L'étude de l'internet des objets et contrôle d'accès aux données.

II.5.2. Les Protocoles dédiées

a. ZigBee

Le protocole  ZigBee n'utilise que quatre couches sur les sept du modèle OSI. Il comprend une couche Physique (PHY) qui contient la fréquence radio ( RF) de l'émetteur-récepteur ainsi que son mécanisme de contrôle de bas niveau, et une sous couche MAC (Medium Access Control) qui donne accès au canal physique pour tous les types de transfert.^10(*)

Les couches supérieures sont constituées d'une couche réseau NWK (Network Layer), qui fournit la configuration du réseau, la manipulation et le routage des messages, et d'une couche application APL (Application Layer), qui est dotée de 2 sous couches APS (Application support sub-layer), qui lui est chargé de gérer la table de correspondance permettant d'associer les équipements entre eux et l'entité ZDO (ZigBee Device Object) qui est chargée de définir le rôle d'un objet dans le réseau et de sécuriser les relations entre les équipements.

Le réseau  ZigBee est un réseau maillé sans fil. Chaque noeud (module) doit s'identifier avant de rejoindre le réseau.

La norme IEEE 802.15.4 met en place deux topologies :

· Topologie étoile :

Dans cette configuration, la pièce maîtresse, celle par qui tous messages transitent, est le coordinateur (PAN coordinator). Il joue en quelque sorte le rôle de passerelle. Si un dispositif A souhaité dialoguer avec un dispositif B, la communication doit impérativement passer par le coordinateur.

Dans cette topologie, les dispositifs sont très simples et n'embarquent qu'une couche simplifiée du protocole  ZigBee. Le coordinateur est en général fixe et alimenté pour garantir le fonctionnement du réseau.

· Topologie Point à Point :

Les dispositifs sont capables de dialoguer directement entre eux s'ils sont à proximité ou bien d'utiliser le coordinateur pour contacter un dispositif à plus longue distance. Dans cette topologie, les dispositifs sont plus compliqués et intègrent entièrement le protocole  ZigBee. Une mécanique de tables de liaison permet également à chaque dispositif de jouer le rôle de coordinateur, permettant à deux dispositifs éloignés de dialoguer par l'intermédiaire d'un élément à portée.

b. Z-Wave

Le Z-Wave est un protocole de communication bidirectionnel en radio fréquence conçu spécifiquement pour gérer des équipements domotiques : éclairage, chauffage, sécurité, etc. Le protocole Z-Wave utilise une technologie radio optimisée pour des échanges à faible bande passante (9 à 100 kbps) et fonctionne en Europe sous 868.4 MHz, ce qui permet de garantir l'absence de toute interférence les connexions Wi-Fi ou tout autre émetteur ou récepteurs sans fil fonctionnant en 2,4 GHz tels le Bluetooth ou le ZigBee.

La portée du signal radio Z-Wave est d'environ 50 m (davantage en extérieur, moins en intérieur). Cependant, la technologie Z-Wave crée d'office et de manière dynamique un réseau maillé entre les divers appareils Z-Wave qui y sont associés et qui deviennent ainsi chacun un répéteur afin d'augmenter la portée et la fiabilité des signaux et de connecter au réseau Z-Wave des appareils qui ne sont pas directement à portée les uns des autres.

Chaque réseau Z-Wave a son propre identifiant (Home ID), ce qui permet à plusieurs réseaux Z-Wave de fonctionner dans un même endroit sans interférer les uns avec les autres

Le principal avantage du Z-Wave par rapport aux protocoles radio concurrents comme le ZigBee est l'interopérabilité complète entre les appareils Z-Wave des divers fabricants. Cette interopérabilité est garantie par une "Certification" effectuée par des firmes agréées par Sigma Designs (créateur du Z-Wave) et par la Z-Wave Alliance créée en 2005 pour regrouper les fabricants de produits Z-Wave (barre des 250 membres franchie début 2014).

Les appareils Z-Wave peuvent être utilisés soit de manière autonome et décentralisée (par exemple un interrupteur sans fil ou une télécommande associé à une seule prise) ou bien de manière centralisée à l'aide d'un contrôleur central ou d'une passerelle IP intégrée, ces dernières permettent d'ouvrir l'accès au réseau Z-Wave à partir du monde extérieur.

Ce protocole a comme principales caractéristique d'être :

Ø principalement destiné à la domotique,

Ø relativement sécurisé,

Ø à double sens (chaque composant est à la fois récepteur et émetteur),

Ø Utilisée dans un système de réseau maillé.

Le Z-Wave est donc un protocole de communication sans fil.  Il utilise les radios fréquences pour établir les communications. Il permet donc à 2 composants électroniques Z-Wave de discuter ensemble pour échanger des informations.  Ces informations peuvent être des données (relevé de température...), des ordres (ordre ON ou OFF...), des statuts (« je suis allumé » ...) etc...

Comme tout signal RF sans fil, la portée d'un signal Z-Wave est très fortement influencée par l'environnement dans lequel il est émis. Les murs par exemple freinent sa progression dans les airs.  On a l'habitude de considérer que le signal Z-Wave dans une résidence classique a une portée de 30 mètres en intérieur et de plus de 100 mètres à l'extérieur en plein air.

Dans un réseau Z-Wave classique on trouvera des composants reliés au courant 230V et d'autres alimentés par piles. Même si les éléments sur piles peuvent assurer le relais du signal il est préférable pour des raisons de consommations des batteries de laisser cette tâche à des éléments branchés sur le secteur.  En effet un élément qui doit assurer le transfert du signal doit toujours être à l'écoute des signaux éventuels à relayer.

Les modules présents dans le réseau dont appelés des noeuds du réseau. Chaque noeud a la possibilité d'agir de manière indépendante sur ce réseau maillé.

Comme un ordinateur, chaque module est reconnu sur le réseau Z-Wave par un code unique attribué par le contrôleur auquel il est associé. La sécurité ainsi mise en place permet à plusieurs réseaux Z-Wave indépendants de cohabiter sans se perturber.  Cela permet de ne pas partager involontairement son réseau Z-Wave avec celui de son voisin...

* ¹⁰ Kiwix/ZigBee