Les protocoles IoT font partie intégrante des technologies de pointe. Grâce à eux, les équipements peuvent échanger des données utiles accessibles par les utilisateurs finaux.
Selon Statista, environ 50 milliards de dispositifs IoT vont être exploités dans le monde d'ici 2030. Par conséquent, les entreprises et les parties prenantes doivent absolument comprendre comment fonctionnent les protocoles et les normes de communication IoT. Le présent article passe en revue certains d'entre eux pour aider les entreprises à choisir ce qui convient à leur projet.
Protocoles IoT : un mécanisme d'échange de données sécurisé
Avant de citer la liste des meilleurs protocoles IoT 2021, il semble indispensable de jeter un coup d'œil aux principes essentiels de ces derniers. En effet, les appareils connectés à l'IoT présentent un risque plus élevé de menaces. Ainsi, pour minimiser ces failles de sécurité, il faut privilégier les meilleurs protocoles.
Pour rappel, ces derniers désignent des modes de communication permettant d'assurer une sécurité optimale des données échangées entre les appareils connectés à l'IoT. Ils autorisent la connexion des appareils IoT via un réseau IP ou non IP. Bien qu'il existe une différence dans leur portée, leur consommation d'énergie et de mémoire.
Les liaisons via les réseaux IP se révèlent complexes et nécessitent une capacité de mémoire et une puissance élevées des appareils IoT, bien que leur portée ne soulève aucun problème. Quant aux connexions non IP, comme Bluetooth, elles nécessitent moins de mémoire et d'énergie, mais leur portée est limitée.
Protocoles IoT : quels sont leurs avantages ?
Qualité et crédibilité élevées
Les technologies de communication qui suivent des normes offrent une qualité de service élevée et une grande robustesse face aux interférences. Elles garantissent également la transmission fiable et sécurisée de données massives depuis les capteurs IoT jusqu'à la périphérie.
Interopérabilité et flexibilité pour l'innovation
Les protocoles standard ont la souplesse nécessaire pour être programmés sur divers produits et matériels standard tels que les passerelles et les chipsets. Par conséquent, les solutions de prise en charge multi-fournisseurs aident les utilisateurs finaux à éviter le verrouillage des fournisseurs.
Évolutivité
Toute organisation qui évolue souhaite adopter une connectivité IoT qui puisse être mise en œuvre à l'échelle mondiale. Or, les protocoles de communication standard offrent une connectivité universelle tout en minimisant la complexité d'installation.
Sans compter qu'ils jouent un rôle majeur dans la détermination du coût et des caractéristiques des solutions IoT spécifiques.
Les différents types de protocoles IoT
Protocoles de données IoT
Les protocoles de données IoT ont été créés pour connecter des dispositifs IoT à faible consommation. Sans connexion internet, ils parviennent à établir une communication de bout en bout avec le matériel. Cependant, la connectivité dans les protocoles de données IoT peut se faire via un réseau câblé ou cellulaire.
MQTT, CoAP, AMQP, XMPP, DDS et HTTP comptent parmi les meilleurs protocoles de données IoT.
Protocoles de réseau IoT
Les protocoles de réseau IoT visent à connecter des appareils de puissance moyenne à élever sur le réseau. Ils permettent la communication de données au sein du réseau. Ci- dessous les tops 10 des protocoles de réseau IoT les plus courants.
Protocoles : les 10 principaux modèles les plus utilisés
1. Wi-Fi
Il s'agit de l'un des protocoles de communication IoT les plus prisés. En fait, ce type de connexion fonctionne mieux pour l'environnement LAN et offre un transfert de données rapide. Capable de traiter de grandes quantités de données, il constitue de ce fait le choix de prédilection de nombreux développeurs.
Basé sur la norme IEEE 802.11n, il s'utilise principalement dans les foyers et dans diverses entreprises. Cette norme permet d'atteindre des centaines de mégabits/s. D'ailleurs, il s'agit d'une vitesse satisfaisante pour les transferts de fichiers, mais trop gourmande en énergie pour de nombreuses applications IoT.
2. Bluetooth
Bluetooth fait partie des technologies de communication à courte portée les plus importantes. En effet, elle convient à l'envoi de petits blocs de données pour les produits personnels tels que les montres intelligentes.
Conçu pour les appareils mobiles, il constitue le principal protocole de l'IoT. Aujourd'hui, le nouveau Bluetooth Low-Energy (BLE) ou Bluetooth Smart représente la technologie utilisée par les entreprises de développement IoT pour divers produits.
Avec une faible consommation d'énergie, ce protocole est considéré comme une base solide de l'IoT. De plus, il se montre évolutif et flexible pour toutes les innovations du marché.
3. Zigbee
Ce protocole présente des avantages considérables dans les systèmes complexes. En effet, il offre :
- un fonctionnement à faible consommation,
- une sécurité élevée,
- une robustesse et une évolutivité élevées.
De plus, il permet de tirer parti du contrôle sans fil.
Comme Bluetooth, ZigBee dispose d'une large base d'utilisateurs. Il s'agit d'un produit spécialement développé pour les sites industriels où une faible puissance est requise et moins pour le réseau grand public. Avec un nombre maximum de 1024 nœuds dans le réseau, ce protocole peut transférer des données avec une portée allant jusqu'à 200 mètres. Il utilise même un cryptage AES 128 bits.
4. MQTT
MQTT permet d'envoyer des flux de données simples à partir de capteurs vers des applications et des logiciels intermédiaires. Ce protocole fonctionne sur le réseau TCP/IP pour fournir des flux de données fiables, mais simples.
Il peut toutefois être exploité avec n'importe quel réseau qui fournit des connexions ordonnées, sans perte et bidirectionnelles. Par ailleurs, le protocole MQTT se compose de trois éléments clés : un abonné, un éditeur et un courtier.
Il se révèle être un meilleur choix pour les réseaux sans fil qui connaissent des contraintes occasionnelles de bande passante ou des connexions peu fiables. Facebook a utilisé MQTT dans Facebook Messenger pour le chat en ligne.
5. OPC-UA
OPC UA compte parmi les protocoles de communication les plus importants pour l'industrie 4.0 et l'IoT. Il appartient au réseau de communications industrielles M2M.
Comme MQTT, il s'agit d'une norme indépendante pour les plateformes. Cette dernière permet à différents types de systèmes et d'appareils de communiquer en envoyant des messages de requête et de réponse entre les clients et les serveurs.
6. Cellulaire
Les protocoles IoT cellulaires ne nécessitent pas de passerelles préétablies pour créer une zone de couverture. Ils sont donc préférables à l'échelle régionale, nationale, voire transcontinentale.
Bien que les réseaux cellulaires permettent de faciliter les flux de données massifs, les périphériques IoT compatibles avec ce type de réseau consomment énormément d'énergie.
Dès qu'il s'agit de connecter des objets tels que des lampadaires, des parcmètres ou des applications industrielles, les protocoles cellulaires sont capables d'améliorer la connectivité. La simplicité de l'infrastructure combinée à l'émergence de la 5G fait de ces derniers un choix incontournable.
7. Z-wave
Ce protocole de communication sans fil repose sur une technologie de communication RF à faible puissance. Il convient parfaitement aux produits domotiques tels que les contrôleurs de lampes, les capteurs et bien d'autres encore. De plus, il offre une grande évolutivité et peut contrôler jusqu'à 232 appareils.
Basés sur la topologie de réseau maillé, les dispositifs Z-Wave peuvent atteindre une distance de communication allant jusqu'à 40 mètres. Ils ont en outre la possibilité de transmettre des messages entre 4 participants au maximum. Cette technologie couvre les couches allant du physique à l'application pour les communications réseau.
8. NFC (Near Field Communication)
Grâce à l'énorme part de marché des smartphones, ce protocole permet aux clients d'effectuer des paiements sans contact via leurs smartphones.
Il utilise l'induction électromagnétique entre deux antennes-cadres situées l'une dans l'autre à proximité du champ. Il étend ainsi les capacités de la technologie des cartes sans contact et permet aux appareils de partager des informations à une distance inférieure à 4 cm.
La technologie NFC propose deux modes de communication
Le mode de communication passif. Dans ce mode, un seul dispositif NFC génère un champ RF. Le deuxième appareil, appelé la cible, utilise une technique appelée modulation de charge pour transférer des données à l'appareil primaire/initiateur.
Mode de communication actif. Les deux dispositifs NFC génèrent un signal RF sur lequel les données sont transportées.
9. LoRaWAN
Lora se présente sous la forme d'un réseau radio à longue portée. Il fournit une sécurité mobile à faible coût aux applications IoT, aux villes intelligentes et aux applications industrielles. Il a été optimisé pour une faible consommation d'énergie et prend en charge un vaste réseau de millions d'appareils.
L'éclairage public intelligent constitue un exemple pratique, où les lampadaires sont connectés à la passerelle LoRa qui utilise le protocole LoRaWAN. Celle-ci a pour fonction de détecter les signaux sous le niveau de bruit avec une sécurité intégrée et un positionnement sans GPS.
10. SigFox
La communication Sigfox vise les domaines d'application M2M à faible coût où une large couverture est nécessaire.
L'interface sans fil SigFox permet toute communication qui nécessite une consommation d'énergie minimale. Elle possède une fonctionnalité bidirectionnelle et est utilisée dans les infrastructures IoT, notamment :
- La maison et les objets grand public.
- Le transport – cela peut inclure la gestion automobile
- Les communications liées à l'énergie, comme les compteurs intelligents
- La vente au détail, y compris les points de vente, les mises à jour des rayons, etc.
Entreprise : comment choisir les meilleurs protocoles ?
Alimentation
Il faut savoir quelles sont les exigences en matière d'alimentation. La meilleure pratique consiste à demander si les appareils acceptent des piles rechargeables ou s'ils sont jetables. Est-ce que les capteurs concernés nécessitent une alimentation par batterie pendant des jours, des mois ou des années ?
Connectivité
En outre, il faut être conscient de la portée de communication requise ainsi que de la quantité de données. Il est nécessaire de s'assurer que les fournisseurs de batteries peuvent effectivement répondre aux exigences de connectivité.
Pour un projet spécifique, le choix d'un fournisseur de services IoT de bout en bout est suggéré. Ce dernier doit maîtriser les différents protocoles de communication ainsi que d'autres spécialités de matériel et de micrologiciels.
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