L’usage des technologies web 4.0 commence à se faire connaître du grand public. Le Web 4.0 et l’Internet des Objets est fortement lié a l’évolution du web. Selon l’Union Internationale des Télécommunications, l’Internet des Objets est une infrastructure globale pour la société de l’information. Celle ci rend les services avancés disponibles en reliant des objets (physiques ou virtuels) à travers les technologies de l’information et la communication interopérable.
D’un point de vue conceptuel, l’Internet des objets caractérise les objets physiques connectés. Connexion à un réseau ouvert sur Internet avec sa propre identité numérique, capable de communiquer les uns avec les autres. D’ici 2020, le Gartner Institute attend plus de 50 milliards d’objets connectés sur le marché. De ce fait, nous assistons à une véritable révolution numérique qui traite des transformations significatives dans nos modes de vie.
Les nouveaux services de l’Internet des Objets
Certes, avec le progrès des technologies web les techniciens et utilisateurs accèdent à des nouvelles opportunités en terme de développement et de services. Par exemple, les objets connectés produisent des grandes quantités de données (Big Data) dont le stockage et le traitement génèrent des milliards d’informations. Celles ci permettront aux entreprises de créer des nouveaux services. En ce qui concerne une amélioration majeure dans le secteur de l’industrie et de la logistique. Nous pouvons maintenant surveiller les machines à distance, effectuer une maintenance prédictive des équipements ou affecter la traçabilité des produits.
Dans l’automatisation résidentielle, l’Internet des Objets couvre tous les appareils de communication. Capteurs (thermostats, détecteurs de fumée, présence …), les compteurs intelligents et les systèmes de sécurité reliés aux appareils de type boîtier domotique. Dans le domaine de l’environnement, ces capteurs surveillent la qualité de l’air, température, niveau sonore, état d’un bâtiment, etc.
Le phénomène de l’Internet des Objets est également très visible dans le domaine de la santé et du bien-être. Notamment avec le développement de montres, de bracelets et d’autres capteurs connectés qui surveillent les signes vitaux.
Les applications système via IdO
D’abord le manque de normes peut perturber le bon usage et le développement de solutions avec l’internet des objets IdO. Puisque chaque application a des données différentes. Les dernières années, les protocoles d’application se sont multipliés. Actuellement un vrai casse-tête pour les concepteurs d’appareils connectés, les développeurs, agences web et hébergeurs, etc. Ainsi il est souvent difficile pour les développeurs électroniques de choisir entre les options de connectivité, lorsqu’ils travaillent avec les applications système via l’Internet des Objets.
Notamment, pour nombreuses technologies de communication bien connues. WiFi, Bluetooth, ZigBee et téléphone portable 2G/3G/4G/5G. Également, il existe plusieurs nouvelles options de réseau émergentes pour ce type d’application ; Bande passante, les exigences en matière de données, de sécurité et d’énergie, la durée de vie de la batterie. Ces types d’applications sont quelques-uns des facteurs qui déterminent le choix de l’utilisation. Nous listons ci-dessous certaines technologies de communication clés qui sont offertes aux développeurs.
Bluetooth
Bluetooth est une technologie de communication à courte portée. Cette application est devenue très importante dans la connexion informatique et présente sur des nombreux marchés de produits de consommation. Le nouveau Bluetooth Low-Energy (BLE) ou Bluetooth Smart, comme étiqueté aujourd’hui est un protocole important pour les applications de l’Internet des Objets. Tout en offrant une portée similaire au Bluetooth, sa conception a pour but d’offrir une consommation d’énergie considérablement réduite.
Cependant, Smart / BLE n’est pas vraiment conçu pour le transfert de fichiers et convient mieux aux petites données. Il a un grand avantage en raison de son intégration dans les smartphones et de nombreux autres appareils mobiles.
Zigbee
Zigbee est un protocole de communication sans fil à courte portée largement utilisé dans la domotique et dans l’industrie. Les protocoles ZigBee PRO et ZigBee Remote Control (RF4CE), entre autres profils ZigBee disponibles, sont basés sur le protocole IEEE802.15.4. Il est préférable dans les applications où une faible puissance est requise et l’échange de données est peu fréquent à de faibles débits de données. La faible consommation d’énergie, l’évolutivité élevée, la sécurité et la durabilité rendent le Zigbee adapté aux applications M2M et l’IdO.
Z-Wave
Z-Wave est une technologie de communication RF de faible puissance. Elle est principalement conçue pour l’automatisation résidentielle pour des produits tels que les contrôleurs de lampes et de capteurs, entre autres, avec des débits de données jusqu’à 100kbit / s. En fonctionnant à 900 MHz, le Wi-Fi et d’autres protocoles de communication sans fil fonctionnant à 2,4 GHz, tels que Bluetooth et Zigbee ne l’affectent pas. Cette technologie est optimisée pour une communication fiable et à faible latence de petits paquets de données. Z-Wave est un protocole plus simple. Toutefois, le seul fabricant de puces est Sigma Designs, comparé à d’autres technologies sans fil telles que ZigBee et autres.
RFI
L’identification par radiofréquence (RFID) est l’utilisation sans fil des champs électromagnétiques pour identifier les objets. La RFID courte portée mesure environ 10 cm, mais la portée longue peut aller jusqu’à 200m. Ce protocole a été spécialement conçu pour que les appareils sans batteries puissent envoyer un signal. Dans beaucoup de systèmes, un côté d’un système RFID est alimenté, créant un champ magnétique, qui induit un courant électrique. Cela crée un système avec assez de puissance pour envoyer des données sans fil encore et encore. Pour cette raison, on utilise les étiquettes RFID à des fins d’expédition et de suivi..
6LoWPAN
6LoWPAN correspond à un protocole de communication basé sur IP. C’est un acronyme pour IPv6 sur réseau personnel sans fil de faible puissance. Le 6LoWPAN permet donc aux appareils plus petits dotés d’une capacité de traitement limitée de transmettre des informations sans fil à l’aide d’un protocole Internet. Le détail le plus important de 6LoWPAN est IPv6. La norme a la liberté de bande de fréquence et de couche physique et peut également être utilisé dans diverses plates-formes de communication, y compris Ethernet, Wi-Fi, 802.15.4 et ISM sous-1GHz. Conçu pour envoyer des paquets IPv6 sur des réseaux basés sur IEEE802.15.4 et implémenter des standards IP ouverts. Y compris TCP, UDP, HTTP, COAP, MQTT et websockets. Le standard fournit des nœuds adressables de bout en bout, permettant à un routeur de se connecter au réseau IP.
Thread
Un nouveau protocole réseau IPv6 basé sur IP et destiné à l’environnement domotique est le thread. Basé sur 6LowPAN, et aussi comme ça, ce n’est pas un protocole d’application l’IdO comme Bluetooth ou ZigBee. Cependant, du point de vue de l’application, il est principalement conçu comme un complément au WiFi. Même si le Wi-Fi est bon pour de nombreux appareils grand public, il a des limites pour une installation domotique.
Wifi
La connectivité Wi-Fi est souvent un choix évident pour de nombreux développeurs. En particulier en raison de la pénétration du WiFi dans l’environnement domestique sur les réseaux locaux. Elle nécessite néanmoins une consommation d’énergie élevée.
Actuellement, la norme WiFi la plus répandue dans les foyers et dans de nombreuses entreprises est la norme 802.11n. Elle offre un débit important dans la plage des centaines de mégabits par seconde. Généralement, la portée de la technologie Wi-Fi est de 10 mètres. Cependant l’utilisation d’antennes privées peut fournir la connectivité Wi-Fi jusqu’à 30 kilomètres.
Cellular
Toute application l’IdO nécessitant un fonctionnement sur de longues distances peut tirer parti des fonctionnalités de communication cellulaire GSM/3G/4G. Bien que le mobile soit capable d’envoyer de grandes quantités de données, en particulier pour la 4G, la consommation d’énergie et les dépenses seront très élevées pour de nombreuses applications. Toutefois, cela peut être idéal pour les projets de données à faible bande passante sur Internet. Un produit clé dans ce domaine est la gamme de produits SparqEE, y compris la carte de développement CELLv1.0 à faible coût et une série de cartes de connexion blindées pour les plates-formes Raspberry Pi et Arduino.
NFC
NFC (Near Field Communication) est une technologie qui permet des interactions bidirectionnelles simples et sécurisées entre des appareils électroniques et particulièrement applicables aux smartphones. Elle permet aux consommateurs d’effectuer des paiement sans contact, d’accéder au contenu numérique et de connecter des appareils électroniques. Essentiellement, il étend la capacité de la technologie de la carte sans contact ; Et permet aux appareils de partager des informations distantes de moins de 4 cm.
Sigfox
Une technologie alternative de grande envergure est Sigfox, qui en termes de portée vient entre WiFi et cellulaire. Il utilise des bandes ISM, qui sont libres d’utiliser sans avoir besoin d’acquérir des licences, pour transmettre des 
données à travers un spectre très étroit vers et à partir d’objets connectés. L’idée de Sigfox est que pour de nombreuses applications M2M fonctionnant sur une petite batterie et ne nécessitant que de faibles taux de transfert de données. La gamme WiFi est très courte ; Alors que le téléphone est très cher et consomme beaucoup d’énergie. SigFox et ses partenaires montent des antennes dans des tours (comme une entreprise de téléphonie cellulaire). Puis reçoivent des transmissions de données à partir de dispositifs tels que des capteurs de stationnement ou des compteurs d’eau.
Déjà déployé sur des milliers d’objets connectés, de nombreuses grandes villes européennes, dont dix au Royaume-Uni, lancent le réseau. Il offre un réseau robuste, économe en énergie et évolutif. Il peut communiquer avec des millions d’appareils fonctionnant sur batterie dans des zones de plusieurs kilomètres carrés. Cela le rend approprié pour de nombreuses applications M2M qui doivent inclure des compteurs intelligents, des moniteurs patient, des dispositifs de sécurité, éclairage et capteurs environnementaux.
Neul
Neul est semblable à Sigfox et fonctionnant dans la gamme inférieure à 1 GHz. Il profite de très petites tranches du spectre White Space du téléviseur pour offrir une évolutivité élevée, une couverture élevée, une faible consommation et des réseaux sans fil à faible coût. Les systèmes, basés sur la puce Iceni, communiquent en utilisant la radio en espace blanc pour accéder au spectre UHF de haute qualité maintenant disponible en raison de la transition de la télévision analogique à la télévision numérique.
La technologie de communication s’appelle Weightless. C’est une technologie de réseau sans fil de grande portée conçue pour l’IoT. Elle se trouve être en concurrence avec les solutions GPRS, 3G, CDMA et LTE WAN existantes. Les débits de données peuvent varier de quelques bits par seconde jusqu’à 100 kbps sur le même lien; et les appareils peuvent consommer 20 à 30 mA de batteries 2xAA, ce qui signifie 10 à 15 ans sur le terrain.
LoRaWan
LoRaWAN, similaire à Sigfox et Neul, se tourne vers les applications WAN (Wide Area Network). Conçu pour fournir des WAN à faible consommation ; Avec des fonctionnalités spécifiquement requises pour prendre en charge la communication bidirectionnelle mobile à faible coût dans les l’IdO. M2M et smart applications urbaines et industrielles. Optimisés pour une faible consommation d’énergie ; Ainsi prenant en charge de vastes réseaux avec des millions et des millions d’appareils. Les débits de données vont de 0,3 kbps à 50 kbps.
MQTT (Télémétrie Message Queue Transport)
Il a été créé il y a environ 15 ans pour surveiller les nœuds de capteurs distants et conçu pour économiser de l’énergie et de la mémoire. Il est basé sur le modèle de communication ‘Publish Subscribe’. En utilisant MQTT, un périphérique connecté peut s’abonner à n’importe quel nombre de threads hébergés par un courtier MQTT. En général, il s’agit d’un protocole léger qui s’exécute sur les périphériques embarqués et les plates-formes mobiles. Facebook Messenger, Amazon IoT (AWS-IoT), IBM Node-Red etc… montrent les bonnes performances et la fiabilité de MQTT. Des organisations qui l’utilisent pour servir des millions de personnes chaque jour.
CoAP (protocole d’application restreint)
Le protocole d’application restreint (CoAP) est un protocole d’application Internet pour les dispositifs restreints (défini dans la RFC 7228). Il permet aux périphériques restreints de communiquer avec l’Internet plus large en utilisant des protocoles similaires.
Le CoAP est conçu pour être utilisé :
- Entre des périphériques sur le même réseau restreint ;
- Les périphériques et les nœuds généraux sur Internet ;
- Entre des appareils sur différents réseaux connectés par Internet.
C’est un protocole client / serveur et fournit un modèle d’interaction individuel “demande / rapport” avec des adaptations multicast. Compatible avec Internet, il est donc conçu pour interagir avec HTTP et REST Web via des proxy simples. Les deux protocoles de messagerie MQTT et CoAP apparaissent comme les principaux protocoles légers pour le marché croissant de l’IdO.
Réseaux mobiles et l’Internet des Objets
Le réseau mobile ou, en d’autres termes, le réseau cellulaire, Signifie des protocoles de communication sans fil tels que 2G, 3G et 4G. Il est facile d’envoyer et de recevoir des données en grande quantité, notamment via 4G.
Les exigences de coût élevé et de puissance élevée sont les inconvénients de cette technologie ; Mais avoir une portée élevée de 200 km sera utile pour les applications mobiles dans la zone l’IdO. Basé sur LTE Advanced, qui est une technologie 4G ; Le débit maximal de ce protocole de communication est de 1 Gbit /s.
Il existe de nombreux protocoles et standards du marché qui sont spécifiquement conçus pour ou peuvent être utilisés pour l’IdO. Nous avons en effet mentionné ci-dessus certains d’entre eux et d’autres tels que les WebSockets Wi-Fi, ZigBee, LoRA, RF simple, XMPP, RFID, NFC etc. Le choix d’une personne doit être basé sur les exigences de conception et les restrictions d’application que vous envisagez de développer. Les possibilités dans l’espace l’IdO sont donc infinies !
Les défis de l’Internet des Objets
L’IdO est un écosystème complexe, dont chacun nécessite des connaissances particulières. Cependant, de nombreuses initiatives, loin d’être formelles, sont encore expérimentales ; Tandis que le manque de compétences en l’IdO est le deuxième défi auquel sont confrontés les porteurs de projets après les coûts initiaux.
Pour travailler avec cette grande quantité de données, les entreprises ont encore beaucoup à préparer. La maîtrise des compétences est également nécessaire pour gérer la diversité et la complexité des projets de l’Internet des Objets. Parmi les principaux travaux de l’IdO, citons : la gestion de projet, le matériel et les réseaux, les logiciels et la connectivité, le cloud computing, le Big Data, l’analytique, la sécurité numérique et les affaires.
Dans le cas de l’IdO, lorsque la technologie change, les protocoles et les dispositifs aussi. Selon le rapport de recherche 451 Research ; Beaucoup d’entreprises ne répondent donc toujours pas aux exigences pour gérer ces données de façon satisfaisante. 46% des entreprises ont des difficultés à pourvoir des postes liés à la technologie l’IdO et aujourd’hui. Leurs principaux défis impliquent de nouveaux moyens de stockage, d’analyse et de sécurité des données.
C’est à nous d’exploiter le potentiel de l’Internet des objets et ainsi inventer les usages de demain.
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