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TECHNO FLASH #3 ANGELS amène une nouvelle modulation très bas-débit pour l’IoT par satellite

Avec le lancement d’ANGELS et la première charge utile ARGOS-Neo miniaturisée, une nouvelle modulation est maintenant disponible pour l’IoT spatial et tous les objets déjà connectés par Kinéis/ARGOS.

Baptisée VLD-A4 pour “Very Low Data rate – ARGOS-4” (très bas débit ARGOS-4), cette nouvelle modulation a spécifiquement été conçue par le CNES pour atteindre des puissances d’émission très basses du côté des objets connectés.

1/3 Modulation et format de message
VLD-A4 a été pensée pour les objets qui ont de petites quantités de données à émettre. La modulation est une BPSK (Binary Phase Shift Keying c’est-à-dire une modulation par changement de phase à 2 valeurs) ±1.1 rad identique à celle des signaux bas débit ARGOS-2, mais avec un débit binaire modulé de 200 bits par seconde (au lieu de 400 bits/s pour ARGOS-2).
De plus, pour réduire le risque d’erreur binaire, le standard inclut un code convolutionnel (7, ½) qui ajoute de la redondance dans le but de corriger un certain nombre d’erreurs. Le poinçonnage est ensuite utilisé pour réduire le nombre de bits à émettre, puis l’entrelacement pour améliorer l’efficacité en séparant les potentielles erreurs successives. Ces mécanismes impliquant l’utilisation de messages de longueur fixe, seul un format de messages est possible : d’une durée de 965 ms, il contient trois paquets de 28 bits, un pour le numéro d’identification du terminal (ID) et deux disponibles pour un total de 56 bits (7 octets) de données utiles, et permet seulement la localisation par effet Doppler.

2/3 Une très faible puissance
Avec ce très bas débit, les objets connectés Kinéis seront désormais capables d’émettre des messages avec une puissance descendant jusqu’à 100 mW et même plus faible, tout en conservant les performances de réception à bord observées avec les signaux ARGOS des générations précédentes.
De plus, l’utilisation d’un code convolutionnel permet de réduire le nombre d’erreurs binaires et ainsi d’augmenter la proportion de messages corrects. Les premiers essais en vol ont rapporté 87 % de succès à 100 mW, ce qui permettrait d’atteindre 98,3 % en seulement deux émissions dans l’environnement radio plutôt bruité de l’agglomération toulousaine. Des essais supplémentaires seront réalisés dans les prochaines semaines à plusieurs endroits plus calmes de la planète, où de meilleurs résultats sont attendus.
Avec des puissances d’émission approchant celles utilisées dans les systèmes terrestres, Kinéis confirme sa position de fournisseur de connectivité pour les marchés de l’IoT : en plus de réduire considérablement la consommation énergétique et ainsi augmenter l’autonomie ou réduire la taille de la batterie, cette avancée technique ouvre la voie à des développements matériels plus simples faisant appel à des composants moins onéreux.

3/3 Des objets connectés déjà compatibles
Côté segment utilisateur, le développement d’objets connectés intégrant cette nouvelle modulation est déjà possible grâce à la puce ARTIC fournie par Kinéis. Ces objets peuvent d’ores et déjà obtenir la certification CNES-Kinéis, le processus  prenant déjà en considération les signaux VLD-A4.

Avec ANGELS en orbite à 520 km d’altitude recevant cette nouvelle modulation, les objets connectés bénéficient de 3 à 4 fenêtres de visibilité par jour pour émettre à très faible puissance. Cependant, la flexibilité de la puce permet d’alterner avec les modulations historiques lorsque les autres satellites sont en vue. Concernant les objets existants qui n’intègrent pas le VLD-A4, ANGELS augmente tout de même la capacité en collecte de données de Kinéis en étant aussi capable de recevoir les modulations bas débit des générations précédentes d’ARGOS.