MM002-LS
Un module de taille réduite permettant d’avoir les 2 technologies de communication LPWAN
Industrie
2016
Contexte et besoin
Lors de l’apparition des deux technologies Low Power Area Network LoRaWAN et Sigfox vers 2012-2014, les intégrateurs et bureaux d’études IoT devaient opter pour l’une ou l’autre technologie lors du développement de leurs objets connectés.
Pour permettre aux bureaux d’études de s’affranchir de ce choix, nous avons conçu un module bi-mode permettant de supporter les deux technologies sur une plateforme unique.
Les exigeances :
- un format CMS devant s’adapter à la mise en bande et à la pose automatique
- une consommation en mode IDLE inférieure à 2µA pour des applications fonctionnant sur batterie
- des dimensions réduites (12 x 25mm)
- un coût maîtrisé
Le défi technique
Intégrer deux transceivers distincts autour d’un même microcontrôleur aurait été la solution la plus directe : un pour LoRaWAN, un pour Sigfox. Mais cette approche n’était commercialement pas viable, trop coûteuse en production.
La seule voie raisonnable : l’usage d’un transceiver unique, le SX1272 de Semtech, nativement compatible avec la modulation LoRa mais présentant un défi de taille pour la modulation Sigfox.
Comment générer une modulation Ultra Narrow Band (largeur de bande de 100Hz) à partir d’un transceiver qui n’est pas prévu initialement pour cela, avec des contraintes fortes de stabilité fréquentielle et temporelle pendant les 2 secondes que dure la transmission ?
La solution développée
Afin de réaliser la modulation Sigfox à partir du transceiver SX1272, un driver spécifique a été développé sur le MCU STM32L151 CCT6 attaquant directement le modulateur via une séquence de contrôle de registres au timing très précis. L’extrême précision temporelle requise et la stabilité en température ont imposé l’usage d’un TCXO plutôt qu’un oscillateur standard. Son positionnement sur la carte et son routage électronique ont été particulièrement soignés. Des mécanismes de calibration logicielle complètent le dispositif pour garantir la stabilité dans le temps.
Le second défi concernait la consommation. Un micro-OS Contiki a été implémenté gérant finement l’alimentation des modules matériels du microcontrôleur en « juste-à-temps ».
Résultat : 1,8µA de consommation en mode IDLE, état dans lequel le module reste réveillable via une pin de contrôle externe.
À sa commercialisation, cela en faisait le module le moins consommateur de sa catégorie, position qu’il conserve aujourd’hui parmi les modules bi-modes LoRaWAN/Sigfox.
Technologies et livrables
Protocoles radio: LoRaWAN 1.0.2/1.0.3, Sigfox 0U
Plateforme: STM32L151 CCT6, transceiver Semtech SX1272, TCXO, micro-OS Contiki
Livrables: Module CMS fourni en Tape & Reel, modem AT Command, firmware full bi-mode multi-contexte, SDK sur demande
Certifications: CE (Europe 14dBm), FCC/IC (US/Canada 20dBm), MIC ARIB (Japon 13dBm)
Dimensions: 26.4mm x 14.4mm x 2mm
Résultats
Consommation IDLE : 1,8µA.
Plus de 250 000 modules livrés depuis 2016, unique solution réellement bi-mode du marché.
Autonomie batterie typique : 10+ ans (1 message/jour).
Déclinaisons US/Canada et Asie/Japon, cette dernière développée en collaboration avec Shinko et Interpolation.
Le produit a depuis été complété par une version MM004 LoRaWAN, développée pour le compte du Ministère des Armées dans le cadre du projet SMART REMISAGE. L’architecture est basée sur STM32WL, ST-SAFE et micro-OS Zephyr, avec mécanismes durcis de sécurisation (authentification, chiffrement des données).
1.8µA
Consommation en idle
250 000
modules livrés depuis 2016
26x14mm
Dimensions