À mesure que le nombre d’appareils IoT augmente continuellement, la communication ou la connectivité entre ces appareils est devenue un sujet important à méditer. Selon les recherches de Gartner, les appareils de l’Internet des objets atteindront 20,4 milliards d’ici 2020. Il existe plusieurs protocoles de communication IoT disponibles, et ils ont des capacités, des débits de données, une portée de communication, une alimentation et une mémoire différentes. Et chacun d’eux présente des avantages et des lacunes en termes d’un ou plusieurs de ces facteurs. Certains des protocoles de communication sont adaptés à une utilisation dans les petits appareils ménagers, tandis que plusieurs autres pourraient être utilisés dans d’énormes projets de ville intelligente.
Principaux protocoles de communication IoT
L’IoT étant devenu un domaine brûlant pour les professionnels de l’informatique, voici un bref aperçu des principaux protocoles de communication IoT qui sont les plus couramment utilisés parmi les appareils IoT.
Bluetooth Low Energy
Bluetooth Low Energy (BLE) est une version améliorée de Bluetooth, l’une des technologies sans fil les plus anciennes et les plus utilisées pour une communication efficace dans une courte portée d’environ 10 mètres. Le concept de Bluetooth a été initié par Nils Rydbeck chez Ericsson Mobile en Suède en 1989. Entre 2001 et 2004, cela a été encore optimisé comme une consommation d’énergie plus faible et une version moins coûteuse du protocole Bluetooth Low Energy ou Bluetooth Smart de Nokia. Il a été conçu pour offrir une consommation d’énergie considérablement réduite tout en maintenant la portée de communication. En raison de cet attribut, Bluetooth est le principal protocole utilisé par les appareils IoT. Il est actuellement utilisé par tous les principaux systèmes d’exploitation tels que iOS, Android, Windows Phone, Blackberry, OS X, Linux et Windows. La dernière version de la technologie Bluetooth, la version 5.0, ajoute un profil de support de protocole Internet innovant. Il a été entièrement développé et optimisé pour les appareils Internet des objets.
WiFi
Le WiFi est un autre protocole largement utilisé pour la communication entre les appareils IoT. Le WiFi est devenu un élément indispensable de nos vies car il utilise un large éventail d’infrastructures, offrant des transferts de données rapides accélérant jusqu’à des centaines de mégabits par seconde et la capacité de gérer d’énormes quantités de transferts de données. Pour de nombreux concepteurs d’appareils électroniques, c’est le choix le plus préféré en raison de l’infrastructure qu’il porte. La portée de communication entre deux appareils utilisant le WiFi est d’environ 50 mètres, ce qui est beaucoup plus élevé que les appareils communiquant avec la technologie Bluetooth.
WiFi est basé sur la famille de normes IEEE 802.11, et sa première version a été publiée en 1997. Cette version était capable de fournir des vitesses de liaison allant jusqu’à 2 Mbit / s. Actuellement, la norme WiFi la plus courante est la norme 802.11n, basée sur la norme IEEE 802.11, mais l’utilisation de la norme 802.11ac augmente également rapidement. La dernière version fournit une communication encore plus rapide que 802.11n. Bien que le WiFi soit un protocole très adapté à la communication entre les appareils IoT, il consomme une puissance élevée pour ses opérations. Cependant, c’est le protocole le plus puissant pour les transferts de fichiers parmi la plupart des appareils IoT à l’heure actuelle.
ZigBee
ZigBee est un protocole de communication sans fil à courte portée basé sur la norme IEEE 802.15.4 et fonctionne sur la fréquence de 2,4 GHz avec un débit de données de 250 kbps. Les principaux attributs qui rendent ZigBee adapté à une communication efficace entre les appareils IoT sont une faible consommation d’énergie, une évolutivité, une sécurité et une durabilité élevées ainsi qu’un nombre élevé de nœuds. Alors que le nombre maximum de nœuds dans le réseau peut être de 1024 avec une portée allant jusqu’à 200 mètres, ZigBee peut même utiliser le cryptage AES 128 bits.
La spécification ZigBee (IEEE 802.15.4-2003) a été ratifiée pour la première fois le décembre. 14, 2004, et a été rendu disponible en 2005. Le protocole ZigBee est idéalement conçu pour une utilisation dans la domotique et les grands sites industriels où une faible consommation d’énergie est requise, et l’échange de données entre la maison ou le bâtiment est peu fréquent à faible débit de données. Il existe une vaste gamme d’utilisateurs utilisant ZigBee comme mode de communication privilégié entre les appareils IoT.
Sa dernière version est ZigBee 3.0, qui peut être considérée comme plusieurs normes sans fil ZigBee ayant toutes leurs fonctionnalités combinées en une seule. Les systèmes électriques tels que l’éclairage public et les compteurs électriques dans les zones urbaines nécessitant une faible consommation d’énergie utilisent le protocole ZigBee comme mode de communication privilégié entre les appareils IoT. Le protocole ZigBee peut également être utilisé avec les systèmes de sécurité et les maisons intelligentes.
Z-Wave
Similaire à ZigBee, Z-Wave est un protocole de communication radiofréquence de faible puissance principalement conçu pour les systèmes domotiques et les appareils électroniques tels que les contrôleurs de lampes et les capteurs. La fréquence du protocole de communication Z-Wave est de 900 MHz et la portée est d’environ 30 à 100 mètres, c’est pourquoi l’interférence de ce protocole avec d’autres protocoles de communication sans fil tels que WiFi, Bluetooth et ZigBee (qui fonctionnent à 2,4 GHz) est négligeable. Son débit de données varie approximativement de 40kbps à 100kbps.
Z-Wave est un protocole plus simple que tous les autres protocoles disponibles, et il peut donc être développé facilement et à un rythme beaucoup plus rapide. La bande de radiofréquence utilisée dans Z-Wave est spécifique à son pays. Par exemple, il y a un 868.Bande SRD 42 MHz (Europe), bande ISM 900 MHz ou bande 908,42 MHz (États-Unis), 916 MHz (Israël), 919,82 MHz (Hong Kong), 921,42 MHz (Australie / Nouvelle-Zélande) et 865,2 MHz (Inde).
LoRaWAN
Le réseau étendu à longue portée (LoRaWAN) est un protocole principalement destiné aux appareils IoT sans fil à longue portée fonctionnant sur batterie dans les réseaux régionaux, nationaux ou mondiaux. Il est notamment connu pour sa capacité à communiquer à longue portée avec la moindre consommation d’énergie et détecte les signaux en dessous du niveau de bruit. Ce protocole est principalement utilisé dans les villes intelligentes, où il existe un vaste réseau avec des millions et des millions d’appareils connectés les uns aux autres qui fonctionnent avec moins d’énergie et de mémoire, une communication mobile sécurisée à faible coût dans les appareils IoT et une large gamme d’applications industrielles. Il a un débit de données de 0,3 kbps à 50 kbps.
L’éclairage public intelligent est un exemple pratique du système utilisant le protocole LoRaWAN, où les lampadaires sont connectés à la passerelle LoRa qui utilise le protocole LoRaWAN. La passerelle, à son tour, est connectée à une application cloud qui contrôle complètement la luminosité des ampoules en fonction de l’éclairage naturel présent dans l’environnement. Il aide grandement à réduire la consommation d’énergie pendant la journée en atténuant les ampoules.
Communication en champ proche
La communication en champ proche (NFC) est un protocole simple et sûr qui facilite la liaison de communication bidirectionnelle entre les appareils IoT. Il utilise principalement l’induction électromagnétique entre deux antennes en boucle situées l’une dans l’autre près du champ. Il est spécialement conçu pour les smartphones permettant aux clients d’effectuer des transactions de paiement sans contact. Il aide également les utilisateurs à accéder au contenu numérique et à connecter des appareils électroniques. Fondamentalement, il étend la capacité de la technologie de carte sans contact et permet aux appareils IoT de partager des informations à une distance d’environ moins de 4 centimètres.
Le débit de données du protocole NFC varie de 106 kbps à 424 kbps. Étant donné que le protocole NFC est un protocole de communication à courte portée, il consomme moins d’énergie. La configuration prend moins de temps et ne nécessite pas le couplage d’appareils. En raison de la communication à courte portée, la possibilité d’interférences indésirables avec d’autres réseaux présents dans l’environnement est considérablement réduite.
Protocoles de communication IoT: « Meilleure option » vs « meilleure option appropriée »
Aujourd’hui, les protocoles de communication IoT les plus couramment utilisés sont Bluetooth et WiFi, mais la communication en champ proche progresse rapidement. Il est difficile de décider quel protocole de communication discuté ci-dessus est le meilleur pour les appareils IoT, mais le gagnant serait celui qui est facilement disponible dans la plupart des appareils et téléphones IoT nouvellement fabriqués à un rythme confortable. Bien que, sur la base de la grande variété de cas d’utilisation actuels, au lieu de trouver la « meilleure » option, il pourrait plutôt s’agir de trouver l’option « la mieux adaptée » en fonction des exigences. Par exemple, si vous avez besoin de transférer d’énormes quantités de données et de fichiers sur le réseau, le WiFi serait le choix idéal, alors que si vous souhaitez effectuer des paiements instantanés avec la technologie de carte sans contact, NFC sera en tête de liste. Par conséquent, le protocole de communication gagnant dépend entièrement des objectifs que vous essayez d’atteindre.
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