LoRa

Long Range, Low Power — technologie IoT sans fil fonctionnant sur les bandes 868 MHz et 433 MHz, utilisant le spectre étalé par chirp (CSS), offrant une portée de plusieurs kilomètres et une autonomie de plusieurs années.

Qu’est-ce que LoRa ?

LoRa signifie « Long Range, Low Power » (longue portée, faible consommation) et désigne une technologie de communication sans fil conçue pour transmettre des données sur de longues distances. Cette technologie est fréquemment utilisée pour l’Internet des objets (IoT) et les communications de machine à machine (M2M). LoRa offre la possibilité de transmettre des données sans fil sur de longues distances tout en consommant peu d’énergie, ce qui la rend particulièrement adaptée aux appareils fonctionnant sur batterie et aux applications nécessitant une longue autonomie. Les principales caractéristiques de LoRa sont les suivantes :

Grande portée : la technologie LoRa permet la transmission de données sur des distances allant de plusieurs kilomètres à plusieurs dizaines de kilomètres, en fonction des conditions environnementales et du matériel utilisé.
Faible consommation d’énergie : les appareils LoRa sont économes en énergie et peuvent donc fonctionner avec des piles ou d’autres sources d’énergie à faible consommation. Cela les rend idéaux pour les applications dans lesquelles la consommation de la pile doit être réduite au minimum.
Débits de données faibles : LoRa offre des débits de données relativement faibles par rapport à d’autres technologies sans fil telles que le Wi-Fi ou la 4G/5G. Cela s’avère toutefois suffisant pour de nombreuses applications IoT dans lesquelles seules de petites quantités de données doivent être transmises de manière occasionnelle.
Longue durée de vie des piles : grâce à leur faible consommation d’énergie et à leur efficacité, les appareils LoRa peuvent souvent fonctionner pendant des années sans changement de pile.

LoRa repose sur une technique de modulation qui permet de capter les signaux même dans de mauvaises conditions de réception. Cette technologie est souvent utilisée en association avec un LoRaWAN (LoRa Wide Area Network), un protocole de réseau sans fil spécialement conçu pour la communication avec les appareils LoRa. LoRaWAN permet la communication entre les appareils LoRa et un serveur réseau LoRaWAN central, qui traite et transmet les données collectées par les appareils. LoRa et LoRaWAN couvrent un large éventail d’applications, notamment les villes intelligentes, la surveillance environnementale, le suivi des actifs, l’agriculture, les bâtiments intelligents et bien d’autres encore. Ils offrent un moyen économique de fournir une connectivité sans fil pour les applications IoT réparties sur de vastes zones géographiques.

Largeur de bande vs portée

LoRaWAN est adapté à la transmission de petites quantités de données utiles (telles que les données de capteurs) sur de longues distances. La modulation LoRa offre une portée de communication nettement supérieure avec une largeur de bande inférieure à celle d’autres technologies concurrentes de transmission de données sans fil. Le graphique suivant présente certaines technologies d’accès pouvant être utilisées pour la transmission de données sans fil, ainsi que leurs portées de transmission prévues par rapport à leur largeur de bande.

Bandwidth vs range across wireless technologies

Gammes de fréquences

Voici les bandes de fréquences les plus couramment utilisées pour LoRa (en fonction de la région et des prescriptions en vigueur) :

868 MHz : en Europe, il s’agit de la bande de fréquences la plus couramment utilisée pour la technologie LoRa en raison de son excellente portée et de ses propriétés de pénétration. En Amérique du Nord, c’est la bande des 915 MHz qui est utilisée. Les bandes de fréquences exactes peuvent varier d’un pays à l’autre, car ce sont les autorités de régulation qui définissent l’utilisation de certaines fréquences. La puissance d’émission est limitée à 15 dBm (25 mW ERP) et l’émission n’est autorisée que pendant 1 % du temps (cycle de service).
Bande des 433 MHz : la bande des 433 MHz est également utilisée en Suisse pour les communications LoRa, bien qu’elle soit moins courante que la bande des 868 MHz. En tant que bande amateur de 70 cm, elle peut être utilisée par des radioamateurs titulaires d’une licence avec la puissance d’émission autorisée, nettement plus élevée, et sans la restriction de cycle de service de 1 % applicable à la bande ISM.
Bande des 2,4 GHz : dans certaines régions, la technologie LoRa est également utilisée dans la bande des 2,4 GHz. Cette bande est utilisée dans le monde entier pour le Wi-Fi et d’autres technologies sans fil ; l’utilisation de la technologie LoRa dans la bande des 2,4 GHz peut donc être sujette à des interférences plus importantes.

Débits de transmission

Les débits de transmission du LoRa dans la bande sub-GHz varient, selon la configuration, entre un maximum de 125 bps (bits par seconde) et quelques bits par seconde lorsqu’une grande portée est recherchée.

Mode de modulation « Chirp Spread Spectrum » (CSS)

LoRa (Long Range) utilise une mode de modulation spécifique appelée « Chirp Spread Spectrum » (CSS). Le « Chirp Spread Spectrum » est un type de modulation de fréquence dans lequel la fréquence du signal porteur varie de manière linéaire dans le temps, ce que l’on appelle un « chirp ». Ce chirp nécessite une très grande largeur de bande (généralement 125 kHz).

LoRa utilise trois largeurs de bande différentes : 125 kHz, 250 kHz et 500 kHz (dans cet exemple, on utilise 125 kHz). Les symboles LoRa sont modulés via un « up-chip » d’une largeur de bande de 125 kHz et, en fonction des exigences en matière de débit de données et des conditions du canal, différents facteurs d’étalement orthogonaux sont utilisés. LoRa utilise les facteurs d’étalement SF7 à SF12. Un facteur d’étalement plus élevé offre une plus grande portée, mais un débit de données plus faible.

Voici un spectrogramme d’une émission LoRa (spectre étalé par chirp) :

Applications pratiques de LoRa en radioamateur

LoRa-APRS

Un système LoRa-APRS a été mis en place dans certaines régions de Suisse. Il utilise des modules LoRa dans la bande des 433 MHz et fonctionne avec une puissance nettement inférieure à celle de l’APRS traditionnel sur 2 m. Le micrologiciel couramment utilisé a été développé par Ricardo Guzmán (CD2RXU) : LoRa_APRS_Tracker et LoRa_APRS_iGate.

Meshtastic

Meshtastic est le projet de réseau maillé LoRa ouvert le plus populaire. Des modules LoRa abordables (par exemple Heltec, LilyGO T-Beam ou RAK) forment un réseau auto-organisé et échangent des messages texte, des données de position et des données de capteurs — il se commande facilement via une application pour smartphone par Bluetooth. Chaque nœud retransmet les messages (flooding), ce qui permet au réseau de s’auto-réparer ; cela convient particulièrement aux stations mobiles (randonnée, vélo, événement). En Europe, Meshtastic émet sur la bande ISM 868 MHz (25 mW ERP max.) — il s’agit d’une exploitation sans licence et non de radioamateur, même si de nombreux radioamateurs y participent. Pour en savoir plus : meshtastic.org.

MeshCore

MeshCore est une alternative plus récente (depuis 2025) utilisant le même matériel, mais dotée d’un routage plus efficace : au lieu de diffuser tous les messages, MeshCore mémorise les chemins vers la destination et envoie les messages suivants de manière ciblée via les nœuds intermédiaires appropriés. Il distingue trois rôles d’appareils : Companion (le terminal personnel), Repeater (simple répéteur) et Room Server (qui stocke les discussions de groupe et les transmet aux participants hors ligne). MeshCore s’adapte ainsi mieux aux réseaux dotés de relais fixes. MeshCore fonctionne lui aussi principalement sur la bande ISM à 868 MHz. Pour en savoir plus : meshcore.co.uk.

MeshCom

MeshCom est le réseau maillé LoRa spécialement conçu pour la radioamateur. Il émet dans la bande des 70 cm (433,175 MHz pour le texte, 433,775 MHz pour les positions), émet non crypté et identifie chaque nœud par son indicatif d’appel — ce qui permet de rester dans le cadre réglementaire de la radioamateur, avec les puissances plus élevées et les meilleures antennes autorisées dans ce domaine. Les passerelles MeshCom relient les îlots de maillage locaux via Internet ou le HAMNET pour former un vaste réseau commun. Ce projet, lancé par l’ÖVSV (ICSSW), fonctionne avec un micrologiciel dédié sur des cartes ESP32 (Heltec, LilyGO T-Beam, RAK). Pour en savoir plus : wiki.oevsv.at/MeshCom.

Écouter les satellites LoRa

La technologie LoRa est également utilisée par des microsatellites (PocketQubes, CubeSats) pour la transmission de données de télémétrie. TinyGS est un réseau mondial ouvert de stations au sol qui reçoivent ces satellites : À l’aide d’une carte ESP32 LoRa abordable (par exemple Heltec ou TTGO), vous pouvez construire, pour quelques francs, votre propre station de réception qui transmet automatiquement les paquets reçus au réseau commun TinyGS et les rend visibles sur une carte mondiale. Pour en savoir plus : tinygs.com.

LoRaWAN

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) est un protocole de communication sans fil spécialement développé pour l’Internet des objets (IoT) et basé sur la technologie LoRa (Long Range). LoRaWAN étend la technologie LoRa en fournissant un protocole réseau qui permet la communication entre des terminaux compatibles LoRa et un serveur réseau central. Voici les principaux composants de LoRaWAN :

Terminaux (nœuds LoRa) : il s’agit des appareils IoT qui collectent ou contrôlent des données et communiquent avec le réseau LoRaWAN. Ces appareils sont généralement équipés de modules radio LoRa et peuvent intégrer divers capteurs, actionneurs ou autres composants IoT.
Passerelles : les passerelles LoRaWAN sont des appareils qui reçoivent les données des terminaux et les transmettent au serveur réseau central. Ces passerelles sont placées stratégiquement dans une zone afin d’assurer une bonne couverture.
Serveur réseau : le serveur réseau central est le cœur d’un réseau LoRaWAN. Il reçoit les données provenant des passerelles, les traite, les transmet aux applications appropriées et garantit une communication sécurisée et fiable. The Things Network (TTN) est un serveur réseau public bien connu.
Applications : applications et services qui accèdent aux données collectées par les terminaux et les exploitent pour répondre à des besoins spécifiques. Il peut s’agir d’applications de surveillance des conditions environnementales, de suivi des actifs, de villes intelligentes et bien plus encore.

LoRa Alliance

La LoRa Alliance est une organisation indépendante à but non lucratif qui joue un rôle important dans la promotion, le développement et la normalisation de la technologie LoRaWAN. Ses principaux objectifs et missions sont les suivants :

Normalisation : la LoRa Alliance s’attache à élaborer et à promouvoir des normes ouvertes pour LoRaWAN. Cela contribue à garantir l’interopérabilité entre les différents appareils et réseaux LoRaWAN et à favoriser une large adoption de cette technologie.
Certification : la LoRa Alliance gère un programme de certification qui garantit que les appareils et réseaux LoRaWAN sont conformes aux normes établies. Cela favorise la qualité et la fiabilité des déploiements LoRaWAN.
Promotion de la technologie : La LoRa Alliance s’efforce de mieux faire connaître LoRaWAN et ses cas d’utilisation. Elle y parvient grâce à des initiatives marketing, des événements et des actions de sensibilisation.
Défense des intérêts : La LoRa Alliance défend les intérêts de ses membres et de la communauté LoRaWAN aux niveaux politique et réglementaire. Cela implique de collaborer avec les autorités de régulation et de soutenir les politiques favorisant l’utilisation de LoRaWAN.
Développement de l’écosystème : la LoRa Alliance favorise la mise en place d’un écosystème LoRaWAN complet en réunissant des entreprises, des instituts de recherche, des développeurs et des utilisateurs. Cela contribue à l’innovation et au développement continu de LoRaWAN.
Élaboration de spécifications : La LoRa Alliance travaille à l’élaboration des spécifications LoRaWAN afin de garantir que la technologie réponde aux exigences et aux défis en constante évolution de l’IoT.

La LoRa Alliance dispose d’une large base de membres, composée d’entreprises, d’instituts de recherche et d’autres organisations intéressées par la promotion et le développement de LoRaWAN. Ses efforts ont contribué à faire de LoRaWAN une technologie largement répandue et acceptée pour l’Internet des objets (IoT) et à favoriser la disponibilité mondiale des réseaux et des appareils LoRaWAN.

The Things Network

Il s’agit d’un réseau LoRaWAN fondé par des passionnés, composé de nombreuses passerelles privées et d’un réseau ouvert. Il peut être utilisé gratuitement par tous les capteurs.

Helium

Il s’agit d’un réseau LoRaWAN fermé, principalement utilisé pour le minage d’une cryptomonnaie. La participation se fait à vos propres risques.

Il existe par ailleurs plusieurs réseaux LoRaWAN commerciaux. En Suisse, l’un d’entre eux est exploité par Swisscom.