diverses combinaisons de méthodes de transmission en UNB ou étalement de spectre, tels que le protocole NB-loT récemment proposé pour normalisation dans le cadre de l’organisme de normalisation 3GPP qui vise à utiliser les stations de base GSM de dernière génération, offrant des possibilités de SDR (Software Defined Radio).However, the current LPWAN network technologies suffer from several problems. The gateways are designed as roof-top type GSM base stations or at the top of a tower or radio mast and are designed to listen to a large number of connectable objects simultaneously. For example, SigFox technology consists mainly of listening to a frequency channel in which connectable objects emit messages each on a narrow-band UNB (Ultra-Narrow Band) subchannel. SigFox gateways must therefore scan a relatively wide frequency channel for the search for UNB signals carrying messages from connectable objects. Gateways are able to receive and process many messages simultaneously. The LoRa protocol relies on a method of spread spectrum transmission and consists of listening to several narrow frequency channels on which the connectable objects emit at variable spreading rates as a function of the distance between them. object and the gateway. The LoRa gateways must scan each of the open channels, typically 8, in each of the different spread spectrum factors (typically 8) in order to receive and process many messages simultaneously, typically up to 64 (8 channels and 8 factors). spreading in each channel). Other LPWAN protocols exist or are under study, based on various combinations of UNB or spread spectrum methods, such as the recently proposed NB-loT protocol for standardization under the 3GPP standardization body. aims to use the latest generation of GSM base stations, offering SDR (Software Defined Radio) capabilities.

[0007] Les passerelles de ces trois systèmes nécessitent donc une unité de traitement du signal relativement puissante pour traiter les signaux correspondant à de nombreuses connexions reçues simultanément (jusqu’à 64 connexions simultanées présentement dans le cas des passerelles LoRaWAN). Ces unités de traitement du signal augmentent fortement la consommation électrique des passerelles rendant impossible leur alimentation par un panneau photovoltaïque de taille raisonnable (inférieure au % m2).The gateways of these three systems therefore require a relatively powerful signal processing unit to process the signals corresponding to many connections received simultaneously (up to 64 simultaneous connections currently in the case of LoRaWAN gateways). These signal processing units greatly increase the power consumption of the gateways making it impossible to power them by a photovoltaic panel of reasonable size (less than% m2).

[0008] En conclusion, les réseaux du type ZigBee souffrent d’une faible portée, les réseaux du type Wi-Fi souffrent d’une faible portée combinée à une plus grande consommation électrique et les réseaux du type GSM souffrent d’une trop grande consommation électrique relativement à leur portée. Les réseaux LPWAN sont une bonne alternative mais les passerelles actuelles consomment également trop d’électricité. Cependant, il existe des besoins pour couvrir des zones étendues, comme des quartiers, des villes ou des pays, (à partir de passerelles de portée d’un rayon de l’ordre du kilomètre en ville, et plus en campagne), supportant de nombreux objets connectables LPWAN reliées localement à une passerelle. Ces objets consomment très peu d’électricité et peuvent en conséquence être alimentés à partir d’une pile standard (type bouton, AA, AAA...) avec une durée de vie jusqu’à quelques années. De plus, il y a un besoin pour des passerelles installables n’importe où, facilement, sans alimentation électrique ni connexion filaire (Ethernet, DSL, fibre optique...). Résumé de l’invention [0009] Selon un premier aspect, l’invention se rapporte à un dispositif autonome du point de vue de son alimentation électrique adapté pour échanger des données avec une pluralité d’objets connectables au moyen d’un premier réseau radiofréquence basse puissance, longue portée et en étoile de type LPWAN (Low-Power Wide-Area Network), et pour échanger des données correspondantes avec une station de base au moyen d’un second réseau radiofréquence cellulaire étendu sans fil WWAN (Wireless Wide-Area Network). Le dispositif comprend une passerelle qui elle-même comprend un modem adapté au premier réseau radiofréquence assurant la connexion entre les objets connectables et ladite passerelle base à travers le premier réseau radiofréquence, et un modem WWAN assurant la connexion entre ladite passerelle et la station de base à travers le second réseau radiofréquence. Le dispositif comprend également un panneau photovoltaïque assurant l’alimentation électrique du dispositif.In conclusion, ZigBee type networks suffer from a short range, networks of the Wi-Fi type suffer from a short range combined with greater power consumption and networks of the GSM type suffer from too much power consumption relative to their range. LPWAN networks are a good alternative but the current gateways also consume too much electricity. However, there are needs to cover large areas, such as neighborhoods, cities or countries, (from walk-through bridges of the order of a kilometer in the city, and more in the countryside), supporting many LPWAN connectable objects connected locally to a gateway. These objects consume very little electricity and can therefore be powered from a standard battery (button type, AA, AAA ...) with a lifetime of up to a few years. In addition, there is a need for gateways installable anywhere, easily, without power or wired connection (Ethernet, DSL, fiber optics ...). SUMMARY OF THE INVENTION [0009] According to a first aspect, the invention relates to an autonomous device from the point of view of its power supply adapted to exchange data with a plurality of connectable objects by means of a first radio frequency network. low-power Wide-Area Network (LPWAN), low-power, long-range, and corresponding data to exchange data with a base station using a second wireless wide-area wireless radio-frequency (WWAN) network Network). The device comprises a gateway which itself comprises a modem adapted to the first radiofrequency network providing the connection between the connectable objects and said base gateway through the first radio frequency network, and a WWAN modem providing the connection between said gateway and the base station. through the second radio frequency network. The device also comprises a photovoltaic panel ensuring the power supply of the device.

Un des buts de ce dispositif est d’être facilement installâmes n’importe où, sans alimentation électrique ni connexion filaire (Ethernet, DSL, fibre optique...). En effet, le dispositif utilise, d’une part, un réseau LPWAN très peu gourmand en électricité et d’autre part un réseau WWAN qui, du point de vue de l’émetteur, demande une alimentation électrique suffisamment raisonnable que pour que le dispositif puisse être alimenté par un panneau photovoltaïque de taille raisonnable (inférieure au 1/4 m2). De plus, le dispositif ne nécessite pas de compétence technique particulière pour son installation puisqu’il suffit de le poser ou de le fixer là où on le désire.One of the goals of this device is to be easily installed anywhere, without power supply or wired connection (Ethernet, DSL, fiber optics ...). Indeed, the device uses, on the one hand, a LPWAN network that is very low in electricity consumption and, on the other hand, a WWAN network which, from the transmitter's point of view, requires a sufficiently reasonable power supply for the device can be powered by a photovoltaic panel of reasonable size (less than 1/4 m2). In addition, the device does not require special technical skill for its installation since it is sufficient to ask or fix where desired.

[0010] De préférence, la surface du panneau photovoltaïque est inférieure à 0,6 m2, de préférence inférieure à 0,3 m2, ou encore de manière encore plus préférée inférieure à 0,2 m2.Preferably, the surface of the photovoltaic panel is less than 0.6 m2, preferably less than 0.3 m2, or even more preferably less than 0.2 m2.

[0011] De préférence, le modem WWAN est un modem du type : GSM (1G), GPRS (2G), EDGE (2.5G), CDMA (3G), UMTS (3G), LTE (4G), de préférence le modem WWAN est un modem GPRS.[0011] Preferably, the WWAN modem is a modem of the type: GSM (1G), GPRS (2G), EDGE (2.5G), CDMA (3G), UMTS (3G), LTE (4G), preferably the modem. WWAN is a GPRS modem.

Le réseau WWAN et le modem WWAN correspondant sont idéalement du type GPRS (General Packet Radio Service) car ce protocole de téléphonie mobile permet la transmission par paquets adaptée à la transmission de données et il reste relativement peu coûteux en énergie par rapport aux protocoles plus récents de 3G et 4G, les ressources électriques n’étant utilisées que lorsqu’une transmission est réellement effective.The WWAN network and the corresponding WWAN modem are ideally of the General Packet Radio Service (GPRS) type because this mobile telephony protocol allows the packet transmission adapted to the data transmission and it remains relatively inexpensive in energy compared to the more recent protocols. 3G and 4G, electrical resources being used only when a transmission is actually effective.

[0012] De préférence, la portée maximum du premier réseau radiofréquence est, en terrain dégagé, au minimum de 1 km, de préférence au minimum de 5 km, de manière encore plus préférée au minimum de 10 km.Preferably, the maximum range of the first radio frequency network is, in open terrain, at least 1 km, preferably at least 5 km, even more preferably at least 10 km.

Cette caractéristique est liée au type de réseau (LPWAN) utilisé et permet de réduire le nombre de passerelles à installer, ce qui facilite indirectement leur installation.This feature is related to the type of network (LPWAN) used and reduces the number of gateways to install, which indirectly facilitates their installation.

[0013] De préférence, le modem adapté au premier radiofréquence est configuré pour que le taux de transfert du premier réseau radiofréquence au niveau de la couche physique (PHY) soit au maximum de 5 kbits/s, de préférence au maximum de 1 kbit/s, de manière encore plus préférée au maximum de 500 bits/s lorsqu’il émet à sa portée maximum. A nouveau, cette caractéristique est liée au type de réseau (LPWAN) utilisé. Ce faible taux de transfert permet de garantir un puissance d’émission faible et donc de garantir une consommation électrique faible.Preferably, the modem adapted to the first radio frequency is configured so that the transfer rate of the first radio frequency network at the level of the physical layer (PHY) is at most 5 kbits / s, preferably at most 1 kbit / s. s, even more preferably at a maximum of 500 bits / s when transmitting at its maximum range. Again, this characteristic is related to the type of network (LPWAN) used. This low transfer rate makes it possible to guarantee a low transmission power and thus to guarantee a low power consumption.

[0014] De préférence, la passerelle est configurée pour émettre sur le premier réseau radiofréquence avec une puissance d’émission maximum inférieure ou égale à 1 W, de préférence inférieure ou égale à 500 mW, de manière encore plus préférée inférieure ou égale à 100 mW.Preferably, the gateway is configured to transmit on the first radio frequency network with a maximum transmission power less than or equal to 1 W, preferably less than or equal to 500 mW, even more preferably less than or equal to 100. mW.

[0015] De préférence, la passerelle est configurée pour limiter sa consommation électrique en communiquant simultanément avec les objets connectables via un nombre de canaux de communication inférieur ou égal à 8, de préférence inférieur ou égal à 3, de manière encore plus préférée égal à 1, chaque canal présentant une fréquence centrale et une largeur de bande.Preferably, the gateway is configured to limit its power consumption by simultaneously communicating with the connectable objects via a number of communication channels less than or equal to 8, preferably less than or equal to 3, even more preferably equal to 1, each channel having a center frequency and a bandwidth.

[0016] De préférence, les objets connectables sont configurés pour envoyer des messages à la passerelle et la passerelle est configurée pour recevoir et traiter simultanément un nombre de messages inférieur ou égal à 64, de préférence inférieur ou égal à 8, de manière encore plus préférée égal à 1. L’utilisation d’un nombre restreint de canaux de communication simultané et d’un nombre restreint de message reçus et traités simultanément permet de réduire la puissance consommée par le modem et par un microcontrôleur chargé de traiter les signaux.Preferably, the connectable objects are configured to send messages to the gateway and the gateway is configured to simultaneously receive and process a number of messages less than or equal to 64, preferably less than or equal to 8, even more The use of a limited number of simultaneous communication channels and a small number of messages received and processed simultaneously makes it possible to reduce the power consumed by the modem and by a microcontroller responsible for processing the signals.

[0017] De préférence, la passerelle est configurée pour limiter sa consommation électrique en organisant les communications avec les objets connectables via l’émission périodique ou quasi-périodique de messages balises sur un canal, appelé canal balise, ledit canal présentant une fréquence centrale et une largeur de bande, lesdits messages balises comprenant chacun : i. une indication d’au moins une fenêtre temporelle pour échanger au moins un message ; ii. et/ou une indication d’au moins un canal différent du canal balise pour échanger au moins un message. L’organisation temporelle des communications permet de limiter les collisions de messages. Ces collisions induisent des transmissions corrompues entre les objets connectables et la passerelle et donc le cas échéant des retransmissions. Ces transmissions corrompues sont néanmoins traitées inutilement par le modem LPWAN et/ou le microcontrôleur de la passerelle. La transmission devra donc être traitée au moins deux fois (une ou plusieurs fois corrompues et une fois correcte) ce qui est coûteux en énergie électrique. L’organisation du temps par la passerelle via un message balise permet également de limiter le nombre de canaux/messages à scanner et à traiter simultanément ce qui réduit la consommation électrique.Preferably, the gateway is configured to limit its power consumption by organizing communications with the connectable objects via the periodic or quasi-periodic transmission of beacon messages on a channel, called beacon channel, said channel having a central frequency and a bandwidth, said tag messages each comprising: i. an indication of at least one time window for exchanging at least one message; ii. and / or an indication of at least one channel different from the beacon channel for exchanging at least one message. The temporal organization of the communications makes it possible to limit the collisions of messages. These collisions induce corrupt transmissions between the connectable objects and the gateway and, as the case may be, retransmissions. These corrupted transmissions are however unnecessarily processed by the LPWAN modem and / or the gateway's microcontroller. The transmission must therefore be treated at least twice (once or more times corrupted and once correct) which is expensive in electrical energy. The organization of time by the gateway via a beacon message also limits the number of channels / messages to be scanned and processed simultaneously which reduces the power consumption.

[0018] De préférence, la passerelle comprend une mémoire pour stocker des messages reçus depuis des objets connectables et dans lequel la passerelle est configurée pour transmettre à la station de base les messages stockés après un intervalle de temps, et configurée pour transmettre immédiatement un message si celui-ci a un caractère prioritaire.Preferably, the gateway comprises a memory for storing messages received from connectable objects and wherein the gateway is configured to transmit to the base station the messages stored after a time interval, and configured to immediately transmit a message if it has a priority character.

[0019] De préférence, l’intervalle de temps est d’une durée comprise entre 1 et 60s, de préférence entre 3 et 15s, de manière encore plus préférée entre 4 et 6s.Preferably, the time interval is of a duration between 1 and 60s, preferably between 3 and 15s, even more preferably between 4 and 6s.

Le modem WWAN étant le composant du dispositif qui consomme le plus d’électricité (environ 4 fois plus que le modem LPWAN), il est donc très utile de l’activer le moins possible. De plus, le taux de transfert du modem WWAN est de l’ordre de 100 fois plus élevé que le taux de transfert du modem LPWAN. Il n’est donc pas nécessaire de transférer immédiatement chaque message reçu du réseau LPWAN. L’utilisation d’une mémoire de stockage permet de réduire l’utilisation du modem WWAN et donc de réduire la consommation électrique.Since the WWAN modem is the component of the device that consumes the most electricity (about 4 times more than the LPWAN modem), it is therefore very useful to activate it as little as possible. In addition, the transfer rate of the WWAN modem is of the order of 100 times higher than the transfer rate of the LPWAN modem. It is therefore not necessary to immediately transfer each message received from the LPWAN network. Using a storage memory reduces the use of the WWAN modem and thus reduces power consumption.

[0020] De préférence, l’énergie consommée par jour par le dispositif selon l’invention est en moyenne inférieure à 48 Wh, de préférence inférieur à 36 Wh, idéalement inférieure à 24 Wh.Preferably, the energy consumed per day by the device according to the invention is on average less than 48 Wh, preferably less than 36 Wh, ideally less than 24 Wh.

[0021] De préférence, le dispositif comprend en outre une batterie alimentée par le panneau photovoltaïque et alimentant le dispositif. De préférence, la batterie est une batterie d’une capacité comprise entre 1 et 50 Ah, de préférence entre 3 et 30 Ah, de manière encore plus préférée entre 5 et 15 Ah. L’utilisation d’une batterie de capacité suffisante permet de stocker l’électricité produite par le panneau photovoltaïque et de la restituer lorsque la production du panneau est nulle, par exemple pendant la nuit, en cas de mauvais temps, si le panneau est recouvert (par de la neige, objet, feuilles mortes).Preferably, the device further comprises a battery powered by the photovoltaic panel and supplying the device. Preferably, the battery is a battery with a capacity of between 1 and 50 Ah, preferably between 3 and 30 Ah, even more preferably between 5 and 15 Ah. The use of a battery of sufficient capacity makes it possible to store the electricity produced by the photovoltaic panel and to restore it when the production of the panel is zero, for example during the night, in case of bad weather, if the panel is covered. (by snow, object, dead leaves).

[0022] De préférence, la passerelle et ses constituants sont compris dans un même boîtier résistant aux intempéries.Preferably, the gateway and its components are included in the same weather-resistant housing.

Le dispositif étant destiné à être installé n’importe où, il est important que ses constituants soient protégés des intempéries et en particulier des précipitations.The device being intended to be installed anywhere, it is important that its constituents are protected from bad weather and in particular precipitation.

[0023] De préférence, les constituants du dispositif sont attachés sur un même support, ledit support étant de préférence un support d’antenne parabolique TV ou un mât.Preferably, the components of the device are attached to the same support, said support preferably being a satellite TV antenna support or a mast.

Ce genre de support est produit en série, à bas coûts et sont facilement installables.This kind of support is mass produced, low cost and easy to install.

[0024] De préférence, les constituants et éléments techniques du dispositif permettent de réduire son coût de fabrication à moins de 100€, de préférence à moins de 50€, de préférence à moins de 35€.Preferably, the components and technical elements of the device can reduce its manufacturing cost to less than 100 €, preferably less than 50 €, preferably less than 35 €.

Cette caractéristique permet de faciliter l’installation et le remplacement éventuel du dispositif car son faible coût simplifie la maintenance (échange standard en cas de panne).This feature facilitates installation and possible replacement of the device because its low cost simplifies maintenance (standard exchange in case of failure).

Brève description des dessins [0025] Ces aspects ainsi que d’autres aspects de l’invention seront clarifiés dans la description détaillée de modes de réalisation particuliers de l’invention, référence étant faite aux dessins des figures, dans lesquelles : - la Fig. 1a montre un exemple de réalisation d’un dispositif selon l’invention ; - la Fig. 1b montre un exemple de réseau dans lequel un dispositif selon l’invention intervient ; - la Fig.2 montre un deuxième exemple de réalisation d’un dispositif selon l’invention ; - la Fig.3 montre un schéma de fonctionnement d’un dispositif selon l’invention ;BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0025] These and other aspects of the invention will be clarified in the detailed description of particular embodiments of the invention, reference being made to the drawings of the figures, in which: FIG. 1a shows an embodiment of a device according to the invention; FIG. 1b shows an example of a network in which a device according to the invention is involved; - Fig.2 shows a second embodiment of a device according to the invention; FIG. 3 shows an operating diagram of a device according to the invention;

Les dessins des figures ne sont pas à l’échelle. Généralement, des éléments semblables sont dénotés par des références semblables dans les figures. La présence de numéros de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative, y compris lorsque ces numéros sont indiqués dans les revendications.The drawings of the figures are not to scale. Generally, similar elements are denoted by similar references in the figures. The presence of reference numbers in the drawings can not be considered as limiting, even when these numbers are indicated in the claims.

Description détaillée de certains modes de réalisation de l’invention [0026] La figure 1a montre un exemple de réalisation d’un dispositif 100 selon l’invention (pour la clarté du schéma toutes les connexions électriques ne sont pas représentées, les connexions représentées le sont sous forme de flèches indiquant le sens des courants d’alimentation électrique). De préférence, le dispositif 100 est autonome du point de vue de son alimentation électrique. Le dispositif 100 comprend: une passerelle 110 et un panneau photovoltaïque 120. De préférence, le dispositif 100 comprend un microcontrôleur 111.DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS OF THE INVENTION [0026] FIG. 1a shows an exemplary embodiment of a device 100 according to the invention (for the sake of clarity of the diagram, all the electrical connections are not shown, the connections represented by FIG. are in the form of arrows indicating the direction of the power supply currents). Preferably, the device 100 is autonomous from the point of view of its power supply. The device 100 comprises: a gateway 110 and a photovoltaic panel 120. Preferably, the device 100 comprises a microcontroller 111.

[0027] La passerelle 110 comprend : un premier modem 130 adapté à un premier réseau radiofréquence 131 (fig. 1b), un second modem 140 adapté à un second réseau radiofréquence 141 (fig. 1b). De préférence, le premier réseau radiofréquence 131 (fig. 1b) est un réseau un réseau basse puissance, longue portée et en étoile de type LPWAN (Low-Power Wide-Area Network). De préférence, le second réseau 141 (fig. 1b) est un réseau cellulaire étendu sans fil WWAN (Wireless Wide-Area Network) et le second modem 140 adapté au second réseau 141 est un modem WWAN.The gateway 110 comprises: a first modem 130 adapted to a first radio frequency network 131 (FIG 1b), a second modem 140 adapted to a second radiofrequency network 141 (Figure 1b). Preferably, the first radiofrequency network 131 (FIG 1b) is a low-power Wide-Area Network (LPWAN) low-power, long-range, and star-shaped network. Preferably, the second network 141 (FIG 1b) is a Wireless Wide-Area Network (WWAN) wireless extended cellular network and the second modem 140 adapted to the second network 141 is a WWAN modem.

[0028] De préférence, la surface du panneau photovoltaïque 120 est inférieure à 0,6 m2, de préférence inférieure à 0,3 m2, ou encore de manière encore plus préférée inférieure à 0,2 m2. Par exemple, un panneau d’une surface de 0,2 m2 peut produire 22W, un panneau de 0,3 m2 peut produire 34W et un panneau de 0,6 m2 peut produire 68W.Preferably, the surface of the photovoltaic panel 120 is less than 0.6 m 2, preferably less than 0.3 m 2, or even more preferably less than 0.2 m 2. For example, a panel with an area of 0.2 m2 can produce 22W, a panel of 0.3 m2 can produce 34W and a panel of 0.6 m2 can produce 68W.

[0029] De préférence, le panneau photovoltaïque 120 peut se présenter sous la forme d’un parallélépipède rectangle rigide et mince (quelques centimètres d’épaisseur). La masse du panneau photovoltaïque 120 est de l’ordre du kilogramme. De préférence, le panneau 120 comprend : des branchements électriques, des fixations, un cadre pour assurer sa rigidité et l’étanchéité. Alternativement, le panneau photovoltaïque 120 à une forme quelconque, de préférence comportant une surface plane. Alternativement, le panneau photovoltaïque 120 peut également comprendre des membranes souples. De préférence, le prix maximum du panneau photovoltaïque 120 est de 1€/Wc. De préférence, sa durée de vie est comprise entre dix et trente ans. De préférence, le panneau photovoltaïque 120 peut comprendre des cellules poly-cristallines ou monocristallines.Preferably, the photovoltaic panel 120 may be in the form of a rectangular parallelepiped rigid and thin (a few centimeters thick). The mass of the photovoltaic panel 120 is of the order of one kilogram. Preferably, the panel 120 comprises: electrical connections, fasteners, a frame to ensure its rigidity and sealing. Alternatively, the photovoltaic panel 120 has any shape, preferably having a flat surface. Alternatively, the photovoltaic panel 120 may also comprise flexible membranes. Preferably, the maximum price of the photovoltaic panel 120 is 1 € / Wc. Preferably, its life is between ten and thirty years. Preferably, the photovoltaic panel 120 may comprise polycrystalline or monocrystalline cells.

[0030] Par exemple, un panneau photovoltaïque 120 haute efficacité. Par exemple, le panneau 120 à une longueur de 490 mm, une largeur de 350 mm et une épaisseur de 25 mm, sa masse est de 2,1 kg. De préférence, il est recouvert d’un verre trempé traiter antireflet, résistant aux intempéries et en particulier aux précipitations, présentant une durée de vie de l’ordre de 25 ans et respectant les normes de qualité internationales (voir par exemple : http://www.alibaba.com/product-detail/25W-Mono-Mini-Solar-Panels_1697051419.html?s=p).For example, a photovoltaic panel 120 high efficiency. For example, the panel 120 with a length of 490 mm, a width of 350 mm and a thickness of 25 mm, its mass is 2.1 kg. Preferably, it is covered with a tempered antireflection glass, resistant to the weather and in particular to precipitation, having a life of about 25 years and respecting international quality standards (see for example: http: / /www.alibaba.com/product-detail/25W-Mono-Mini-Solar-Panels_1697051419.html?s=p).

[0031] De préférence, le modem WWAN 140 est un modem du type: GSM (1G), GPRS (2G), EDGE (2.5G), CDMA (3G), UMTS (3G), LTE (4G). De manière encore plus préférée, le modem WWAN 140 est un modem GPRS. Le protocole réseau GPRS (General Packet Radio Service) est un protocole de téléphonie mobile permettant la transmission par paquets adaptée à la transmission de données qui reste relativement peu coûteux en énergie par rapport aux protocoles plus récents de 3G et 4G, les ressources électriques n’étant utilisées que lorsqu’une transmission est réellement effective. De préférence, en intégrant les intervalles de repos entre les périodes de transmission de données active, la consommation électrique moyenne du modem WWAN 140 est inférieure à 500 mWh, de manière encore plus préférée, inférieure à 250 mWh, idéalement inférieure à 150 mWh.Preferably, the WWAN modem 140 is a modem of the type: GSM (1G), GPRS (2G), EDGE (2.5G), CDMA (3G), UMTS (3G), LTE (4G). Even more preferably, the WWAN modem 140 is a GPRS modem. The General Packet Radio Service (GPRS) protocol is a mobile telephony protocol that enables packet transmission adapted to data transmission that remains relatively inexpensive in energy compared to newer protocols for 3G and 4G. being used only when a transmission is actually effective. Preferably, by integrating the idle intervals between the active data transmission periods, the average power consumption of the WWAN modem 140 is less than 500 mWh, even more preferably less than 250 mWh, ideally less than 150 mWh.

[0032] De préférence, le dispositif 100 comprend une batterie 150. De préférence, cette batterie 150 est alimentée par le panneau photovoltaïque 120 et elle alimente le dispositif 100. Par exemple, le panneau photovoltaïque 120 alimente la batterie 150 via un chargeur 151. Par exemple, la batterie 150 est une batterie 150 rechargeable au plomb (12V) contenue dans un boîtier résistant aux intempéries (en particulier aux précipitations) et présentant une autodécharge faible. Alternativement, n’importe quelle batterie rechargeable peut être utilisée, par exemple : batterie NiMH, Lithium-Ion, Lithium (Métal) Polymère. De préférence, le coût de la batterie 150 est inférieur à 2 €/Ah, de manière encore plus préférée inférieur à 1 €/Ah. De préférence, la batterie 150 à une capacité comprise entre 1 et 50 Ah, de manière encore plus préférée entre 3 et 30 Ah, idéalement entre 5 et 15 Ah.Preferably, the device 100 comprises a battery 150. Preferably, this battery 150 is powered by the photovoltaic panel 120 and it supplies the device 100. For example, the photovoltaic panel 120 supplies the battery 150 via a charger 151. For example, the battery 150 is a rechargeable lead-acid battery (12V) contained in a weather-resistant housing (particularly precipitation) and having a low self-discharge. Alternatively, any rechargeable battery can be used, for example: NiMH battery, Lithium-Ion, Lithium (Metal) Polymer. Preferably, the cost of the battery 150 is less than 2 € / Ah, even more preferably less than 1 € / Ah. Preferably, the battery 150 has a capacity of between 1 and 50 Ah, even more preferably between 3 and 30 Ah, ideally between 5 and 15 Ah.

[0033] De préférence, l’énergie moyenne consommée par jour par le dispositif 100 est inférieure à 48 Wh, de manière encore plus préférée inférieure à 36 Wh, idéalement inférieure à 24 Wh. Par exemple, le bilan énergétique peut être établis comme : • Modem WWAN (GPRS) 140 : 200 mW ; • Modem LPWAN 130 : 50mW ; • Microcontrôleur 111 et autres (chargeur 151, microcontrôleur batterie, microcontrôleur panneau photovoltaïque) : 65mW ; • Transmission modem LPWAN 130 : 200 mW ; • Taux d’efficacité de l’alimentation électrique 70 % ; • Total : (200+50+65+200)/0.7 = 736 mW.Preferably, the average energy consumed per day by the device 100 is less than 48 Wh, even more preferably less than 36 Wh, ideally less than 24 Wh. For example, the energy balance can be established as: • WWAN Modem (GPRS) 140: 200 mW; • LPWAN 130 Modem: 50mW; • Microcontroller 111 and others (charger 151, battery microcontroller, microcontroller photovoltaic panel): 65mW; • LPWAN 130 modem transmission: 200 mW; • Efficiency rate of the power supply 70%; • Total: (200 + 50 + 65 + 200) /0.7 = 736 mW.

Ce bilan donne une consommation moyenne par jour de 17,6 Wh. Pour cet exemple de bilan énergétique et pour un dispositif 100 situé à environ 50° de latitude Nord au solstice d’hiver, on ne dispose que d’une énergie solaire reçue d’environ 2kWh/m2/jour en moyenne. Si on considère une efficacité typique de 15% pour la production d’électricité d’un panneau photovoltaïque 120, une perte de 30% due à l’orientation et l’inclinaison fixes du panneau par rapport au soleil, une perte de 20% pour le stockage de l’électricité par la batterie 150 et une marge d’erreur de 30%, on obtient une production de 2kWh/m2/jour*0.15*0.7*0.8*0.7-= 4.9 W/m2. La puissance requise étant de 0.736 W, cela correspond à une surface de panneau photovoltaïque 120 de 0.736/4.9 = 0.15 m2.This report gives an average daily consumption of 17.6 Wh. For this example of energy balance and for a device 100 located at about 50 ° north latitude winter solstice, it has only received solar energy of about 2kWh / m2 / day on average. If we consider a typical efficiency of 15% for the production of electricity of a photovoltaic panel 120, a loss of 30% due to the fixed orientation and inclination of the panel with respect to the sun, a loss of 20% for the storage of electricity by the battery 150 and a margin of error of 30%, we obtain a production of 2kWh / m2 / day * 0.15 * 0.7 * 0.8 * 0.7- = 4.9 W / m2. The required power being 0.736 W, this corresponds to a photovoltaic panel surface 120 of 0.736 / 4.9 = 0.15 m2.

[0034] La figure 1b montre un exemple de réseau 160 dans lequel un dispositif 100 selon l’invention intervient. De préférence, le dispositif 100 est adapté pour échanger des données avec une pluralité d’objets connectables 170 au moyen d’un premier réseau radiofréquence 131, et pour échanger des données avec une station de base 180 au moyen d’un second réseau radiofréquence 141, ledit second réseau radiofréquence 141 étant un réseau cellulaire étendu sans fil WWAN (Wireless Wide-Area Network).Figure 1b shows an example of network 160 in which a device 100 according to the invention is involved. Preferably, the device 100 is adapted to exchange data with a plurality of connectable objects 170 by means of a first radio frequency network 131, and to exchange data with a base station 180 by means of a second radiofrequency network 141 said second radio frequency network 141 being a Wireless Wide-Area Network (WWAN) wireless extended cellular network.

Notons que le terme « objets connectables » 170 désigne aussi bien des objets potentiellement connectables que des objets effectivement connectés.Note that the term "connectable objects" 170 denotes both potentially connectable objects that actually connected objects.

[0035] De préférence, la station de base 180 est connectée à un serveur central 190 via une connexion 191. De préférence, la connexion 191 est une connexion internet. Le serveur central 190, peut également être compris dans le sens de « terminal ».Preferably, the base station 180 is connected to a central server 190 via a connection 191. Preferably, the connection 191 is an internet connection. The central server 190 can also be understood in the sense of "terminal".

[0036] De préférence, le premier réseau radiofréquence 131 est un réseau basse puissance, longue portée et en étoile de type LPWAN (Low-Power Wide-Area Network).Preferably, the first radiofrequency network 131 is a low-power, long-range and star-shaped LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) type network.

[0037] De préférence, la portée maximum du premier réseau radiofréquence 131 est, en terrain dégagé, au minimum de 1 km, de manière encore plus préférée au minimum de 5 km, idéalement au minimum de 10 km. Par exemple, la portée théorique des réseau LPWAN 131 peut atteindre plusieurs dizaines de kilomètres en terrain dégagé. La portée peut cependant être réduite à moins d’un kilomètre en milieu urbain et ce, à cause de la présence de nombreux bâtiments qui empêchent la bonne propagation des signaux radiofréquences jusque dans les canions constitués par les rues et jusqu’à l’intérieur des bâtiments.Preferably, the maximum range of the first radiofrequency network 131 is, in open terrain, at least 1 km, even more preferably at least 5 km, ideally at least 10 km. For example, the theoretical range of LPWAN 131 networks can reach several tens of kilometers in open terrain. However, the range can be reduced to less than one kilometer in urban areas because of the presence of numerous buildings that prevent the good propagation of radio signals into the cannons formed by the streets and into the interior of buildings. buildings.

[0038] De préférence, le modem LPWAN 130 est configuré pour que le taux de transfert du réseau LPWAN 131 au niveau de la couche physique (PHY) correspondant à la portée maximum est au maximum de 5 kbits/s, de manière encore plus préférée au maximum de 1 kbit/s, idéalement au maximum de 500 bits/s. La couche physique est la couche la plus basse du modèle OSI (Open Systems Interconnection) qui est un standard de communication ISO décrivant les fonctionnalités nécessaires à la communication et l'organisation de ces fonctions. Ce modèle est un modèle en couches et la couche la plus basse est la couche physique qui est chargée de la transmission effective des signaux entre les interlocuteurs. Le service de la couche physique est limité à l'émission et la réception d'un bit ou d'un train de bit continu.Preferably, the LPWAN modem 130 is configured so that the transfer rate of the LPWAN network 131 at the level of the physical layer (PHY) corresponding to the maximum range is at most 5 kbits / s, even more preferably a maximum of 1 kbit / s, ideally a maximum of 500 bits / s. The physical layer is the lowest layer of the Open Systems Interconnection (OSI) model, which is an ISO communication standard describing the functionalities needed to communicate and organize these functions. This model is a layered model and the lowest layer is the physical layer that is responsible for the effective transmission of signals between interlocutors. The service of the physical layer is limited to sending and receiving a bit or a continuous bit stream.

[0039] De préférence, la passerelle 110 est configurée pour émettre sur le premier réseau radiofréquence 131 avec une puissance d’émission maximum inférieure ou égale à 1 W, de préférence inférieure ou égale à 500 mW, de manière encore plus préférée inférieure ou égale à 100 mW.Preferably, the gateway 110 is configured to transmit on the first radio frequency network 131 with a maximum transmission power less than or equal to 1 W, preferably less than or equal to 500 mW, even more preferably less than or equal to at 100 mW.

[0040] Par exemple, la passerelle 110 est configurée pour ne communiquer simultanément avec les objets connectables 170 que via un nombre restreint de canaux de communication. Cette restriction permet de réduire la consommation électrique du modem LPWAN 130 et microcontrôleur 111 qui doivent traiter moins de signaux simultanément. Par exemple, le nombre de canaux de communication est inférieur ou égal à 8, de préférence inférieur ou égal à 3, de manière encore plus préférée égal à 1, chaque canal présentant une fréquence centrale et une largeur de bande.For example, the gateway 110 is configured to communicate simultaneously with the connectable objects 170 only via a limited number of communication channels. This restriction reduces the power consumption of the modem LPWAN 130 and microcontroller 111 which must process fewer signals simultaneously. For example, the number of communication channels is less than or equal to 8, preferably less than or equal to 3, even more preferably equal to 1, each channel having a central frequency and a bandwidth.

[0041] Dans un autre exemple, les objets connectables 170 sont configurés pour envoyer des messages à la passerelle 110 et la passerelle 110 est configurée pour recevoir et traiter simultanément un nombre de messages inférieur ou égal à 64, de préférence inférieur ou égal à 8, de manière encore plus préférée égal à 1. A nouveau, cette restriction permet de réduire la consommation électrique du modem LPWAN 130 et microcontrôleur 111 qui doivent traiter moins de signaux simultanément.In another example, the connectable objects 170 are configured to send messages to the gateway 110 and the gateway 110 is configured to simultaneously receive and process a number of messages less than or equal to 64, preferably less than or equal to 8. , even more preferably equal to 1. Again, this restriction reduces the power consumption of the modem LPWAN 130 and microcontroller 111 which must process fewer signals simultaneously.

[0042] Enfin, la passerelle 110 peut être configurée pour limiter sa consommation électrique en organisant les communications avec les objets connectables 170 via l’émission périodique ou quasi-périodique de messages balises sur un canal, appelé canal balise, ledit canal présentant une fréquence centrale et une largeur de bande, lesdits messages balises comprenant chacun : • une indication d’au moins une fenêtre temporelle pour échanger au moins un message ; • et/ou une indication d’au moins un canal différent du canal balise pour échanger au moins un message.Finally, the gateway 110 may be configured to limit its power consumption by organizing communications with the connectable objects 170 via the periodic or quasi-periodic transmission of beacon messages on a channel, called beacon channel, said channel having a frequency and a bandwidth, said tag messages each comprising: • an indication of at least one time slot for exchanging at least one message; And / or an indication of at least one channel different from the beacon channel for exchanging at least one message.

Lorsque la passerelle 110 organise les communications, elle limite les collisions de messages qui induisent des transmissions corrompues entre les objets connectables 170 et la passerelle 110 et donc le cas échéant des retransmissions. Ces transmissions corrompues sont néanmoins traitées inutilement par modem LPWAN 130 et/ou le microcontrôleur 111 de la passerelle 110. La transmission devra donc être traitée au moins deux fois (une ou plusieurs fois corrompues et une fois correcte). L’organisation du temps par la passerelle 110 via un message balise permet également de limiter le nombre de canaux/messages à scanner et traiter simultanément.When the gateway 110 organizes the communications, it limits the collisions of messages which induce corrupt transmissions between the connectable objects 170 and the gateway 110 and thus, if necessary, retransmissions. These corrupt transmissions are nevertheless processed unnecessarily by LPWAN modem 130 and / or the microcontroller 111 of the gateway 110. The transmission must therefore be processed at least twice (once or more times corrupted and once correct). The organization of time by the gateway 110 via a beacon message also limits the number of channels / messages to be scanned and processed simultaneously.

[0043] La figure 2 montre un deuxième exemple de réalisation d’un dispositif 200 selon l’invention (pour la clarté du schéma, toutes les connexions électriques ne sont pas représentées). Dans cet exemple, le dispositif 200 comprend en plus de la passerelle 110, du panneau photovoltaïque 120 et de la batterie 150, un support 210. Par exemple, ce support 210 peut être un support d’antenne parabolique TV ou, alternativement un mât.Figure 2 shows a second embodiment of a device 200 according to the invention (for the sake of clarity, not all electrical connections are shown). In this example, the device 200 comprises in addition to the gateway 110, the photovoltaic panel 120 and the battery 150, a support 210. For example, the support 210 may be a satellite TV antenna support or, alternatively a mast.

[0044] De préférence, les éléments constitutifs du dispositif 200 sont attachés sur le même support 210. De préférence, la passerelle 110 est comprise dans un boîtier 220 résistant aux intempéries, en particulier aux précipitations et est, par exemple, montée à l’arrière du panneau photovoltaïque 120. De préférence, le panneau photovoltaïque 120 est dirigé vers le Sud et incliné en fonction de la latitude. Par exemple, pour une latitude 50° Nord, l’inclinaison de +60° par rapport à l’horizontale est un bon compromis entre l’inclinaison optimale au solstice d’hiver (environ +70°) et celle au solstice d’été (environ +30°). De préférence la batterie 150 est également comprise dans un boîtier 230 résistant aux intempéries, en particulier aux précipitations et est, par exemple, également montée à l’arrière du panneau photovoltaïque 120.Preferably, the constituent elements of the device 200 are attached to the same support 210. Preferably, the gateway 110 is included in a weatherproof housing 220, particularly to precipitation and is, for example, mounted to the rear of the photovoltaic panel 120. Preferably, the photovoltaic panel 120 is directed to the south and inclined according to the latitude. For example, for a latitude 50 ° North, the inclination of + 60 ° with respect to the horizontal is a good compromise between the optimum inclination at the winter solstice (about + 70 °) and that at the summer solstice (about + 30 °). Preferably the battery 150 is also included in a housing 230 resistant to the weather, in particular to precipitation and is, for example, also mounted at the rear of the photovoltaic panel 120.

[0045] De préférence, le dispositif 200 décrit dans le second exemple, a un coût de fabrication de maximum 100€, de préférence maximum 50€, de préférence maximum 35€. Par exemple, si on prend le budget énergétique décrit au paragraphe [0033], le panneau photovoltaïque 120 doit avoir une taille d’au moins 0.15 m2. Prenons, par exemple un panneau de 0.2 m2, d’une puissance de 20W coûtant 1€/W. Le coût du panneau photovoltaïque 120 est alors de 20€. Une batterie 150 au plomb permettant de stocker de l’énergie pour 4 jours aurait une capacité d’environ 0.75W/0.8*24h*4jours/12V= 7.5Ah à 12V, le facteur 0,8 étant un facteur d’efficacité de la batterie 150. Le coût moyen par Ah d’une batterie au plomb est d’environ 1€/Ah, le coût de la batterie 150 est donc d’environ 7,5€. Le coût de la passerelle 110 peut être estimé à 10€. D’autres éléments électriques et électroniques (câbles d’alimentation, microcontrôleur 111) sont estimés à 5€. Enfin, le coût des supports mécaniques peut être estimé à 10€. Au total, le coût du dispositif 200 est de : • Passerelle 110 : 5 à 13€ • Panneau photovoltaïque 120 : 8 à 33€ • Batterie 150 : 4 à 18€ • Electrique et électronique additionnel : 4 à 8€ • Support : 4 à 11€ • Assemblage : 5 à 9€ ; • Autres : 4 à 8 € ;Preferably, the device 200 described in the second example, has a manufacturing cost of maximum 100 €, preferably maximum 50 €, preferably maximum 35 €. For example, if we take the energy budget described in paragraph [0033], the photovoltaic panel 120 must have a size of at least 0.15 m2. Take, for example, a panel of 0.2 m2, with a power of 20W costing 1 € / W. The cost of the photovoltaic panel 120 is then 20 €. A lead-acid battery 150 for storing energy for 4 days would have a capacity of approximately 0.75W / 0.8 * 24h * 4days / 12V = 7.5Ah at 12V, the factor 0.8 being a factor of efficiency of the battery 150. The average cost per Ah of a lead battery is about 1 € / Ah, the cost of the battery 150 is about 7.5 €. The cost of the gateway 110 can be estimated at 10 €. Other electrical and electronic elements (power cables, microcontroller 111) are estimated at € 5. Finally, the cost of mechanical supports can be estimated at 10 €. In total, the cost of the device 200 is: • Gateway 110: 5 to 13 € • Photovoltaic panel 120: 8 to 33 € • Battery 150: 4 to 18 € • Electrical and additional electronics: 4 to 8 € • Support: 4 to 11 € • Assembly: 5 to 9 €; • Others: 4 to 8 €;

Ce qui donne un total de 34€ à 100€.Which gives a total of 34 € to 100 €.

[0046] La figure 3 montre un schéma de fonctionnement 300 d’un dispositif 100, 200 selon l’invention. Dans ce schéma, la passerelle 110 est configurée pour limiter sa consommation électrique en organisant les communications avec les objets connectables 170 via l’émission périodique ou quasi-périodique de messages balises S310 sur un canal, appelé canal balise, ledit canal présentant une fréquence centrale et une largeur de bande, lesdits messages balises comprenant chacun : • une indication d’au moins une fenêtre temporelle pour échanger au moins un message ; • et/ou une indication d’au moins un canal différent du canal balise pour échanger au moins un message.Figure 3 shows an operating diagram 300 of a device 100, 200 according to the invention. In this scheme, the gateway 110 is configured to limit its power consumption by organizing the communications with the connectable objects 170 via the periodic or quasi-periodic transmission of beacon messages S310 on a channel, called beacon channel, said channel having a central frequency and a bandwidth, said tag messages each comprising: • an indication of at least one time slot for exchanging at least one message; And / or an indication of at least one channel different from the beacon channel for exchanging at least one message.

[0047] De préférence, lorsque le réseau comprend plusieurs passerelles 100, 200, ces dernières émettent leur signal balise à des instants différents. Par exemple, les messages balises sont émis dans des intervalles temporels fixes de la période T.Preferably, when the network comprises several gateways 100, 200, the latter emit their beacon signal at different times. For example, tag messages are sent in fixed time intervals of period T.

[0048] De préférence, le message balise comprend plusieurs fenêtres et/ou plusieurs canaux. Un objet connectable 170 choisit aléatoirement une des fenêtres et/ou un des canaux S311 pour envoyer un message S320.Preferably, the beacon message comprises several windows and / or several channels. A connectable object 170 randomly selects one of the windows and / or channels S311 to send an S320 message.

[0049] De préférence, la passerelle 110 comprend une mémoire pour stocker des messages reçus S321 depuis des objets connectables 170. Lorsque la mémoire est pleine, la passerelle 110 est configurée pour transmettre à la station de base 180 les messages stockés S330. Alternativement, la passerelle 110 envoie les messages stockés dans sa mémoire après un l’intervalle de temps S330 d’une durée comprise entre 1 et 60s, de préférence entre 3 et 15s, de manière encore plus préférée entre 4 et 6s. Si un message à un caractère prioritaire (message d’urgence, alarme incendie, ...) la passerelle 110 transfère immédiatement le message S330 vers la station de base 180.Preferably, the gateway 110 includes a memory for storing received messages S321 from connectable objects 170. When the memory is full, the gateway 110 is configured to transmit the stored messages S330 to the base station 180. Alternatively, the gateway 110 sends the messages stored in its memory after a time interval S330 of a duration of between 1 and 60s, preferably between 3 and 15s, even more preferably between 4 and 6s. If a message with a priority character (emergency message, fire alarm, ...) the gateway 110 immediately transfers the message S330 to the base station 180.

[0050] La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D’une manière générale, la présente invention n’est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. En particulier, l’invention concerne également les combinaisons des caractéristiques techniques des modes de réalisation énoncés plus haut. L’usage des verbes « comprendre », « inclure », « comporter », ou toute autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d’éléments autres que ceux mentionnés. L’usage de l’article indéfini « un », « une », ou de l’article défini « le », « la » ou « I’ », pour introduire un élément n’exclut pas la présence d’une pluralité de ces éléments. Les numéros de référence dans les revendications ne limitent pas leur portée.The present invention has been described in relation to specific embodiments, which have a purely illustrative value and should not be considered as limiting. In general, the present invention is not limited to the examples illustrated and / or described above. In particular, the invention also relates to combinations of the technical characteristics of the embodiments described above. The use of the verbs "to understand", "to include", "to include", or any other variant, as well as their conjugations, can in no way exclude the presence of elements other than those mentioned. The use of the indefinite article "a", "an", or the definite article "the", "the" or "I", to introduce an element does not exclude the presence of a plurality of these elements. The reference numerals in the claims do not limit their scope.

[0051] En résumé, l’invention peut également être décrite comme suit. Dispositif autonome du point de vue de son alimentation électrique adapté pour échanger des données avec une pluralité d’objets connectables au moyen d’un premier réseau radiofréquence LPWAN (Low-Power Wide-Area Network), et pour échanger des données avec une station de base au moyen d’un second réseau radiofréquence WWAN (Wireless Wide-Area Network), ledit dispositif comprenant : un panneau photovoltaïque assurant l’alimentation électrique du dispositif et une passerelle comprenant : un modem LPWAN assurant la connexion entre les objets connectables et ladite passerelle, et un modem WWAN assurant la connexion entre ladite passerelle et la station de base.In summary, the invention can also be described as follows. A stand-alone power supply device adapted to exchange data with a plurality of connectable objects by means of a first LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) radio-frequency network, and to exchange data with a radio station. base by means of a second wireless wide-area network (WWAN) radio frequency network, said device comprising: a photovoltaic panel providing power to the device and a gateway comprising: an LPWAN modem providing the connection between the connectable objects and said gateway , and a WWAN modem providing the connection between said gateway and the base station.

Claims

claims

A stand-alone device (100) from the standpoint of its power supply adapted to exchange data with a plurality of connectable objects (170) by means of a first radio frequency network (131), and to exchange data with a station base station (180) by means of a second radio frequency network (141), said second radio frequency network (141) being a Wireless Wide-Area Network (WWAN) wireless extended cellular network, said device comprising: a. a gateway (110) comprising: a modem adapted to the first radio frequency network (130) providing the connection between the connectable objects (170) and said gateway (110), and a WWAN modem (140) providing the connection between said gateway (110) and the base station (180); b. a photovoltaic panel (120) providing power to the device (100); characterized in that the first radio frequency network (131) is a LPWAN (Low Power Wide Area Area Network) low power, long range and star shaped network.

2. Device (100) according to claim 1, wherein the maximum range of the first radiofrequency network (131) is, in open terrain, at least 1 km, preferably at least 5 km, even more preferably at least from 10 km.

The device (100) according to any one of the preceding claims, wherein the modem adapted to the first radio frequency (130) is configured so that the transfer rate of the first radio frequency network (131) at the physical layer (PHY) is at a maximum of 5 kbit / s, preferably a maximum of 1 kbit / s, even more preferably a maximum of 500 bit / s when transmitting at its maximum range.

A device (100) according to any one of the preceding claims, wherein the gateway (110) is configured to transmit on the first radio frequency network (131) with a maximum transmit power of less than or equal to 1 W, preferably lower or equal to 500 mW, even more preferably less than or equal to 100 mW.

5. Device (100) according to any one of the preceding claims, wherein the gateway (110) is configured to limit its power consumption by communicating simultaneously with the connectable objects (170) via a number of communication channels less than or equal to 8, preferably less than or equal to 3, even more preferably equal to 1, each channel having a center frequency and a bandwidth.

The apparatus (100) according to any one of the preceding claims, wherein the connectable objects (170) are configured to send messages to the gateway (110) and wherein the gateway (110) is configured to simultaneously receive and process a number of messages less than or equal to 64, preferably less than or equal to 8, even more preferably equal to 1 (S321).

7. Device (100) according to any one of the preceding claims, wherein the gateway (110) is configured to limit its power consumption by organizing communications with the connectable objects (170) via the periodic or quasi-periodic broadcast of beacons (S310) on a channel, called a beacon channel, said channel having a center frequency and a bandwidth, said beacon messages each comprising: i. an indication of at least one time window for exchanging at least one message; ii. and / or an indication of at least one channel different from the beacon channel for exchanging at least one message.

The apparatus (100) of any preceding claim, wherein the gateway (110) comprises a memory for storing received messages (S322) from connectable objects (170) and wherein the gateway (110) is configured to transmit to the base station the messages stored after a time interval (S330), and configured to immediately transmit a message if it has a priority character.

9. Device (100) according to claim 8, wherein the time interval is of a duration of between 1 and 60s, preferably between 3 and 15s, even more preferably between 4 and 6s.

10. Device (100) according to any preceding claim, wherein the surface of the photovoltaic panel (120) is less than 0.6 m2, preferably less than 0.3 m2, or even more preferably less than 0 , 2 m2.

11. Device (100) according to any one of the preceding claims, further comprising a battery (150) fed by the photovoltaic panel (120) and supplying the device.

12. Device (100) according to claim 11, wherein the battery (150) is a battery with a capacity of between 1 and 50 Ah, preferably between 3 and 30 Ah, even more preferably between 5 and 15 Ah .

13. Device (100) according to any one of the preceding claims, wherein at least the gateway (110) and its components are included in the same housing (220) weatherproof.

14. Device (100, 200) according to any one of the preceding claims, wherein the constituents of said device (100, 200) are attached to a same support (210), said support (210) being preferably a satellite dish support TV or mast.

15. Device (100, 200) according to any one of the preceding claims, wherein the average energy consumed per day is less than 48 Wh, preferably less than 36 Wh, ideally less than 24 Wh.

16. Device (100, 200) according to any one of the preceding claims, wherein the WWAN modem (140) is a modem of the type: GSM (1G), GPRS (2G), EDGE (2.5G), CDMA (3G), UMTS (3G), LTE (4G), preferably the WWAN modem (140) is a GPRS modem.

The device (100, 200) according to claim 11 to 16, wherein the battery (150) is a battery (150) according to claim 12, the photovoltaic panel (120) is a photovoltaic panel (120) according to claim 10 , the WWAN modem (140) is a WWAN modem (140) according to claim 16, said device (100, 200) has a maximum power consumption according to claim 15 so that its manufacturing cost is maximum 100 €, preferably maximum 50 €, preferably maximum 35 €.