Architecture d’un réseau IoT : tout ce qu’il faut savoir

Origine de l'article : PRESSE NUMERIQUE .

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C’est désormais indéniable : Les entreprises  dotées d’un plan d’architecture réseau IoT ont plus de chance de réussir et de pérenniser leur business que celles qui n’ont pas. Selon les analystes, près de  34 % des entreprises ont pu générer de nouveaux revenus et améliorer leurs processus commerciaux grâce à une architecture réseau IoT adaptée et efficiente.

Que ce soit sous forme de maisons intelligentes, usines intelligentes, voitures connectées, ou villes connectées, l’IoT – internet des objets –  a investi notre quotidien. Et elle compte bien rester. Aujourd’hui, ce sont près de 12.3 milliards d’objets connectés qui ont été déployés à l’échelle mondiale. Un chiffre qui devrait atteindre les  21 milliards en 2025.

Selon les analystes, ces appareils et dispositifs IoT produiront pas moins de 73.1 Teraoctets de données. Au vu de ses chiffres colossaux, nous pouvons affirmer qu’une architecture réseau IoT à la fois structurée et performante est cruciale pour une bonne gestion des flux de données et de ce nombre grandissant d’objets connectés.

Architecture de réseau IoT : quésaco ?

Une architecture réseau IoT est un ensemble de briques de systèmes IoT qui communiquent entre eux pour relier le monde tangible des objets au monde virtuel des réseaux et du cloud.

Dans les détails, l’architecture réseau IoT se compose de plusieurs niveaux et couches différenciés qui garantissent la collecte et le stockage des données générées par les capteurs. Puis, leur traitement dans les big data warehouse et l’exécution par les actionneurs des commandes envoyées par le biais d’une application utilisateur. L’objectif final étant de garantir à l’administrateur du système une meilleure gestion et cohérence.

Les éléments de base d’une architecture réseau IoT

Même s’il est possible de schématiser le parcours de la donnée, tous les projets n’adoptent pas une architecture de référence standard unique. Tout simplement parce que chaque architecture de réseau IoT englobe une large variété de technologies. De plus, cette dernière dépend grandement de la manière dont elle est mise en œuvre dans les différents secteurs. D’autant que pour une prise en charge efficace des différentes applications réseau, une architecture IoT doit être suffisamment ouverte avec des protocoles ouverts.

Néanmoins, bien qu’il n’y ait un modèle simple et universel pour toutes les implémentations possibles, un processus de base  est plus largement accepté. De fait, il permet de garantir la scalabilité, la fonctionnalité, la disponibilité et maintenabilité. Il s’agit de l’architecture réseau IoT à quatre couches. Celle-ci se compose d’une :

Couche de perception

Cette couche  permet de convertir les signaux analogiques en données numériques et vice versa.  Elle englobe un large panel d’objets qui font le pont entre le monde réel et le numérique. Ces derniers sont classés en  3 catégories

  • Les capteurs tels que les sondes, les jauges ou encore les compteurs
  • Les actionneurs pour le contrôle du  moteur, les lasers ainsi que les bras robotiques
  • Les machines et dispositifs connectés aux capteurs et actionneurs

Couche réseau

La couche de réseau a pour fonction principale de connecter les appareils à d’autres objets intelligents, serveurs et appareils réseau pour un traitement efficace des données collectées. Cette dernière assure également la gestion de la transmission de l’ensemble des données.

On retrouve non seulement dans la couche réseau les passerelles Internet et réseau  se charge de la connexion entre les réseaux de capteurs et Internet. Mais aussi les systèmes d’acquisition de données (DAS) qui assure la fonction d’agrégation et de conversion des données.

Couche de traitement de données

La couche de traitement quant à elle a 3 principales missions :

  • L’accumulation des données en temps réel issues de la couche réseau pour permettre à l’administrateur de définir la pertinence des données et leur emplacement
  • Le stockage de ses données pertinentes et réellement utile dans une large gamme de solutions de stockage
  • Le traitement des données pour améliorer l’interopérabilité des appareils intelligents.

Pour assurer ses fonctions, cette dernière se repose sur des plateformes IoT

Couche Applicative

La couche applicative qui va interagir avec l’utilisateur à travers des services spécifiques.  Il est possible de construire directement les applications sur les plateformes IoT  capable d’offrir une infrastructure de développement logiciel avec des outils clés en main qui permettent d’explorer les données, faire de l’analyse avancée et de la visualisation de données.

Architecture réseau IoT : les différents types de réseaux IoT

La connectivité fait partie des composants clés d’une architecture de réseau IoT. De fait, aucun projet inhérent aux objets connectés ne peut aboutir sans une connexion fiable et performante entre les appareils, les capteurs et une plateforme IoT. S’il existe un large panel de réseaux IoT, 4 d’entre elles font l’unanimité auprès des entreprises qui souhaitent déployer leur propre solution IoT :

Réseaux cellulaires

Pour assurer la communication des dispositifs IoT, les réseaux cellulaires reposent sur les mêmes réseaux mobiles que ceux utilisés par les smartphones. Ce type de réseau a l’avantage de proposer une grande couverture réseau.

En revanche, il présente des inconvénients majeurs. Tout d’abord, il arrive que la connectivité cellulaire ne soit pas disponible dans les zones couramment utilisées pour le déploiement des capteurs IoT. C’est notamment le cas des protocoles populaires comme le LTE-M et Narrowband IoT (NB-IoT)

Ensuite, les objets connectés qui utilisent la connectivité cellulaire nécessitent bien plus de puissance et d’énergie que les autres types de réseaux sans fil. En savoir plus dans notre dossier IoT Cellulaire.

Réseaux locaux et personnels (LAN / PAN)

Dans le cadre de la mise en place d’une architecture de réseau IoT, les réseaux personnels (PAN) et les réseaux locaux (LAN) tels que le Wi-Fi et le Bluetooth font partie des solutions les plus rentables. De fait, ils sont plus économes en énergie. Par contre, les réseaux locaux et personnels sont peu fiables en termes de transfert de données. De plus, la quantité de données transférables reste limitée. Sans oublier que ce type de réseaux présente des taux de transmission un peu lent.

Réseaux étendus à faible consommation (LPWAN)

Les LPWAN ont été développés pour répondre aux défis de la connectivité cellulaire. Ils ont une portée bien plus importante que les autres types de réseaux sans fil et consomment moins d’énergie que les réseaux cellulaires. LoRaWAN figure parmi les protocoles les plus populaires dans cette catégorie. De fait, il consomme très peu d’énergie. De plus, les chipsets sont relativement accessibles

Réseaux maillés

Dans un réseau maillé, tous les nœuds de capteurs collaborent ensemble pour assurer la distribution des données entre eux. L’objectif étant d’atteindre la passerelle.

Les réseaux maillés nécessitent généralement des capteurs supplémentaires ou de faire appel à répéteurs puisqu’ils ont une portée très courte. De plus, les appareils IoT qui utilisent ce type de réseau peuvent être très gourmands en énergie.

Par contre, les réseaux maillés ont l’avantage d’être à la fois robuste et simple d’installation. Raison pour laquelle, ils constituent l’option la plus populaire pour déployer des objets connectés dans les  bâtiments.

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