Architecture IoT : 4 étapes pour construire un système IoT durable

Bien que le terme « Internet des objets » puisse être utilisé à outrance et semble trop vague lorsqu'il est appliqué à n'importe quel réseau qui connecte – disons – des appareils ménagers, c'est en réalité un nom qui a un sens et une histoire. J'en ai discuté avec Marcin Sikorski, qui travaille comme Lead QA Automation Software Engineer chez Spyrosoft, dans la dernière interview sur le blog. Vous pouvez la lire ici : Introduction àInternet des objets : une interview avec Marcin Sikorski.

Aujourd'hui, j'aimerais approfondir un peu et explorer l'architecture de l'IoT. Les questions auxquelles je répondrai dans cet article sont les suivantes :

Comment construire un système IoT durable ?

• Quels sont ses éléments essentiels ?
• Que faut-il inclure et que faut-il omettre dans une architecture IoT ?
• Explorons-le ensemble ci-dessous.

Qu'est-ce que l'architecture IoT ?

Bien que l'« Internet des objets » ressemble à un terme à la mode et soit souvent perçu comme une solution permettant de résoudre tous vos problèmes commerciaux et technologiques, il s'agit de l'un de ces concepts qui exigent une planification méticuleuse et où les progrès ne se font pas par bonds gigantesques, mais par micro-changements mis en œuvre de manière incrémentale.

Lorsque vous pensez à l'architecture IoT en général, vous pouvez l'imaginer comme une machine composée de multiples rouages qui doivent fonctionner ensemble pour que l'ensemble du système fonctionne comme prévu. Veuillez noter que lors de sa planification, vous devez inclure non seulement les composants physiques, mais aussi les formats de données qui seront utilisés, les procédures organisationnelles, le contexte commercial du système et des composants supplémentaires de l'architecture IoT comme l'informatique en périphérie/le fog computing, la couche métier, la couche de sécurité, les plateformes sécurisées, le traitement des données et les éléments de sûreté. Comprendre l'architecture IoT est crucial pour un déploiement efficace des solutions IoT dans divers secteurs.

En règle générale, et afin de fonctionner sans défaillance, l'architecture IoT doit inclure ces 4 blocs constitutifs :

• Évolutivité
• Maintenabilité
• Fonctionnalité
• Disponibilité

Tous ces éléments sont essentiels, l'évolutivité étant considérée comme le plus important pour les organisations en croissance dont le nombre de projets à gérer via une architecture IoT augmente.

4 couches de l'architecture IoT

Lorsque vous commencez à assembler un système Internet of Things, vous devez inclure 4 étapes de l'architecture IoT. Ces étapes englobent diverses couches d'architecture et composants essentiels à une infrastructure IoT robuste. Veuillez noter que ces couches représentent également le processus de traitement des données.

Capteurs, contrôleurs et dispositifs IoT

Cette couche peut également être décrite comme l'ensemble des dispositifs physiques connectés au réseau. Cela peut inclure, sans s'y limiter, des capteurs qui collectent des données telles que la température, le mouvement et la qualité de l'air, ainsi que des contrôleurs pouvant être utilisés pour piloter les dispositifs IoT et leur envoyer des requêtes. Ceux-ci peuvent modifier la réalité physique – c'est-à-dire qu'ils peuvent ouvrir des portes, déclencher des alarmes en cas d'incendie ou d'atteinte à la propriété, ou arrêter une ligne d'assemblage. Une fois que les capteurs ont collecté les données, ils peuvent les envoyer au réseau pour traitement.

Couche réseau

La couche réseau est représentée par les systèmes d'acquisition de données (DAS) et les passerelles. Ces systèmes d'acquisition de données servent à agréger et à convertir les données brutes en formats accessibles à toutes les couches du système. L'agrégation des données garantit un transfert fluide des données depuis les dispositifs de détection vers les autres éléments de l'architecture. Les passerelles jouent le rôle de niveau de connexion entre les capteurs et l'Internet, mais elles peuvent également assurer des fonctions de base telles que le filtrage des données et la prévention des logiciels malveillants.

Couche applicative et de traitement des données

Cette couche comprend tout élément qui utilise les données collectées sous quelque forme que ce soit, y compris la couche d'informatique en périphérie, qui facilite un traitement et une analyse plus rapides des données. De plus, la couche applicative de l'interface utilisateur joue un rôle crucial dans l'architecture IoT en permettant aux utilisateurs d'interagir avec le système via des applications conçues pour les maisons intelligentes.

Il peut s'agir d'outils d'apprentissage automatique, d'une technologie de visualisation de données ou d'un système externe qui inspecte et évalue tout ce qui se passe dans une usine ou une propriété publique. Cette couche inclut également les applications qui peuvent envoyer des informations aux dispositifs IoT ou les gérer de quelque manière que ce soit.

Cloud ou centre de données

C'est ici que les données correctement formatées et traitées sont stockées et peuvent être analysées ultérieurement. Un stockage efficace des données est essentiel pour gérer des volumes importants de données et garantir une intégration transparente avec d'autres systèmes. Il est également important de veiller à ce que tous les appareils, connexions et données stockées soient sécurisés au sein des systèmes IoT. Cela peut aussi signifier que le cloud ou le centre de données doivent être alimentés par des informations provenant d'autres sources extérieures au système IoT. Selon le volume de données que vous devez conserver et traiter, l'utilisation du cloud tel que Microsoft Azure Cloud ou Amazon Web Services peut être une solution idéale.

Pour plus d'informations sur les hubs IoT, consultez notre dernier article : IoT hub : qu'est-ce que c'est et comment l'intégrer dans votre système IoT ?.

Quelles sont les erreurs courantes lors de la planification d'une architecture IoT ?

Selon Jaroslaw Dzikowski, qui travaille comme Senior Embedded Software Engineer chez Spyrosoft, il existe 4 défis cruciaux que toute entreprise souhaitant introduire l'Internet des objets dans ses opérations doit prendre en compte et chercher à résoudre. Une erreur courante consiste à ne pas évaluer les capacités de traitement des plateformes IoT, qui sont essentielles pour une intégration transparente et pour répondre à des exigences spécifiques telles que l'évolutivité, la sécurité et les implications en matière de coûts.

Des exigences peu claires sans réflexion sur une vision d'ensemble

Assurez-vous qu'une liste de vos exigences système est clairement définie dès le départ et que vous connaissez les réponses aux questions suivantes : Quel problème souhaitez-vous résoudre avec le système IoT ? Que faire des données lorsque les dispositifs ne sont pas connectés à Internet ? Comment rendre le système facilement évolutif ? Les systèmes IoT sont souvent conçus sans vision claire de leur échelle – planifier un système qui inclura quelques centaines de dispositifs est très différent de concevoir un système pour des millions de dispositifs. De plus, il est crucial de définir comment vous traiterez les données, car cela impactera l'efficacité globale et la fonctionnalité de votre système IoT.

Des estimations inexactes concernant les éléments fondamentaux de votre système

Les clients commettent souvent des erreurs dès le début : choisir des composants inadéquats pour la plateforme IoT ou les appareils IoT, ou mal estimer la puissance/électricité dont le système aura besoin. Il y a aussi la question d'estimer la puissance de calcul, la RAM et les ressources à allouer du côté de l'appareil et ce qu'il faut placer du côté du cloud.

Aucune définition claire de l'endroit où les données doivent être traitées

Il n'y a souvent pas assez de réflexion et de planification concernant les données que l'appareil enverra vers le cloud. Vous devez les définir le plus précisément possible pour éviter de solliciter excessivement les ressources, voire d'en utiliser plus que prévu – c'est-à-dire, l'appareil doit-il envoyer en continu les données vers le cloud pour traitement dans la couche de traitement des données, ou suffirait-il de déclencher une alerte une fois qu'un certain seuil est dépassé ?

Ne pas tenir compte des mises à jour à distance du micrologiciel

Il arrive souvent qu'après la mise en service du système IoT, vous deviez mettre à jour le logiciel de vos dispositifs pour que les données numériques correctes soient collectées et traitées, et qu'une mise à niveau soit nécessaire. Assurez-vous de pouvoir l'effectuer à distance avant de déployer les dispositifs sur site.

Voici à nouveau le conseil de Jarosław Dzikowski :

“Il existe certaines applications telles que le suivi de flotte, la surveillance à distance des machines ou la logistique, où la technologie IoT excelle. Cependant, dans certains produits, les mécanismes IoT sont introduits simplement pour le principe de les implémenter. Dans ce dernier cas, l'utilisation de l'IoT devient non seulement une gêne pour l'utilisateur et ne résout aucun problème, mais elle en crée également de nouveaux. Définir clairement quelle sera la fonction de chaque appareil au sein du système IoT et du système lui-même bien avant le processus d'implémentation, au tout début du projet, est la clé pour développer une solution qui sera évolutive et facile à maintenir sur le long terme. Toute erreur commise à cette première étape sera coûteuse et longue à corriger par la suite.”

Associez-vous à des experts dans la construction d'une architecture Internet des objets sûre et durable

Comme vous pouvez le constater, construire un Internet des objets durable est un processus complexe qui nécessite une planification détaillée. Chez Spyrosoft, nous travaillons avec de nombreuses entreprises du secteur de l'Industrie 4.0 et nous pouvons accompagner votre équipe dans le développement et la mise en œuvre d'un système IoT.

Visitez notre site web Industry 4.0 pour plus d'informations sur ce que nous faisons et contactez-nous afin que nous puissions en savoir plus sur votre projet. Explorez des exemples d'architecture IoT mondiale pour découvrir des applications pratiques dans différents secteurs et comprendre à quel point une architecture IoT flexible et efficace peut améliorer divers aspects de notre vie.