1.2. Architecture d'un objet connecté
Il existe plusieurs architectures pour les objets
connectés mais nous allons nous intéresser ici à une
seule architecture à 03 niveaux développés par Pallavi
Sethi et Smruti R. Sarangi [6] dont la figure
ci-dessous est extraite de leur travail:
Figure 2 : les couches de l'architecture d'un objet
connecté [6]
i. Couche perception : Elle correspond
à la couche physique. Elle correspond aux capteurs qui collectent les
informations de leur environnement ou identifient d'autres objets intelligents
dans leur environnement. Cette couche comprend ainsi le matériel
nécessaire pour parvenir à la collection de données
contextuelles des objets connectés, à savoir les capteurs, les
étiquettes RFID, caméras, GPS (Global Positioning System) qui
peuvent aussi nous permettre de les identifier.
ii. Couche réseau : Elle est
responsable de la connexion avec les autres objets connectés, les autres
équipements réseaux et les serveurs. Elle est aussi responsable
de transmettre et traiter les données issues des capteurs. Lorsque les
capacités de l'objet ne le permettent pas, ces données sont
envoyées et traitées dans le Cloud.
iii. Couche application : Elle est
responsable de fournir des services applicatifs spécifiques aux
utilisateurs. Il définit les applications variées qu'un objet
connecté est capable de fournir dans différents domaines comme la
domotique, la santé, les villes intelligentes, etc.
Il est tout à fait possible de retrouver des
architectures à 05 ou 04 couches. Par exemple, nous pourrions ajouter la
couche middleware qui sert pour une interface entre la couche
matérielle et les applications. Elle permet la dissimulation de la
complexité des mécanismes de fonctionnement du réseau et
rend plus facile le développement des applications par les concepteurs.
Cette architecture très simple nous a simplifié
la tâche dans notre projet car au final pour nous il existait juste trois
grands objectifs pour un réseau d'objets connectés :
collectés des informations, les transmettre, recevoir des ordres et
fournir des applications.
1.3. Protocoles de communication des objets
connectés
Dans le domaine des réseaux sans-fil et filaire, un
protocole de communication définit les règles et les
procédures de communication des couches physiques et de liaison du
modèle OSI sur un support/canal physique. Il permet ainsi de
connecter un objet à un réseau filaire ou sans-fil. En outre, si
ce réseau comporte une passerelle, c'est-à-dire un appareil
connecté à la fois au réseau et à Internet, alors
cet objet peut transmettre et recevoir des données depuis Internet.
Pour pouvoir choisir quel protocole de communication est
adapté à notre situation, il faut prendre en compte plusieurs
critère tels que :
? Topologie : elle peut être
maillé (un noeud est connecté à un ou plusieurs noeuds du
réseau), en étoile (les objets sont connectés à un
concentrateur ou un routeur), en cellule (Il y'a des zones appelés
cellules et dans chaque cellule, une antenne assure la liaison radio entre les
objets et internet), à diffusion(les messages sont transmis sans que le
ou les destinataire(s) ne soit précisé. Le message sera
analysé par tous les objets du réseau).
? Portée : la distance maximale
à laquelle un récepteur est capable de décoder le signal.
Elle peut être courte (une centaine de mètres au plus), moyenne
(au plus quelques kilomètres), longue (On parle de dizaines de
kilomètres). La portée d'un signal dépend à la fois
de la valeur de la puissance maximale d'émission prévue par le
protocole et le milieu physique.
? Débit :
Le débit est principalement limité par la
modulation du signal et la largeur de la bande
de fréquences : plus celle-ci est large et plus le
débit est important. Bas débit : jusqu'à plusieurs
dizaines de bit/s. Moyen débit : jusqu'à plusieurs centaines de
Kbit/s. Haut débit : Plusieurs centaines de Kbit/s et jusqu'à
plusieurs dizaines de Mbit/s. Très haut débit: Plusieurs
centaines de Mbit/s voire plusieurs Gbit/s.
? Synchrone/Asynchrone : On parle de
synchronisation au niveau de la couche de liaison lorsqu'un objet
est à l'écoute continue ou périodique
des trames émises par la passerelle. En outre, l'objet est
susceptible de répondre à certaines trames pour notifier de sa
présence et fournir une indication sur la qualité du signal
en réception. Il s'agit du principe de Keep Alive.
Il existe des dizaines de protocoles de communication.
Figure 3 :
Liste non exhaustive des protocoles de communications possibles pour un objet
connecté
On distingue les protocoles de
communication cellulaire tels que le GSM/GPRS/3G/4G/LTE-M, d'autres
protocoles à longues portées tels que Sigfox, LoraWAN et
NBIoT et des protocoles à courte porté comme le
Wifi, ZigBee, Z-wave, NFC, Bluetooth Low Energy, Lifi et 6LowPAN
(IPv6 Low-power wireless Personal Area Network). Un tableau avec des
détails est donné en annexe.
Il existe tellement de protocoles que nous avons
décidé de concevoir une solution sans prendre en compte les
détails de chaque protocole. Plusieurs protocoles de communications ont
été utilisés pour la collecte des données. Nous ne
dépendons pas d'un protocole en particulier.
Ensuite pour la topologie, elle serait plutôt en
étoile puisque les objets sont connectés à la passerelle.
La portée n'est pas très grande dans une maison de quelques
dizaines de mètres, ce qui permet à des protocoles simples comme
le wifi ou le Bluetooth d'être facilement utilisés. Le
débit n'a pas non plus été déterminant pendant
notre travail.
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