Octobre 2016 - A la une

Objets Connectés

Faites communiquer vos objets connectés

Entre 50 et 80 milliards d’objets seront connectés d’ici 2020*, soit près de 10 fois le nombre d’habitants sur Terre. Un chiffre impressionnant qui affole autant qu’il fait rêver. Pour connecter tous ces objets, nombreux sont ceux qui souhaiteraient imposer ou favoriser leur protocole. WiFi, Bluetooth, SigFox, ZigBee, LoRa… sont autant de solutions à connaître avant de se lancer !

 

smart house, home automation device illustration with app icons. Man holding his smartphone with smart home automation app in his hand. The internet of things makes it possible to remote control his entire house with his mobile phone from around the world.

 

Sélectionner un réseau de communication adapté aux objets que l’on espère relier et les connecter entre eux ou à un environnement peut s’avérer compliqué. Quel protocole choisir afin que l’échange d’informations puisse être optimal ? L’élément clé résidant dans la distance qui sépare l’émetteur du récepteur. Trois catégories de communications, définies selon la longueur de leur portée, ont été recensées. Toutes se décomposent en plusieurs normes, protocoles ou offres très différents les uns des autres et proposant des spécificités techniques, d’usage, de tarification, de consommation ou de connectivité.

La communication courte portée

Pour échanger des informations, certains objets n’ont besoin que d’une technologie de communication à courte portée (faible distance entre l’émetteur et le récepteur).

 

  • Par connexion : il suffit de brancher entre eux un émetteur et un récepteur grâce, par exemple, à un port Ethernet (ex : branchement d’un câble RJ45 pour connecter un ordinateur à Internet) ou à un port USB (ex : disque dur externe, appareil photos…).

 

  • Par contact physique : la technologie NFC (Near Field Communication) consiste à transmettre des données sur des ondes hautes fréquences, permettant l’échange d’informations entre des périphériques jusqu’à une distance d’environ 10 cm. Ce protocole est aujourd’hui utilisé pour les cartes de transport en commun ou, plus récemment, le paiement sans contact par carte bancaire.
    Souvent, l’émetteur est une puce RFID, un composant passif (qui n’a pas besoin d’énergie externe pour fonctionner) qui comporte une antenne et une puce électronique associée à un identifiant unique. Cette technologie est principalement supportée par Sony, Philips, Nokia, Samsung et Panasonic.

Connexion Internet via un Hub

Pour connecter des objets à un réseau Internet dans le cas d’une distance de communication modérée, il est possible d’utiliser un Hub c’est-à-dire un appareil permettant d’interconnecter physiquement plusieurs appareils. Ce concentrateur sert d’interface entre Internet, auquel il est directement relié, et les objets connectés. Il utilise, pour communiquer avec ces objets, les technologies Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, Z-wave.

 

  • Le Bluetooth autorise l’échange bidirectionnel de données à courte distance en utilisant des ondes radio ultra haute fréquence (2400–2483.5 MHz). Cette technologie est réputée pour être très faible consommatrice d’énergie, de portée modérée (sur un rayon de l’ordre d’une dizaine de mètres), de faible débit, très bon marché et peu encombrante. (Ex : casques et écouteurs sans fil, autoradios…).

 

  • Le Wi-Fi (Wireless Fidelity) est un ensemble de protocoles de communication qui permet de créer des réseaux locaux sans fil à haut débit (54 Mbit/s théoriques, 27 Mbit/s réels) sur une portée de plusieurs dizaines de mètres (entre 20 et 50m en intérieur). (Ex : connexion au réseau Ethernet sans fil).

 

  • Le Hub, selon sa fonction, utilise la technologie adaptée aux objets connectés environnants avec qui il communique. Il peut très bien s’agir d’un smartphone, mais aussi d’un composant conçu spécifiquement pour relier un objet donné (ex : bracelet connecté, Google Chromcast…). Si le Bluetooth et le Wi-fi sont utilisés dans la majorité des cas, le ZigBee (protocole de haut niveau permettant la communication de petites radios à consommation réduite) et le Z-Wave (protocole radio conçu pour la domotique ou l’habitat communiquant : éclairage, chauffage…) sont également à prendre en compte. Le ZigBee, moins cher et plus facile à implanter que le Bluetooth, est un protocole en plein essor. On le retrouve au niveau des contrôles industriels, des applications médicales, des détecteurs de fumée…

Les réseaux cellulaires longue portée

Dans le cas d’objets qui ont besoin de communiquer sur de longues distances, ou au niveau de zones difficilement accessibles, il est nécessaire de s’appuyer sur un réseau cellulaire qui permet une connexion en tout lieu couvert par des antennes.

 

Les objets connectés peuvent d’abord s’appuyer sur les réseaux cellulaires couverts par les opérateurs de téléphonie (2G, 3G, 4G, LTE) pour transmettre leurs données. Ces réseaux permettent un transfert d’information à très haut débit, mais consomment en contrepartie beaucoup trop d’énergie pour pouvoir être supportés par des objets connectés autonomes en énergie.

 

Pour cette raison, une start-up toulousaine a créé Sigfox : un réseau cellulaire qui permet aux objets connectés de communiquer sans-fil, entre eux ou avec un serveur, grâce à des antennes de communication bas débit. En choisissant d’opérer sur une communication 868MHz et d’avoir un signal utile qui n’occupe que très peu de bande passante (UNB), Sigfox s’interdit de transférer des messages avec beaucoup d’informations, mais réduit la consommation d’énergie des appareils échangeant des données. En ville, sa portée peut être supérieure à 10 Km et peut atteindre les 30 voire les 50 Km à la campagne.

 

Enfin, LoRa Alliance fédère opérateurs télécoms et industriels autour du protocole LoRaWAN, permettant l’interopérabilité des réseaux de communication pour des objets connectés. Il permet aux réseaux régionaux (dits WAN) de s’appuyer sur une connectivité longue portée bi-directionnelle à faible consommation pour relier des millions d’objets connectés de manière économique. Il est capable de transmettre des données à des distances de 2 à 5 Km en milieu urbain et jusqu’à 45 Km en milieu rural.

Et demain ?

Toutes les technologies et processus de communications vus ci-dessus utilisent des standards différents et adressent divers usages. Si la 5G, annoncée pour les années 2020, entend regrouper et intégrer toutes les technologies évoquées pour une utilisation plus efficiente des bandes de fréquences disponibles, il est toutefois nécessaire de faire un choix afin de trouver, dès aujourd’hui, la solution la mieux adaptée à ses besoins.

 

*Etude Gartner et Idate

Sources http://linuxembedded.fr / www.journaldunet.com