Découvrez les différents protocoles IoT et normes IoT
Découvrez les protocoles IoT les plus courants, leurs cas d’utilisation et comment vous assurer de choisir le bon pour votre projet.
Lors de la création d’un projet IoT, la plupart des parties prenantes se préoccupent uniquement d’obtenir des données de leurs appareils vers leurs tableaux de bord. Ils pensent rarement à la manière dont les données y parviennent.
Comprendre comment vos données sont transmises est essentiel pour identifier les zones potentielles d’optimisation et améliorer les performances de votre déploiement ; sans parler de leur sécurité. C’est ainsi que vous vous assurerez que la solution technique au problème commercial que vous essayez de résoudre avec l’IoT est la meilleure possible.
Les protocoles sont le langage qui permet la communication entre les objets connectés et le cloud. La plupart des protocoles ont des avantages et des inconvénients ; certains conviennent bien à l’IoT, d’autres non.
Quels sont les différents protocoles IoT ?
Avant de nous intéresser aux protocoles IoT courants, définissons le terme « protocole » de manière générale.
Les protocoles sont un ensemble de règles pour transmettre des données entre des appareils électroniques selon un accord préétabli concernant la structure de l’information et la manière dont chaque partie enverra et recevra des données. De même, les protocoles IoT sont des normes qui permettent l’échange et la transmission de données entre Internet et les appareils en périphérie.
Les protocoles IoT peuvent être divisés en deux catégories : les protocoles réseau IoT et les protocoles de données IoT. Les protocoles de données se concentrent principalement sur l’échange d’informations, tandis que les protocoles réseau fournissent des méthodes pour connecter les appareils périphériques IoT à d’autres appareils périphériques ou à Internet.
Chaque catégorie contient un certain nombre de protocoles qui ont chacun leurs caractéristiques uniques.
Liste des protocoles IoT courants
Protocoles réseau IoT
- Wi-Fi
- LTE CAT 1
- LTE CAT M1
- NB-IoT
- Bluetooth
- ZigBee
- LoRaWAN
Protocoles de données IoT
- AMQP
- MQTT
- HTTP
- CoAP
- DDS
- LwM2M
Couches de la pile de protocoles IoT
La « pile de protocoles IoT », ou layers, fait référence à une hiérarchie de couches logicielles et matérielles.
La pile de réseau IoT peut être représentée à l’aide du modèle de réseau OSI à sept couches, en commençant par la couche physique en bas et en terminant par la couche d’application en haut. Les protocoles spécifiques peuvent ne représenter qu’une seule couche ou en couvrir plusieurs – dans tous les cas, ils doivent être interopérables pour garantir le bon fonctionnement du réseau.
Examinons ensuite chaque couche et ses fonctions associées.
Couches physique et de liaison de données
Les deux premières couches en partant du bas – les couches physique et de liaison de données – définissent la connexion physique des périphériques finaux au réseau. Plus précisément :
- La couche physique reçoit des données brutes non structurées entre les appareils et les supports de transmission physiques, puis transmet les informations numériques en signaux électriques, radio ou optiques.
- La couche de liaison de données capte les données et détecte/corrige les éventuelles erreurs qui ont pu se produire. Cette couche définit également le protocole de contrôle de flux, ainsi que l’établissement et la terminaison des connexions entre deux appareils physiquement connectés.
Couches réseau, transport et session
Les couches réseau, transport et session facilitent le transfert de données sur la connexion, en mettant l’accent sur l’adressage logique, la direction du trafic, la correction d’erreurs, le contrôle de flux, l’évitement de la congestion, la gestion des sessions et la fiabilité.
Du point de vue de l’utilisateur, ces couches sont les protocoles qui fonctionnent au-dessus du tunnel pour faciliter la communication.
Couches de présentation et d’application
Les deux couches supérieures – présentation et application – s’occupent de la mise en forme des données et de la frontière entre les données provenant des appareils sur le terrain et une application ou une base de données.
- La couche de présentation transforme les données dans le format accepté par l’application.
- La couche d’application – la plus proche de l’utilisateur – identifie généralement les partenaires de communication, détermine la disponibilité des ressources et synchronise la communication.
À ce stade, toutes les procédures sont réalisées sur un canal crypté. La sécurité s’applique à chaque couche de différentes manières et dépend souvent du protocole utilisé. Une fois les données arrivées dans le cloud, les systèmes les décompacteront, les analyseront et prendront des décisions en conséquence avant de pousser chaque décision sur la plateforme cloud de l’utilisateur.
Protocoles de communication réseau IoT : Que sont-ils et que devez-vous savoir ?
Wi-Fi
Le Wi-Fi est un protocole omniprésent que l’on trouve presque partout – usines industrielles, maisons, bâtiments commerciaux, et même dans vos restaurants de quartier.
Cette technologie de réseaux sans-fil largement plébiscitée est capable de transmettre de grands volumes de données sur des distances raisonnables. Cependant, de nombreux appareils IoT à faible consommation ou alimentés par batterie sont peu susceptibles d’utiliser le Wi-Fi en raison de son taux élevé de consommation d’énergie.
LTE CAT 1
LTE CAT 1 est une norme de communication spécialement conçue pour servir les applications IoT. Comparé à d’autres normes, il réduit la bande passante et la demande de communication pour économiser de l’énergie et des coûts pour les systèmes IoT à grande échelle et à longue portée.
LTE CAT M1
Le LTE CAT M1, également appelé Cat-M, est un réseau à faible coût, à faible consommation d’énergie et à large bande qui se spécialise dans le transfert de faibles à moyens volumes de données. Il a été développé par le 3rd Generation Partnership Project dans le cadre de la 13e édition de la norme LTE et est une technologie cellulaire IoT centrale.
NB-IoT
Bien que les protocoles détaillés précédemment aient été en application pendant longtemps, le Narrow Band-IoT (ou IoT à bande étroite) est une nouvelle technologie à faible consommation d’énergie et à large bande, en pleine croissance, destinée spécifiquement aux besoins des appareils IoT alimentés par batterie.
Bluetooth
Le Bluetooth se concentre sur la communication point à point, à courte portée, d’une quantité de données relativement petite. Dans le domaine de l’IoT, le Bluetooth est couramment utilisé pour connecter de petits capteurs alimentés par batterie à des passerelles IoT ou pour faciliter la communication avec un smartphone, un eBike ou un autre appareil intelligent.
ZigBee
Ratifié au début des années 2000, ZigBee se distingue comme une technologie de réseau sans fil fiable, à faible coût et à faible consommation d’énergie.
LoRaWAN
Le réseau large bande à longue portée, également appelé LoRa, est un protocole de réseau à large bande, à longue portée et à faible consommation d’énergie.
Protocoles de données IoT : que sont-ils et que devez-vous savoir ?
AMQP
Connue pour sa fiabilité et son interopérabilité, l’Advanced Message Queuing Protocol est une norme de messagerie ouverte.
MQTT
Le Message Queue Telemetry Transport est un protocole de messagerie léger adapté pour connecter de petits appareils à faible consommation d’énergie.
HTTP
Vous pourriez reconnaître cet acronyme car il apparaît au début de chaque adresse de site web que vous tapez, car le Hypertext Transfer Protocol est à la base de la communication de données pour le World Wide Web.
CoAP
Le CoAP ou Constrained Application Protocol est utilisé avec des nœuds et des réseaux contraints.
DDS
Lancé en 2004, le Data Distribution Service est une architecture intergicielle pour les systèmes en temps réel.
LwM2M
Le protocole Lightweight Machine-to-Machine est conçu pour la gestion à distance des appareils M2M et des services associés.
FAQ autour du thème des protocoles IoT
Qu’est-ce qu’un système IoT ?
Un système IoT, ou Internet des Objets, est un ensemble de dispositifs physiques et logiciels interconnectés capables de collecter, échanger et analyser des données. Ces dispositifs, souvent dotés de capteurs et de softwares, peuvent être des objets du quotidien, comme des ampoules ou des appareils électroménagers, ou des équipements industriels complexes.
Chaque système IoT se compose de trois éléments clés :
- Les appareils intelligents, qui collectent des données grâce à leurs capacités informatiques intégrées.
- La connectivité, qui permet aux appareils de transmettre les informations recueillies à une plateforme cloud via différents protocoles de communication disponibles sur le marché.
- La plateforme cloud, où les données sont traitées et analysées pour prendre des décisions automatisées, sans intervention humaine.
Quels sont les différents protocoles de communication ?
Les protocoles de communication IoT permettent l’échange de données entre différents dispositifs numériques. Ils sont nombreux et ont été conçus en fonction des besoins spécifiques des appareils IoT.
Les protocoles de réseau tels que Sigfox, LoRa, les réseaux cellulaires GSM, le LTE-M, le NB-IoT ou encore la technologie Wize assurent une communication de longue portée, essentielle pour des dispositifs dispersés sur un vaste périmètre.
En parallèle, les protocoles de données comme MQTT, CoAP, AMQP, XMPP, DDS ou HTTP sont utilisés pour gérer l’échange de données au sein du réseau IoT. Ces protocoles sont essentiels pour assurer une communication fluide et efficace entre les divers composants d’un système IoT.
Enfin, des protocoles spécifiques sont utilisés pour la communication entre les différentes couches de la pile de protocoles IoT. Ces protocoles sont essentiels pour assurer le bon fonctionnement de l’ensemble du système IoT.
Quels sont les trois types de connexions existant dans un système IoT ?
Dans un système IoT, on distingue trois types de connexions essentiels pour la communication entre les divers éléments du réseau.
Réseaux personnels (PAN) : Ils permettent une communication de proximité, généralement sur une distance de quelques mètres. Les technologies couramment utilisées ici sont le Bluetooth et le Zigbee.
Réseaux locaux (LAN) : Ils offrent une portée plus large, généralement au sein d’un même bâtiment ou d’une même entreprise. Le Wi-Fi et l’Ethernet sont des exemples de technologies LAN.
Réseaux étendus à faible consommation (LPWAN) : Ils sont conçus pour des communications à longue distance (plusieurs kilomètres), avec une faible consommation d’énergie. On y retrouve par exemple le LoRaWAN et le Sigfox.
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