Options de connectivité IoT : comment choisir la bonne ?
Internet des objets (IoT) La connectivité désigne les méthodes de connexion des appareils IoT entre eux et à Internet ou aux réseaux locaux, leur permettant de communiquer entre eux ou avec des applications et services hébergés sur des serveurs ou dans le cloud. Le marché des options de connectivité est vaste et en constante évolution. Une multitude de technologies de connectivité conviennent à des besoins spécifiques, allant des technologies à courte portée basées sur la RFID à l'Internet haut débit.
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Certaines technologies de connectivité sont caractéristiques de l'IoT, par exemple, le RFID mentionné ci-dessus, le Bluetooth, le Wi-Fi, ou toute la variété des options de connectivité mobile – de la LTE au bon vieux 2G, GSM et GPRS.
Dans cet article, rédigé en collaboration avec Krzysztof Maciejewski, notre architecte embarqué principal et expert en connectivité, nous examinons les différentes options de connectivité IoT en mettant l'accent sur la manière de les adapter à vos besoins et exigences.
Quelles sont les options de connectivité et comment se comparent-elles ?
Analysons maintenant certaines de ces technologies en termes de portée, de bande passante, de latence, de consommation d'énergie et de coût. Ces facteurs sont essentiels pour prendre la bonne décision concernant la solution de connectivité IoT. Par exemple, certaines technologies à très faible bande passante consomment peu d'énergie car elles fonctionnent sur une batterie censée durer tout leur cycle de vie. Cependant, en raison de la faible bande passante, elles peuvent présenter une latence de deux semaines dans le transfert des données. Ainsi, il est crucial d'adapter la technologie à vos besoins et à vos attentes.
Ci-dessous, vous pouvez en savoir plus sur les critères que vous devez prendre en considération lors du choix de l'option de connectivité adaptée à votre solution IoT :
Autonomie
Il existe des technologies à courte portée, telles que le RFID, le NFC, le Bluetooth ou le Wi-Fi, dont la portée se mesure en pieds. Une option de connectivité à plus grande portée est le réseau mobile, en particulier les réseaux cellulaires, qui offrent une couverture étendue et sont essentiels pour les appareils distants. Sa portée dépend de son niveau de développement, mais il s'agit généralement de plusieurs kilomètres. Il existe également des options de connectivité par satellite avec une portée mondiale. Dans ce cas, cependant, une grande portée implique des coûts plus élevés.
Coûts
Nous avons déjà mentionné que la connectivité satellite est probablement l'option la plus coûteuse. Le choix de l'opérateur de réseau peut influencer considérablement les dépenses de déploiement et les coûts de connectivité récurrents. La connectivité au réseau mobile dépend largement du volume de données transférées – elle peut être relativement bon marché ou assez coûteuse. Le Bluetooth, s'il est utilisé pour une connexion réseau locale et/ou sans accès à Internet, ne génère aucun coût autre que ceux liés à la consommation d'énergie. Si le Bluetooth est utilisé pour accéder à Internet via une passerelle donnée, vous devez alors également inclure le coût du transfert de données à travers cette passerelle.
Comme vous pouvez le constater, le coût de la connectivité IoT dépend grandement de la portée et de la taille du transfert de données.
Bande passante de débit de données
La bande passante est étroitement liée à la portée et au coût. Plus vous souhaitez transférer de données, plus le coût est élevé et plus c'est difficile à courte portée. La vitesse des données est cruciale pour les besoins à haut débit, tels que la diffusion vidéo en continu et la transmission de données en temps réel.
Pour les options de connectivité IoT sans fil, plus la distance est grande, plus la vitesse de transfert des données est lente. Dans le cas des options de connectivité filaire, comme l'ethernet ou la fibre, la bande passante est nettement supérieure à celle des solutions sans fil. Cependant, le coût augmente, car vous devez mettre en place toute l'infrastructure, obtenir les câbles, établir la connexion et payer le fournisseur.
Consommation d'énergie
Certaines technologies pour les appareils connectés, comme un réseau mobile, sont assez gourmandes en électricité. Cela peut poser problème lorsqu'un appareil transmet beaucoup de données tout en fonctionnant sur batterie.
Cependant, certaines technologies permettent d'utiliser une seule batterie pour l'ensemble du cycle de vie d'un appareil. Dans ce cas, bien entendu, la consommation d'énergie doit être minimale. Cela peut être obtenu en limitant le transfert de données et la portée, ce qui entraîne une consommation d'énergie nettement plus faible mais une latence plus importante.
Certaines technologies de réseau mobile ont introduit des sous-normes spéciales, comme le LTE Narrowband IoT. Cela permet de transmettre des données à basse vitesse, en maintenant la consommation d'énergie à un minimum, de sorte qu'un appareil peut effectivement fonctionner sur une seule batterie tout au long de son cycle de vie.
Le choix de la méthode de connectivité IoT doit avant tout être guidé par nos besoins. Si vous souhaitez suivre des véhicules en temps réel, une technologie peu coûteuse mais à latence élevée ne répondra pas à vos exigences. Dans ce cas, vous devez tenir compte du fait qu'une technologie à latence plus faible entraîne un coût et une consommation d'énergie nettement plus élevés.
Options de connectivité IoT filaire vs sans fil
Les technologies filaires utilisées pour la connectivité IoT sont le LAN, l'Ethernet et, plus rarement, un réseau téléphonique commuté. Contrairement à de nombreuses idées reçues, ce dernier peut constituer une bonne solution en raison de sa fiabilité, malgré une vitesse de transfert de données moyenne. Il existe également l'Internet par fibre optique. Si une bande passante élevée est essentielle pour votre solution IoT (par exemple, pour envoyer des images en temps réel), ce sera probablement votre option de choix. Différentes technologies réseau gèrent efficacement les paquets de données en fonction de la bande passante et des cas d'usage spécifiques des appareils IoT.
En ce qui concerne les options de connectivité IoT sans fil, il existe des solutions à faible consommation d'énergie, comme le LTE Cat M mentionné ci-dessus et le Narrowband IoT, ainsi que le Wi-Fi et le Bluetooth. Il existe également le meshnet – un réseau sans fil organisé selon une topologie maillée, qui ne dispose pas de point central et où les appareils peuvent communiquer directement entre eux. Il est assez couramment utilisé dans les maisons intelligentes.
Un exemple plus extrême d'option de connectivité IoT sans fil est la connectivité satellite. Elle permet d'accéder à Internet même depuis le milieu d'un désert. Un autre exemple de technologie de connectivité IoT sans fil moins courante est le LP WAN (Low Power Wide Area Network, réseau étendu à faible consommation d'énergie). Comme son nom l'indique, il nécessite très peu d'énergie pour fonctionner et possède une portée de plusieurs dizaines de kilomètres. Il dispose d'un point de connectivité central, mais les appareils IoT (généralement diverses machines agricoles) sont dispersés sur une vaste zone non urbanisée.
Malgré toutes les difficultés, la technologie GSM ou GPRS (2G) introduite dans les années 90 est encore utilisée et en assez bon état. Les organisations optent généralement pour la 2G lorsque leur solution IoT ne nécessite pas beaucoup de transfert de données. Il s'agit encore d'une option de connectivité stable et fiable avec une portée assez large par rapport à d'autres technologies.
Le secteur automobile voit le développement de solutions V2X (vehicle to everything), permettant aux véhicules de communiquer entre eux ou avec l'infrastructure. Les technologies de connectivité IoT utilisées pour cette solution sont généralement le Wi-Fi ou certains standards de réseau mobile.
Apprenez-en plus sur l'IoT dans l'Industrie 4.0 grâce à notre guide
Télécharger l'ebookQuel est l'avenir de la connectivité IoT ?
Les technologies de connectivité évoluent constamment, mais il est difficile de déterminer clairement la direction que prendra le développement des technologies de connectivité. La tendance principale n'est pas encore identifiée, cependant, il y a deux acteurs principaux : le Wi-Fi et le réseau mobile. Actuellement, les travaux sont en cours sur une autre version de la norme Wi-Fi, qui sera mieux adaptée aux solutions IoT de plus en plus populaires. L'accent est mis sur l'amélioration de la consommation d'énergie et de la portée.
Par exemple, dans le cas des solutions V2X, le Wi-Fi est une option de connectivité sans fil de premier plan aux États-Unis. Pourtant, une autre superpuissance mondiale, la Chine, penche davantage vers le réseau mobile. En Europe, les deux options sont populaires, ce qui, pour être honnête, n'est pas le meilleur scénario en raison de possibles problèmes de compatibilité.
La 5G n'est pas encore une technologie de premier choix en Europe en raison de coûts plus élevés par rapport à d'autres options. En matière d'optimisation des coûts, les leaders sont le LTE Cat M, le Narrowband IoT, le Wi-Fi ou même la 2G. Même une économie d'un dollar par appareil fait une énorme différence à grande échelle.
FAQ : Connectivité IoT
Les options de connectivité IoT courantes incluent les technologies à courte portée telles que le RFID, le NFC, le Bluetooth et le Wi-Fi, ainsi que les normes cellulaires comme le LTE, la 2G (GSM/GPRS), le LTE Cat M et le Narrowband IoT (NB-IoT). Il existe également des solutions étendues telles que la connectivité satellite et le LPWAN (Low Power Wide Area Network). Chaque technologie diffère en termes de portée, de bande passante, de latence, de consommation d'énergie et de coût.
Lors de la sélection d'une méthode de connectivité, les critères les plus importants incluent la portée, le coût, la bande passante, la latence et la consommation d'énergie. Ces paramètres sont interdépendants. Par exemple, l'augmentation de la portée entraîne souvent une hausse des coûts et des besoins en énergie, tandis que la réduction de la consommation d'énergie peut augmenter la latence et limiter le débit de données.
Le bon choix dépend entièrement du cas d'usage. Un capteur alimenté par batterie transmettant de petites quantités de données une fois par jour a des exigences très différentes de celles d'un système diffusant de la vidéo en temps réel.
Les technologies à courte portée telles que le RFID, le Bluetooth, le NFC et le Wi-Fi fonctionnent généralement sur quelques pieds ou mètres. Les réseaux cellulaires offrent une couverture à l'échelle des villes ou des régions, tandis que la connectivité satellite permet une communication mondiale, même dans les zones reculées. Une portée plus étendue s'accompagne généralement de coûts plus élevés et d'une consommation d'énergie plus importante, elle doit donc être justifiée par les besoins de l'application.
Les coûts de connectivité dépendent de l'infrastructure, de l'utilisation des données et de la tarification du fournisseur de réseau. Les solutions satellitaires sont généralement les plus coûteuses. Les coûts de connectivité cellulaire dépendent souvent du volume de données transmises. Les technologies locales comme le Bluetooth peuvent générer des coûts directs minimes, sauf si elles reposent sur une passerelle internet, auquel cas des frais de transfert de données s'appliquent. Les solutions filaires telles que la fibre ou l'Ethernet peuvent offrir des performances élevées mais nécessitent un investissement en infrastructure, ce qui augmente les coûts de déploiement initiaux.
La bande passante désigne la quantité de données pouvant être transmises dans un laps de temps donné. Des applications telles que la diffusion vidéo en continu ou la surveillance en temps réel nécessitent une bande passante élevée et une faible latence. Les technologies sans fil offrent généralement une bande passante inférieure à celle des solutions filaires comme la fibre optique. Cependant, une infrastructure filaire peut être coûteuse et moins flexible. Par conséquent, les exigences en matière de bande passante doivent être soigneusement mises en balance avec le coût et l'évolutivité.
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Lukasz Wojcik
Directeur Industry 4.0 – Automatisation et connectivité
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