Des standards de communication ouverts et universels sont indispensables

Les objets connec­tés doivent évi­de­ment pou­voir com­mu­ni­quer, avec des par­ti­cu­la­ri­tés par rap­port aux réseaux habi­tuels, en par­ti­cu­lier en ce qui concerne l’au­to­no­mie éner­gé­tique, la dis­tance et les coûts de trans­mis­sion. Des solu­tions spé­ci­fiques existent mais la 4G et bien sûr la 5G ont des canaux spé­ci­fiques pour ces fonctions. 

En matière d’autonomie et de coût de trans­mis­sion, de nou­velles tech­no­lo­gies de trans­mis­sion sont venues rebattre les cartes en pro­po­sant des approches en rup­ture avec les réseaux de com­mu­ni­ca­tion habi­tuels. Elles se basent sur l’utilisation de fré­quences radios uti­li­sables sans licence. 

« Il est possible de transmettre des données à très faible puissance sur de très grandes distances »

Ori­gi­na­le­ment, cette gamme de fré­quence autour des 868 MHz était des­ti­née aux com­mu­ni­ca­tions à courte dis­tance, comme le contrôle d’une porte de garage ou des équi­pe­ments domotiques. 

Les pro­grès en trai­te­ment du signal per­met­tant d’étendre la por­tée des trans­mis­sions ouvrent ces fré­quences à des appli­ca­tions pour la ville, l’agriculture, la ges­tion de l’énergie, l’industrie.

Il est ain­si pos­sible de trans­mettre des don­nées à très faible puis­sance (25 mW) sur de très grandes dis­tances ; de l’ordre de quelques kilo­mètres en ville et de plu­sieurs dizaines en cam­pagne. Les objets jouissent d’une auto­no­mie de plu­sieurs années. 

DES ÉMISSIONS LIMITÉES

En contre­par­tie, la quan­ti­té d’émission est for­te­ment limi­tée pour per­mettre la coha­bi­ta­tion des dif­fé­rents ser­vices. Le régu­la­teur impose qu’un équi­pe­ment ne puisse émettre au maxi­mum que 1 % du temps (i.e. 36 s par heure) sur des canaux déjà à bas débit. 

L’architecture du réseau se voit sim­pli­fiée et par consé­quent les coûts de col­lecte des don­nées s’en trouvent allé­gés. Des relais, pla­cés sur des points hauts du ter­ri­toire, vont cap­ter les mes­sages émis par les objets. 

Le maillage rela­ti­ve­ment fin, mais beau­coup moins dense que pour les réseaux cel­lu­laires de télé­pho­nie, assure une très forte pro­ba­bi­li­té de récep­tion, voire une loca­li­sa­tion des équi­pe­ments. Deux tech­no­lo­gies se sont imposées. 

LE MODÈLE SIGFOX…

La socié­té Sig­fox déploie un réseau mon­dial uni­que­ment adap­té à la com­mu­ni­ca­tion des objets. Un objet peut émettre jusqu’à 140 mes­sages par jour d’une taille maxi­male de 12 octets (ce qui cor­res­pond à la taille d’une coor­don­née GPS) et rece­voir 4 mes­sages du réseau. Les mes­sages sont répé­tés trois fois sur des fré­quences choi­sies aléa­toi­re­ment en uti­li­sant le codage Ultra Nar­row Band. 

Ces choix qui peuvent sem­bler dras­tiques pri­vi­lé­gient les remon­tées de don­nées par les cap­teurs et sont adap­tés pour la plu­part des usages. Cela per­met d’avoir des objets très simples, peu coû­teux, ayant une forte auto­no­mie qui ne se réveillent que pour trans­mettre leurs données. 

… ET LA SOLUTION SEMTECH

Actuel­le­ment les opé­ra­teurs télé­coms pré­fèrent l’approche du fabri­quant de com­po­sants élec­tro­niques Sem­tech qui a intro­duit la modu­la­tion LoRa. Cette approche ne se situe pas au même endroit dans la chaîne de valeur. 

En effet, la LoRa Alliance stan­dar­dise sa couche réseau LoRa­WAN garan­tis­sant l’interopérabilité entre les fabri­cants d’équipements, les opé­ra­teurs des réseaux et les concep­teurs de ser­vices. Les objets sont pilo­tés par le réseau pour s’adapter à dif­fé­rentes configurations. 

Ce cou­plage des objets avec le réseau offre un plus grand éven­tail de mode de fonc­tion­ne­ment en contre­par­tie d’une com­plexi­té de ges­tion un peu plus éle­vée par rap­port à Sig­fox. Il est éga­le­ment pos­sible de construire des réseaux pri­vés cou­vrant une entre­prise, une ville, etc. 

SANS OUBLIER LA « 4G » DE LA TÉLÉPHONIE MOBILE

Le sec­teur des télé­coms a été devan­cé par les acteurs comme Sig­fox ou LoRa, mais il a éga­le­ment adap­té ses stan­dards pour le GSM et la 4G. La 4G inclut dans les nou­velles spé­ci­fi­ca­tions la pos­si­bi­li­té de trans­mettre à faible débit (Nar­row Band- IoT), mais sur­tout rédui­sant la consom­ma­tion d’énergie pour une auto­no­mie d’une dizaine d’années.

« Adapter les protocoles pour permettre aux objets de communiquer directement avec les autres équipements sur l’Internet »

Les déploie­ments sont pré­vus en 2017. Les trans­mis­sions se font dans la par­tie du spectre licen­ciée aux opé­ra­teurs offrant ain­si plus de capa­ci­té. La pro­chaine géné­ra­tion (5G) per­met­tra éga­le­ment de prendre en compte des para­mètres de qua­li­té de ser­vice, comme le temps de réponse, essen­tiel à cer­taines appli­ca­tions comme la com­mu­ni­ca­tion avec les véhi­cules intelligents. 

D’autres déploie­ments sont en cours. En France, la socié­té Qowi­sio déploie un réseau sur des prin­cipes proches de Sig­fox. Dans le reste du monde, d’autres pro­to­coles sont envi­sa­gés comme RPMA ou Weightless‑P.

LEVER LES FREINS À LA DÉMOCRATISATION

Si les radios longue por­tée réduisent dras­ti­que­ment le coût de la trans­mis­sion, le coût de ges­tion des équi­pe­ments, la mise en place d’infrastructures robustes reste un frein à la démocratisation. 

La 4G per­met des trans­mis­sions à faible débit. © JONATHAN STUTZ / FOTOLIA.COM

Dans les approches décrites pré­cé­dem­ment, toutes les don­nées sont envoyées dans le cloud pour être traitées. 

Les déve­lop­peurs doivent défi­nir leur modèle d’interaction avec les objets. Une inter­ac­tion plus forte avec l’Internet est le seul moyen d’obtenir des éco­no­mies d’échelle, d’intégrer de manière trans­pa­rente et sûre les don­nées pro­ve­nant de réseaux longue portée. 

L’IETF, l’organisme de stan­dar­di­sa­tion des pro­to­coles de l’Internet, a déjà défi­ni un ensemble de stan­dards pour rac­cor­der cer­taines caté­go­ries d’objets à l’Internet. Il s’agit prin­ci­pa­le­ment de redé­fi­nir les pro­to­coles exis­tants afin de s’adapter aux contraintes en termes de trai­te­ment, de mémoire, d’alimentation électrique. 

Un des buts est d’atteindre une com­pa­ti­bi­li­té avec les stan­dards du Web, aus­si bien dans la repré­sen­ta­tion des requêtes, des don­nées que sur les aspects de chif­fre­ment et d’autorisation d’accès, pour inté­grer les objets dans l’écosystème exis­tant for­te­ment dominant. 

FÉDÉRER LES INITIATIVES POUR PLUS DE STANDARDISATION

Pour prendre en compte les contraintes de trans­mis­sion dras­tiques des réseaux radio longue por­tée, un groupe de tra­vail regrou­pant les prin­ci­paux inté­res­sés vient d’être créé. Il a pour but d’adapter les pro­to­coles de l’Internet pour per­mettre aux objets de com­mu­ni­quer direc­te­ment avec les autres équi­pe­ments sur l’Internet.

Cela implique des méca­nismes de com­pres­sion, mais éga­le­ment des briques de ges­tion des équi­pe­ments stan­dar­di­sés qui per­mettent la mutua­li­sa­tion des infra­struc­tures et des objets. 

Même si on peut la déplo­rer, l’absence de fédé­ra­tion est natu­relle quand une nou­velle tech­no­lo­gie arrive. Elle a été vécue dans les années 1980 à la nais­sance des réseaux infor­ma­tiques. Chaque métier défi­nis­sait ses appli­ca­tions adap­tées et opti­mi­sées pour son secteur. 

L’utilisation de stan­dards ouverts et uni­ver­sels, qui com­pa­rés à une solu­tion opti­mi­sée peuvent appa­raître moins per­for­mants, a per­mis le déve­lop­pe­ment rapide des réseaux et la créa­tion de ser­vices com­bi­nant dif­fé­rentes sources d’information.

L’Internet des objets à grande échelle ne trou­ve­ra son sens qu’avec une inté­gra­tion fine dans l’écosystème existant.

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