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Last updated on 12/12/19

Retrouvez-vous dans la jungle des standards

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Les moyens de communication de l’IoT

Le Bluetooth

Le Bluetooth est un protocole déjà très connu ! Il est utile par son aspect sans fil et sa faible consommation énergétique. Cependant, la portée et le débit restent moyens. Autrement dit, il sera inadapté à une transmission rapide de beaucoup d’informations ou à une grande portée.

ZigBee et Zwave

ZigBee et Zwave sont aussi des protocoles, peut-être moins connus que le Bluetooth ! Ils offrent une alternative intéressante, notamment dans le cadre de la maison connectée ou des bâtiments. Ils permettent de transmettre des données facilement (par exemple des capteurs – ils peuvent contrôler des lampes). Ils ont une faible consommation énergétique et permettent aux objets d’avoir un état dormant si besoin.

Wi-Fi

Le Wi-Fi est déjà connu pour la connectivité qu’il apporte. Il est possible d’utiliser ce protocole pour connecter les objets, soit entre eux, soit, si ce sont des objets suffisamment intelligents, directement à Internet (avec un accès Wi-Fi donc !). Le débit est plus élevé qu’avec du Bluetooth ou du Zigbee et ce mode de connexion est souvent déjà présent dans les habitations/bâtiments. En revanche, il y aura un impact plus grand sur la consommation énergétique.

Cellulaire (4G/3G/2G)

Quand il s’agit de déployer des objets dans un environnement plus vaste ou dans la nature, d’autres moyens de communication sont en jeu. Tout d’abord, les réseaux cellulaires, que l’on utilise tous les jours, notamment avec nos téléphones, servent également à connecter des objets, que ce soit via la 3G, par exemple pour des transferts importants de données, ou des connexions comme la 2G, pour connecter des capteurs échangeant peu de données. Des initiatives sont en cours par le consortium 3GPP pour standardiser ce type de connexion et proposer des versions adaptées aux objets, avec une faible consommation énergétique.

LoRa & Sigfox

Enfin, des moyens de communication comme LoRa ou Sigfox peuvent être une alternative basse consommation pour échanger des données sur une grande portée avec un bas débit. Par exemple, des capteurs envoyant peu de données peuvent être déployés sur ces réseaux-là, en privilégiant une grande autonomie.

Des protocoles de communication / transport de données

HTTP

Un des protocoles les plus utilisés de nos jours demeure le HTTP. HTTP (pour Hyper Text Transfer Protocol) est un protocole qui est omniprésent dans l'Internet, par exemple lors de la consultation de sites Web. Il permet d'échanger des données et est cependant assez verbeux (c’est-à-dire qu’il intègre beaucoup d’informations et consomme des données). Il est également possible de sécuriser une communication HTTP via HTTPS, qui va chiffrer les différents éléments échangés.

MQTT

Cependant, d’autres protocoles existent. Un exemple intéressant d'un protocole alternatif très utilisé dans l’Internet des Objets est MQTT. En effet, MQTT (pour Message Queuing Telemetry Transport) est un protocole adapté aux connexions qui intègrent une partie mobilité entre les clients et le serveur qui va stocker les données. Il fonctionne grâce à un « broker » (ou médiateur) qui centralise les connexions entre les différentes entités et permet à ces dernières de s'abonner et/ou de publier des informations via des « topic ». Ce mode de fonctionnement permet d'avoir des clients qui peuvent avoir des connexions changeantes ou adresse IP variable, comme des capteurs connectés via des connexions mobiles. Il en va de même pour les serveurs. Il est également possible de sécuriser une connexion en utilisant un nom d'utilisateur et un mot de passe pour se connecter au broker ou pour l'échange de données via un protocole de sécurisation (SSL).

CoAP

Enfin, un dernier exemple de protocole de transport de données utilisé dans l'Internet des Objets est le CoAP (pour Constrained Application Protocol). Ce protocole s'adresse davantage à des environnements contraints qui possèdent peu de bande passante pour échanger des données. En effet, le nombre d'octets est limité par envoi et la surcharge du protocole est très faible. C’est donc un protocole très utile pour les environnements contraints avec des équipements à faible capacité de traitement et de transfert. Il est possible de sécuriser les échanges via DTLS, ce qui permet de faire une sécurité TLS sur un échange datagramme.

Maintenant, voici quelques exemples de protocoles et standards qui permettent de transmettre des données en se basant sur des protocoles comme ceux que l’on vient de voir.

Protocoles de gestion d’objets

TR-69

Le premier de ces protocoles est le TR-069. Sa première version a été publiée en 2004. Il présente un certain intérêt dans le contexte de l’Internet des Objets. En effet, il est basé sur du SOAP et du HTTP, et permet une gestion des équipements réseau, notamment pour les télécoms. Il est donc particulièrement intéressant dans l’IoT afin de gérer des objets comme les gateways et les éléments réseau permettant d’assurer le transport des données.

LWM2M

Un autre protocole de gestion des objets est LWM2M. Il est proposé par l’OMA et permet, par un client installé sur les objets, de gérer sa flotte d’objets via un serveur. Par exemple, cela permet de mettre à jour le logiciel des objets, de les redémarrer en cas de problème, etc.

Il est basé sur une architecture orientée ressources et utilise le protocole CoAP. Sa première version officielle a été publiée en 2017, mais il est déjà très utilisé par beaucoup d’acteurs. Il permet également aux objets d’envoyer d’autres données, comme les valeurs des capteurs.

Les alliances / consortiums d’industriels et/ou d’organismes de standardisation

Il existe un grand nombre de consortiums et d’alliances d’industriels. En voilà trois.

Thread

Tout d’abord, Thread est une alliance d’industriels qui ont proposé un standard permettant d’offrir une communication basée sur IP (version 6) et 6LOWPAN, avec une basse consommation énergétique. Des entreprises comme Nest, ARM et Qualcomm font partie de ce consortium.

Homekit

Homekit est une autre alliance portée par Apple qui a élaboré un protocole de communication entre objets. Cette alliance permet d’avoir une compatibilité et une licence pour les objets, et d’intégrer ces objets dans une maison connectée de manière très simple et pratique. De plus, cela permet aux appareils Apple de communiquer facilement avec ces objets et de les contrôler via l’assistant personnel Siri.

Fiware

Enfin, FIWARE est une autre alliance plutôt européenne regroupant plus de 1 000 start-up et 75 villes européennes. FIWARE propose un standard pour plateforme horizontale, c’est-à-dire une plateforme qui permet de connecter tout type d’équipement.

oneM2M

Pour finir sur les exemples de consortiums, en voici un dernier, mais cette fois-ci porté par des organismes internationaux de standardisation : oneM2M

L’idée est que le consortium est mixte, donc composé d’organismes de standardisation et d’industriels. oneM2M propose un standard ouvert pour plateforme horizontale. Il regroupe déjà plus de 200 membres avec divers organismes de standardisation et industriels : divers organismes de standardisation européens, américains et asiatiques, ainsi que des industriels comme Amazon, Cisco, Huawei, Intel, Interdigital, LG, ou même Orange en France.

Vous comprenez donc que l’écosystème de l’Internet des Objets est vaste et peuplé de beaucoup de types de standards et protocoles différents.

Pour vous donner une idée de cette diversité, voici ici un regroupement de différents protocoles et standards, ainsi que leur positionnement.

On peut retrouver ici Thread, notamment en tant que standard dans le domaine de la maison et du bâtiment connecté, et également oneM2M en tant que standard horizontal.

N'hésitez pas à chercher plus d’informations sur les standards qui pourraient vous intéresser en fonction d’un domaine particulier ou autre.

Ces différents éléments sont développés à la fois par des acteurs industriels majeurs, mais aussi par des organismes de standardisation, ainsi que des consortiums mixtes.

Dans la suite de ce cours, nous nous intéresserons plus en détail au standard oneM2M.

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