Les technologies utilisées dans l’Internet des objets IoT
3. Technologies utilisées dans l’IoT (Internet des objets)
Plusieurs technologies sont utilisées pour faire communiquer un objet avec Internet. Dans ce qui suit, nous présentons les différents concepts et technologies de l’IoT (Internet des objets) :
Figure 3 Différentes catégories de réseaux sans fil
3.1 WWAN (IEEE 802.20)
La norme IEEE 802.20, connue sous le nom de MBWA (Mobile Broadband Wireless Access) a été développée en 2002.
Elle permet de créer les réseaux métropolitains mobiles qui ont pour but de permettre le déploiement mondial de réseaux sans fil haut débit à un coût accessible et disponible avec une connexion permanente.
Cette norme utilise des bandes de fréquences en dessous des 3,5 GHz. Elle permet des débits maximaux par utilisateur de 1 Mbits/s en descente et 300 Kbit/s en montée avec des cellules d’un rayon de 15 km maximum.
Il existe d’autres versions sont prévues, utilisant un canal plus large de 5 MHz permettant des débits de 4 Mbits/s en descente et 1,2 Mbit/s en montée pour chaque utilisateur [8].
3.2 WMAN (IEEE 802.16)
La norme IEEE 802.16 est appelée aussi BWA (Broadband Wireless Access).
Elle a pour but de créer des réseaux locaux sans fil de la taille d’une ville. Elle offre une alternative aux réseaux câblés entre différents bâtiments. Il existe plusieurs versions de cette norme.
La norme IEEE 802.16 fonctionne dans la bande de fréquence 10 à 66 GHz.
La norme IEEE 802.16a fonctionne quant à elle dans la bande de fréquence de 2 à 11 GHz, cette dernière permet la couverture de larges zones jusqu’à 50 Km de rayon et atteindre une bande de fréquence 10 à 66 GHz comme le transport de flux audio/vidéo, la téléphonie numérique.
La norme IEEE 802.16e ajoute la mobilité à ces réseaux.
Enfin, la norme IEEE 802.16.2 permet l’inter compatibilité entre toutes les normes
Toutes Ces dernières incluent la notion de Qualité de Service (QoS) permettant par exemple le transport la voix ou la vidéo [8].
3.3 WLAN (IEEE 808.11)
La norme IEEE 802.11 sert à créer des réseaux sans fil, d’une taille d’une cinquantaine de mètres.
Elle est prévue pour transférer de gros débits. Il existe de nombreuses normes dérivées de celle-ci.
Les trois plus connues sont la norme 802.11b qui offre un débit de 11 Mbit/s dans la bande de fréquence des 2,4 GHz, la norme IEEE 802.11a qui offre un débit de 54 Mbit/s dans la bande de fréquence des 5,3 GHz et la norme IEEE 802.11g qui est un mariage des deux précédentes en offrant un débit de 54 Mbit/s dans la bande de fréquence des 2,4 GHz [8].
3.4 WPAN (IEEE 802.15)
Elle sert à créer des petits réseaux sans fil, appelés WPAN. Ces réseaux sont de l’ordre d’une dizaine de mètres et sont prévus pour connecter différents périphériques autonomes entre eux (réseaux de capteurs).
Cette norme est appelé Bluetooth. En réalité, ce n’est qu’un seul cas de cette norme.
La norme IEEE 802.15.1 a été adoptée à partir des spécifications Bluetooth déjà existantes. Mais la norme IEEE 802.15 est divisée en quatre parties [8] :
IEEE 802.15.1
Définit le standard Bluetooth1.X permettant un débit d’environ 1 Mbit/s. Ce débit a été multiplié par 24 avec la norme Bluetooth 3.x.
IEEE 802.15.2
Définit des recommandations pour l’utilisation de la bande de fréquence des 2.4 GHz (fréquence utilisée par d’autres réseaux sans fil).
IEEE 802.15.3
Définit la norme UWB (Ultra Wide Band), standard connu sous le nom de Wimedia, géré par la Wimedia Alliance.
IEEE 802.15.4
Définit la norme ZigBee qui possède un débit faible mais à faible consommation d’énergie.
3.5 Wireless Sensor Netowrks
Les réseaux de capteurs (Wireless Sensor Networks) constituent une catégorie de réseaux bien distincte des quartes familles vues jusqu’ici.
Alors que les WWAN, WMAN, WLAN et WPAN sont conçus pour répondre à des problématiques de communications où l’homme est souvent un acteur principal (accès à un réseau global comme Internet, téléphonie, télécommande…), les WSN offrent des moyens de communication très souvent spontanés entre objets autonomes, généralement sans aucune intervention humaine.
Les réseaux de capteurs sont utilisés dans divers domaines:(militaire, environnement, commerce: gestion de stocks, médical, bâtiment: surveillance des infrastructures, transport: identification des bagages…) [9].
Figure 4 Exemples des capteurs sans fil
3.6 RFID
Le plus souvent désigné par son acronyme RFID (Radio Fréquence Identification), est une technologie permettant de mémoriser et de récupérer des informations stockées sur des supports distants.
Cette technologie assurera deux fonctions basiques pour l’Internet des Objets : l’identification et la communication.
Un système d’identification par radio-fréquence est constitué de trois éléments:
- Une Radio-étiquette (RFID tag) : c’est un circuit intégré mémorisant l’information sur l’objet auquel la puce est incorporée. Il est muni d’une antenne pour la réception/transmission des signaux.
- Un lecteur : utilisé pour envoyer le signal radio à la puce RFID et capturer la réponse de cette dernière, Le système opère dans la bande de fréquence non licenciée ISM (Entre : 125KHz – 2,45GHz). Cette fréquence dépendra la distance de Communication entre le lecteur et l’antenne (de 1 à 10m) ainsi que la vitesse de transfert des données (de 10Kb/s à 200Kb/s).
- Un intergiciel : il reçoit et traite les informations reçues du lecteur.
Son principe de fonctionnement général est le suivant :
Le lecteur initie la communication en diffusant une requête via une antenne.
Les radio-étiquettes du voisinage utilisent l’énergie électromagnétique émise par cette antenne pour s’alimenter et transmettre leur identifiant et leurs données stockées. Le lecteur Interprète ensuite ces informations en binaire.
La technologie RFID est utilisée aujourd’hui dans beaucoup d’autres domaines tels que les Titres de transport, Identification des animaux, Traçabilité des bagages dans les aéroports… [10].
Figure 5 exemple d’un système RFID [10]
3.7 Autres types de réseaux sans fil
Il existe d’autres types de réseaux sans fil qui sont utilisées dans l’Internet des objets IoT, on cite : NFC, wirelessHART, 6lowPAN…
