Circuits radio certifiés Sigfox : les fournisseurs se bousculent au portillon

[EDITION ABONNES] La course à la réduction des coûts engagée par les fabricants de modules de connectivité au réseau Sigfox bénéficie d’un positionnement de plus en plus agressif des fabricants historiques de circuits radio avec une offre clairement annoncée comme compatible avec la technologie de l’opérateur toulousain. Revue des forces en présence. ...

L’ambition de réduire à moins d’un dollar le coût de connexion au réseau Sigfox pour les capteurs, objets, dispositifs et autres équipements divers et variés semble aujourd’hui à portée de main. L’opérateur focalisé sur les marchés de l’Internet des objets et du M2M en veut pour preuve l’arrivée dans les prochaines semaines sur le marché européen de modules radio Sigfox vendus deux dollars. Des prix que la société toulousaine présente comme vingt fois moins élevés que ceux des modules cellulaires LTE et cinq fois plus accessibles que ceux des modèles compatibles avec des technologies LPWA (Low Power Wide Area) concurrentes. De quoi, selon Sigfox, accélérer la croissance du marché des solutions LPWA, amené à progresser de 90% par an et estimé à 24,5 milliards de dollars d’ici à 2021.

Des modules à 2 $ chez Wisol et InnoComm

Pour atteindre un coût aussi faible, l’opérateur assure avoir travaillé avec certains partenaires de son écosystème afin d’optimiser tous les aspects de la conception jusqu’au niveau du silicium. Parmi les premières sociétés à proposer des modules Sigfox à très faible coût figurent notamment le coréen Wisol, qui livre déjà des échantillons architecturés autour d’un SoC d’ON Semiconductor (photo ci-contre) et qui prévoit la mise en production de volume en décembre 2016. Le taïwanais InnoComm, quant à lui, prévoit d’échantillonner en janvier 2017 des modules radio Sigfox basés sur des émetteurs/récepteurs NXP pour une production de masse en mars 2017.

Cette course à la réduction des coûts bénéficie de fait d’un positionnement de plus en plus agressif des fabricants historiques de circuits radio avec une offre clairement annoncée comme compatible Sigfox. Il y a quelques jours, NXP a lancé sous la référence OL2385 une nouvelle famille d’émetteurs/récepteur sub-GHz capables d’exécuter des protocoles sans fil comme Sigfox, Wireless M-Bus et ZigBee 802.15.4. Selon le fabricant de semi-conducteurs, ces circuits associent de très bonnes performances RF à une faible consommation et conviennent à des applications alimentées sur piles ou batteries dans les domaines de la maison et du bâtiment connectés, du comptage d’énergie communicant ou du suivi et de la surveillance d’actifs.

NXP rejoint l'écosystème Sigfox

Dans le détail, les circuits OL2385, utilisés justement sur les modules d’InnoComm à deux dollars, sont aptes à exploiter des bandes de fréquence comprises entre 160 et 960 MHz et affichent une sensibilité de -128 dBm, sachant que leur fonctionnement dans des environnements denses au niveau radioélectrique est renforcé par une performance de blocage de 60 dB à 1 MHz et une réjection d’image de 60 dB, supérieure de 10 dB environ à l’état de l’art (dixit NXP). Les composants se distinguent par ailleurs par une consommation de 29 mA à pleine puissance d’émission (+14 dBm) et de moins de 11 mA en réception. « Il est évident que nous nous réjouissons de l’arrivée de NXP dans notre écosystème, a commenté Tony Francesca, vice-président en charge des partenaires au niveau mondial de Sigfox. Les nouveaux émetteurs/récepteurs NXP sont optimisés pour un usage par des fabricants de modules tels InnoCom qui vont proposer des modèles IoT à très faible coût pour des déploiements de très grand volume. » Des échantillons d’émetteurs/récepteurs OL2385 équipés du firmware Sigfox, ainsi que des cartes de développement ad hoc (photo ci-dessus), sont d’ores et déjà disponibles. Les versions Wireless M-Bus et IEEE 802.15.4 sont quant à elles attendues en 2017.

ON Semi et Microchip : objectif USA

De son côté, ON Semiconductor a révélé à l’occasion de l’European Utility Week qui s’est tenue mi-novembre à Barcelone la certification de ses solutions de connectivité Sigfox pour le marché américain. Une certification qui suit celle obtenue pour le marché européen et qui précède celle attendue d’ici à la fin 2016 pour le Japon, la Corée, l’Australie et la Nouvelle-Zélande. Il n’est pas inutile de rappeler que les solutions Sigfox d’ON (et notamment le SoC d’émission/réception AX-SFEU à commande AT utilisé notamment sur le module à deux dollars de Wisol) sont issues du rachat de la firme suisse Axsem durant l’été 2015. Axsem avait été, avec Atmel (acquis par Microchip en 2016), l’une des toutes premières sociétés à obtenir la certification Sigfox pour un SoC radio. A cet égard on notera que Microchip a lancé fin octobre ses premiers kits de développement pour applications IoT Sigfox dûment certifiés par la FCC, l’organisme de régulation des télécoms aux Etats-Unis.

Ces kits sont basés sur l’émetteur/récepteur RF ATA8520E (d’origine Atmel) basé sur un cœur de microcontrôleur AVR. Les utilisateurs ont le choix entre un kit d’évaluation autonome (photo ci-contre), qui permet principalement de tester la technologie, ou un kit qui associe le précédent à une carte de prototypage Xplained Pro.

Autre grand fabricant de semi-conducteurs à avoir récemment avancé ses pions sur le marché, STMicroelectronics a lancé la production en volume du modèle S2-LP qui se distingue par son éco-efficacité et par sa capacité à prendre en charge de multiples protocoles et bandes de fréquence inférieures au gigahertz (et notamment la technologie radio UNB Sigfox). Apte à exploiter les bandes 433, 868 et 920 MHz mais pouvant fonctionner dans des gammes comprises entre 430 et 470 MHz et entre 860 et 940 MHz, le circuit S2-LP supporte différents schémas de modulation - 2(G)FSK, 4(G)FSK, OOK et ASK – pour des débits variables entre 0,3 et 500 kbit/s. Affichant une sensibilité de -130 dBm et une puissance d’émission maximale de +16 dBm, il se distingue par une consommation de seulement 6,7 mA à la réception, 10 mA à l’émission (@ +10 dBm), 600 nA en veille et 350 nA en mode sommeil profond.

Le S2-LP de ST sur les traces du Spirit1

Selon STMicroelectronics, l’émetteur/récepteur S2-LP cible le marché des équipements connectés, tels que les systèmes d'alarme, les appareils de surveillance et les compteurs d’énergie intelligents, et vise aussi les liaisons radio longue portée utilisées pour connecter directement des périphériques isolés (des capteurs par exemple) au cloud, sans passerelle locale. Autres applications potentielles : l'automatisation des bâtiments, la surveillance et le contrôle des environnements industriels, les systèmes de gestion de l'éclairage, de la circulation ou du stationnement dans les villes intelligentes, etc. Outre la compatibilité avec le réseau Sigfox (avec la disponibilité d’un kit de développement précertifié à des fins d’évaluation et de prototypage), le circuit S2-LP prend également en charge les protocoles Wireless M-Bus, 6LoWPAN et 802.15.4g.

« Nous avons constaté dès 2009 la nécessité de soutenir les applications IoT émergentes avec un système de communication par radio ISM à faible consommation pour des connexions à moyenne et longue portée, et nous avons développé et introduit notre propre circuit sub-GHz Spirit1, actuellement présent dans de nombreuses applications disponibles sur le marché, a déclaré Benedetto Vigna, vice-président exécutif et directeur général de l’entité Produits analogiques et Mems de STMicroelectronics. Désormais, en partenariat avec Sigfox, nous ouvrons une nouvelle ère dans le secteur des radios ISM pour applications IoT, afin d'étendre l’autonomie des objets connectés à plus de 10 ans tout en préservant la robustesse et la fiabilité de la connexion et en réduisant le coût de maintenance de capteurs isolés et d'accès difficile. »

Enfin on notera que Texas Instruments, dont le microcontrôleur sans fil sub-GHz à ultrabasse consommation SimpleLink CC1310 est compatible Sigfox, a annoncé que le kit de développement LauchPad CC1310 a été dûment validé par l’opérateur toulousain pour le Japon. Le réseau Sigfox nippon, annoncé officiellement le 9 novembre, va être déployé et administré par Kyocera Communication Systems (KCCS). Articulé autour d’un cœur ARM Cortex-M3 et présenté en boîtier QFN de 4x4 mm, le microcontrôleur de TI embarque de 32 à 128 Ko de mémoire flash.