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L’histoire des télécommunications a connu plusieurs évolutions, depuis les signaux de fumées des Indiens, l’invention du premier téléphone par Graham Bell. Les hommes ont toujours eu un besoin croissant de communiquer : il y a eu la téléphonie GSM, le GPRS et l’EDGE et la 3G pour les besoins en données toujours en hausse, c’est la course au débit. Le spectre se fait une ressource rare, c’est la chasse au MHz avec la 4G. Vers l’horizon 2020, la 5G va même être déployée permettant des débits de l’ordre du Gbps. L’amélioration continue et l’avancée rapide en télécommunications permettent de faire communiquer les gens et de transmettre de l’information. Cette discipline est au service des hommes comme l’a si bien décrit un écrivain : « L’évolution technologique est le résultat de notre propre désir de créer et mener une vie meilleure ». Entre temps, il est venu à l’esprit de connecter également à un réseau les objets de la vie quotidienne. C’est l’avènement et le tournant majeur de l’Internet des objets qui est qualifié de troisième vague de développement de l’Internet, car maintenant les objets peuvent aussi communiquer.
ÉTUDE PANORAMIQUE SUR L’INTERNET OF THINGS
L’Internet des objets est une solution qui permet de proposer de nouveaux services dans de nombreux secteurs d’activités. L’IoT possède un positionnement pluridisciplinaire et le mariage entre les réseaux (Internet) et les objets ouvre de chantiers multiples autant sur le terminal d’accès, les centres de données et de traitement, ou encore le réseau qui assurera la connectivité et la transmission.
Introduction à l’Internet des Objets
IoT ou Internet of Things se réfère à un large réseau d’objets contenant des systèmes électroniques embarqués permettant de collecter, traiter les données et communiquer avec d’autres objets du réseau. L’IoT est un véritable écosystème, ce n’est pas une simple technologie, mais un système de systèmes.
Définitions
La définition de l’IoT varie selon les organismes de régulation et de standardisation et aussi les groupes de travail. Le groupe de travail IoT-Global Standards Initiative (IoT-GSI), piloté par l’International Telecommunication Union (ITU) définit l’IoT comme « une infrastructure mondiale au service de la société de l’information » qui permet « d’offrir des services évolués en interconnectant des objets (physiques et virtuels) grâce à l’interopérabilité de technologies de l’information et de la communication existantes ou en évolution ». Ainsi un objet connecté est un équipement possédant les attributs suivants :
– Capteurs,
– Connectivité à Internet,
– Processeurs,
– Efficacité énergétique,
– Coût optimisé,
– Fiabilité,
– Sécurisé.
M2M et IoT – objets connectés
Les objets connectés sont définis en termes d’identité, d’interactivité, de « shadowing », de sensibilité et d’autonomie.
– Identité : afin de gérer les objets connectés, ils doivent être identifiables de façon unique. Généralement, on utilise les étiquettes RFID, les adresses IP.
– Interactivité : un objet n’a pas besoin d’être connecté à un réseau à tout moment. De tels objets sont qualifiés de « passifs », par exemple les livres étiquetés RFID qui signalent leur présence au moment de quitter une bibliothèque.
– Shadowing : désigne le fait qu’un programme logiciel puisse tout connaître d’un objet physique et agir en son nom.
– Sensibilité : un objet peut avoir des capteurs mesurant les niveaux de température, d’humidité, ou d’enregistrer et diffuser des informations.
– Autonomie : chaque objet est responsable de lui-même.
Un objet connecté est un équipement, matériel qui possède des composants électroniques embarqués qui lui permettent de communiquer des informations vers un autre objet, un serveur en utilisant une liaison sans fil vers le réseau dédié qui est Internet le plus souvent. Pouvant être contrôlé à distance, il remplit généralement deux rôles :
– Capteur : surveiller l’apparition d’un évènement.
– Actionneur : réaliser une action suite à un évènement.
On parle de IoT lorsqu’un ensemble d’objets connectés communiquent et interagissent entre eux ou avec des serveurs de traitement via Internet. Il faut remarquer que le M2M (Machine to Machine) est un sous-ensemble de l’IoT dont les particularités sont que le M2M utilise les technologies de communication cellulaire qui sont des communications radio à débits et distances importants, et aussi qu’il n’y a pas d’échanges entre les machines et objets distants, mais plutôt que les flux d’informations se font en étoile.
Réseaux de communication à courte portée pour l’IoT
Le développement de l’IoT se base sur l’accès à des réseaux d’objets de natures hétérogènes. Toutela variété des technologies de télécommunications est mise à contribution. D’ailleurs, la croissance de l’IoT devrait être encouragée majoritairement par l’exploitation de technologies sans fil et mobile. Pour les cas d’utilisations sans fil à courte portée, certaines technologies comme le Bluetooth Low Energy, le WiFi se démarquent particulièrement. L’usage de l’IoT pour le grand public se base en grande partie sur de telles connectivités à l’instar des «wearables » (vêtements, accessoires, lunettes connectées), domotique, etc.
Il faut préciser que, ces technologies principalement orientées LAN et PAN n’offrent pas deconnectivité étendue à l’échelle nationale ou internationale, contrairement aux réseaux MAN et WAN.
BLE : Bluetooth Low Energy
BLE aussi connu sous le nom de Smart Bluetooth, a commencé dans le cadre de la spécification de base de Bluetooth 4.0. Il utilise les ondes radio à courte portée (bande de 2.4 GHz) avec une puissance minimale et fonctionne pendant une longue période. Sa couverture est de 100 mètres. La latence de BLE est 15 fois inférieure à celui du Bluetooth conventionnel.
Cette technologie fonctionne en utilisant une puissance comprise entre 0,01 mW et 10 mW, alors que la consommation de référence est de 1W avec la technologie Bluetooth classique. Le smart Bluetooth n’est pas conçu pour le transfert de fichiers, il est plutôt approprié pour des petits paquets de données. Ces caractéristiques font de BLE un protocole idéal pour les appareils IoT.
ZigBee
Le protocole ZigBee a été encadré par l’alliance ZigBee. Les caractéristiques suivantes le rendent très adapté aux applications IoT :
– faible consommation d’énergie,
– faible coût,
– prise en charge d’un grand nombre de nœuds de réseau.
Zigbee a une topologie de réseau décentralisée similaire à celle d’Internet. Ce protocole a la capacitéde permettre aux nœuds de trouver de nouvelles routes si une route échoue dans le réseau. Cette fonctionnalité en fait un protocole wireless très robuste. La spécification ZigBee utilise des couches inférieures de la pile de protocoles IEEE 802.15.4 et définit ses propres couches supérieures du réseau à l’application, y compris les profils d’application. Le protocole IEEE 802.15.4 est une technologie de réseau sans fil standard qui fonctionne sur la bande de 2.4 GHz. Ce protocole de niveau liaison permet des échanges de données relativement peu fréquents à faible débit de données, sur une zone restreinte d’un rayon de 100m. Le débit de données est de 250 kbps.
WiFi, Low Power Wifi
Le WiFi est une technologie sans fil récente, très populaire avec des taux de transfert de données à haute vitesse dans les réseaux locaux LAN et PAN (150-200 Mbps). Les périphériques WiFi conservent la latence ou les retards dans la transmission des données, en restant actifs même en l’absence de données transmises. Ces connexions WiFi sont souvent mises en place avec une ligne d’alimentation dédiée ou des batteries qui doivent être rechargées après quelques heures d’utilisation.
Les dispositifs WiFi à faible coût « dorment » lorsqu’ils ne transmettent pas de données et ne nécessitent que 10ms pour se « réveiller » lorsqu’ils sont sollicités. Le WiFi basse consommation (low power) avec pile ou batterie peut être utilisé pour les applications de télédétection et de contrôle. Le HaLow ou WiFi-ah est une version longue portée, faible consommation de la norme IEEE 802.11.
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