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J'ai tout compris !

Mis à jour le 21/11/2019

Rendez le système communicant

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Dans ce chapitre, nous allons introduire la notion d’objet communiquant ou objet connecté.

Retrouvons Joe qui décide d’installer un nouveau détecteur de fumée avec arrêt par télécommande. Est-ce que Joe va enfin être satisfait ?

Regardez la vidéo suivante : Joe mesure les limites d'un objet non communicant - Auteur Jean-Marie DAUTELLE.

Pourquoi le détecteur de fumée n’a-t-il pas empêché l’incendie ?

Examinons la question….

Le détecteur de fumée émet une alarme sonore qui suppose qu’une personne est dans la maison. Joe fait le diagnostic de la situation et s’interroge sur une solution plus efficace ; il imagine plusieurs scénarios :

  • Est-ce que l’alarme devrait appeler les pompiers ?

  • Est-ce que l’alarme devrait déclencher une sirène sur le toit ? (Moyennant un risque de fausses alarmes et de déclencher la colère des voisins).

  • Est-ce que l’alarme devrait se connecter un système d’extinction d’incendie ? (Moyennant des risques d'inondation...).

Solution retenue par Joe : l’alarme lui envoie un SMS. Mais pour ce faire, le détecteur de fumée doit pouvoir se connecter au téléphone de Joe.

Tout le monde est familier avec l’Internet, cela permet aux humains de communiquer entre eux. L’Internet des objets (en anglais « Internet of Things » ou IoT) permet aux objets, de manière autonome, de communiquer entre eux.

Ces objets doivent satisfaire deux conditions :

  1. Ils doivent disposer d’un émetteur sans fil (Wi-Fi, Bluetooth, 3G...).

  2. Ils doivent avoir un identifiant ou adresse unique (adresse IP).

Toutefois, si suffisamment d’objets sont connectés et capables d’agir de manière automatique, ils créent un système cohérent capable d’interagir sans intervention humaine... d’où cette impression d’intelligence collective.

Dans notre cas, le détecteur de fumée pourra communiquer avec le téléphone de Joe qui, à son tour, pourra prévenir Joe d’une possibilité d’incendie. Nous aurons donc un détecteur de fumée «intelligent».

Un objet connecté peut être aussi simple qu’une lampe ou aussi complexe qu’une voiture. Dans le cas de la lampe, la capacité à communiquer sans fil pourrait sérieusement augmenter son prix.

Ainsi, le réseau Sigfox est un réseau hautement extensible, construit pour un grand nombre d'appareils. Il établit des communications bidirectionnelles avec les systèmes embarqués à très faible coût (de l’ordre de l’euro).

Est-ce un bon choix ?

Le Wi-Fi a un débit élevé, sa consommation électrique limite son usage aux produits les plus coûteux, pouvant être branchés à une prise électrique. Les concepteurs d'objets connectés se tournent plutôt vers le standard IEEE 802.11ah, une déclinaison du Wi-Fi dont la portée est plus longue et la consommation moindre. Les industriels peuvent aussi exploiter ZigBee, nom commercial de la norme IEEE 802.15.4.

Sa portée ne dépasse pas une centaine de mètres, et son débit pas plus de 250 kbit/s. En revanche, la mémoire qu'elle requiert est minimale, quelques dizaines de Ko, et surtout sa consommation électrique est extrêmement limitée. Certains appareils embarquant cette technologie peuvent rester opérationnels pendant des années avec une simple pile pour les alimenter. Par exemple, la télécommande de la Freebox s'appuie sur ZigBee.

Positionnement du BAN (source : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Positionnement_du_BAN.png)
Comparatif des normes réseaux (rapport puissance/débit) et positionnement du BAN - Source : Gael.mathia -https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Positionnement_du_BAN.png

Avec son adressage sur 32 bits, IPv4 ne peut adresser que 4 milliards d’adresses.

IPv6 avec son adressage sur 128 bits résout ce problème, mais au prix d’une complexité (et consommation) accrue.

Une pile IPv6 allégée, à faible consommation d'énergie, a été définie ; elle s’appuie sur le protocole IEEE 802.15.4e, qui vise à limiter la consommation au niveau de la liaison radio, 6lowPAN pour l'adaptation du protocole, et enfin CoAP (Constrained Application Protocol) qui en représente la dernière couche.

En résumé

Pour les communications à faible distance, les objets connectés peuvent s’appuyer sur :

  • les RFID passifs (sans alimentation) pouvant embarquer un processeur (comme la carte Navigo). L’énergie pour le processeur est fournie par le lecteur ;

Puce RFID
Puce RFID - Source : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:RFID_Chip_004.JPG)
  • les RFID actifs qui embarquent leur propre alimentation, ce qui leur permet d’envoyer des information à intervalles réguliers (température) ;

  • les puces sans contact (en anglais NFC : Near Field Communication) ;

  • le Bluetooth basse énergie.

Selon le cabinet Gartner, il y a environ 26 milliards d'objets connectés, ce qui soulève la problématique du recueil des informations émises, puis de leur traitement (c’est ce qu’on appelle le « Big Data »).

Baie informatique - Source : Adobestock
Baie informatique - Source : Adobe Stock

Afin d’alimenter les serveurs avec cette quantité de données colossale, plusieurs standards ont émergé  :

  • protocole de chat XMPP ;

  • MQTT ;

  • DDS (Data Distribution Service) : protocole de bus temps réel qui garantit les qualités de service, dont nous reparlerons dans la suite de ce cours.

Reste à transformer ces données massives en « information » utile. C’est le grand challenge des 10 prochaines années !

Exemple de certificat de réussite
Exemple de certificat de réussite