Enfin, FM-UWB peut être utilisé en combinaison avec de nombreux mécanismes de contrôle d’accès au médium, comme IEEE 802.15.4, WiseMAC et autres algorithmes de type FDMA pour les réseaux personnels très basse consommations.
6.4.10.1 UWB à impulsions, l’exemple d’IMEC
L’IMEC ( www.imec.be ), institut de recherche belge, a développé un solution Ultra-Low-Power pour les réseaux de capteurs dédiés Body Area Network. Ce circuit est basé sur une
architecture Ultra-Wide-Band ( UWB ) à faible débit. Elle a été développée en technologie 0.18 µm.
Le principe de l’UWB est de transmettre des trains d’impulsions à la place d’une fréquence continue ( CW ) ou modulé. L’information est incluse dans la position de l’impulsion et dans sa forme. Ceci permet d’atteindre des débits très élevés avec des solutions RF relativement simple et peu consommatrices.
Le bas débit pour l’UWB permet d’augmenter les portées, notamment par redondance de l’information et encodage, tout en conservant des consommations raisonnables.
IMEC a annoncé une consommation de 16 mA en réception à 1,8 V [MARLOW 06] pour un système UWB à impulsion.
IMEC annonce dans le cadre du projet IST MAGNET [Ryckaert 05] 50 pJ/pulse en moyenne, entre 16 et 5000 pulse par bits, ce qui correspond à quelques nJ/bit (2 mW en émission pour 40 MHz.)
6.4.10.2 Consultance UWB : STANTEC
STANTEC (http://www.stantec.fr/fr/home/index.php) est une start-up née autour du pôle de compétence des universités de Grenoble, du CNRS et de France Télécom. « STANTEC a pour objectif de concevoir des systèmes de communications UWB © complètement intégrés, à faible consommation et à faible coût. Les applications envisagées concernent les communications nécessitant des distances inférieures à 100 m et des environnements du type intérieur (indoor), en mode "point à point" ou des réseaux locaux personnels sans fil (WPAN). »
STANTEC offre des services de consultance autour des technologies UWB. STANTEC est apparemment capable de concevoir des systèmes UWB sur mesure à partir d’un cahier des charges.
6.4.10.3 Avantages et inconvénients
L’avantage principal de cette solution réside dans sa souplesse en terme de portée, car facilement adaptable en puissance et sensibilité.
Simplicité et basse consommation intrinsèque de l’émetteur. Relative complexité (par rapport à l’extrême simplicité des émetteurs, notamment en FM-UWB) et coût plus élevé du récepteur car il doit retrouver le signal sur une bande large. Petite taille en Si du transmetteur.
Les principaux inconvénients sont la standardisation encore en développement et la complexité de cette technologie naissante.
6.4.10.4 Fournisseurs et produits
Pour le moment aucun circuit n’est disponible commercialement, mais le CSEM et l’IMEC prévoient de disposer de circuits expérimentaux en 2007. Le circuit de l’IMEC est disponible pour des pré-études. Pour plus d’information, il faudra passer par ces organismes.
Prix prévu du transmetteur (2ème génération) : quelques Euros. IP : inconnus en 2006.
6.4.11 802.15.4 (y inclus LETIBEE) 6.4.11.1 Description générale
Ce standard a été développé afin d’adresser les applications de réseaux de capteurs faible consommation. Les marchés visés sont la domotique, la télé relève de compteur, l’alarme et la sécurité pour le bâtiment et l’habitat individuel, et la gestion et le contrôle au sens large pour les applications industriels. Le domaine des jouets et des applications plus grand public est également visé.
L’un des points fort qui a été mis en avant pour son développement a été l’aspect intégration/consommation, qui permet en théorie d’adresser les marchés des capteurs en réseaux de grande autonomie.
Ce standard a donné lieu à un protocole connu sous le nom de Zigbee. Des circuits sont dès à présent disponibles pour adresser ce standard et ce protocole. Les principales caractéristiques sont : Bandes de fréquence 2.4 GHz/868/915 MHz Débit 250 kbps /20 kbps/40 kbps Portée typique indoor 20 m ( 2.4 GHz ) /100 m (868/915 MHz) Application/protocole rapport cyclique faible à moyen, réseau de
capteurs
Tableau 11
Parmi les paramètres qui permettent de comparer les différentes solutions, on peut citer : Courant
consommé
Power-Down / Idle / Tx / Rx
Intégration Quantité / qualité des composants externes
Temps de
verrouillage
Capacité à prendre peu de temps pour être opérationnel
Tableau 12
6.4.11.2 Avantages et inconvénients
Les avantages essentiels de ce standard sont son aspect universel, qui permet de l’envisager pour une utilisation mondiale, la grande dynamique économique qu’il a entraînée et le fort potentiel de développement associé, ainsi que l’objectif de faible consommation qui est affiché. Les principaux inconvénients sont comme toujours liés à ces avantages, à savoir son universalité qui en fait un standard non optimisé pour de nombreuses applications :
- La télé relève demande des autonomies beaucoup plus grandes ( > 10 ans )
- Les alarmes demandent des portées peu accessibles en 2.4 GHz ( > 500 m champ libre ).
Ce protocole Zigbee présente donc des avantages indéniables et des inconvénients majeurs pour certaines applications. Ce qu’on pourra retenir est qu’il établit un standard utile pour les réseaux industriels et qu’il permet, pour de très nombreuses applications, d’avancer dans la direction du « sans-fil » de façon stable et avec des produits largement diffusés et performants, avant d’évoluer vers des solutions plus adaptées à chaque utilisation.
6.4.11.3 Fournisseurs et produits
Les composants décrits dans ce chapitre ont été sélectionnés pour l’intérêt et la pertinence de leurs performances techniques. Ils existent d’autres fournisseurs potentiels, proposant des solutions moins bien décrites mais semblant moins intéressantes.
6.4.11.3.1 TI / Chipcon
Chipcon a développé plusieurs composants pour la bande de fréquence 2.4 GHz. Parmi ceux- ci, le CC2420 permet de réaliser une communication radio avec le protocole Zigbee. Le CC2430 reprend les mêmes caractéristiques techniques, tout en intégrant un µC 8 bits de type 8051.