Architecture IoT - Chapitre 4

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Questions and Answers

Quel est l'objectif de ce cours?

L'objectif de ce cours est de : Comprendre ce qu'est l'internet des objets, Comprendre l'architecture d'un réseau IoT pour faire communiquer les objets connectés, Connaître les technologies liées aux objets connectés, Mettre en place une chaîne IoT complète.

Quels sont les trois principaux types de cloud computing?

Cloud personnel, Cloud professionnel, Cloud commercial

Cloud local, Cloud distant, Cloud partagé

Cloud mobile, Cloud fixe, Cloud virtuel

Cloud public, Cloud privé, Cloud hybride (correct)

Le protocole de communication SPI est une méthode de communication à basse vitesse entre un microcontrôleur et des périphériques.

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Reliez chaque protocole de communication à son usage principal :

MQTT = Communication légère pour l'Internet des objets SMTP = Envoi de courriels HTTP = Applications web, API REST CoAP = Communication IoT, réseaux contraints AMQP = Messagerie asynchrone, systèmes distribués Signup and view all the answers

Qu'est-ce qu'une passerelle IoT?

Une passerelle IoT est un composant réseau matériel ou virtuel qui connecte des appareils IoT à Internet et gère la transmission de leurs données. Signup and view all the answers

Quels sont les avantages du cloud computing?

Les avantages du cloud computing sont : Coût optimisé, Mise à l'échelle mondiale, Performances accrues, Sécurité renforcée, Vitesse de livraison, Productivité accrue, Fiabilité améliorée. Signup and view all the answers

Expliquez la différence entre une passerelle et un routeur.

Une passerelle est un routeur qui traite les données entre deux réseaux différents. La passerelle peut gérer des protocoles de communication différents. Signup and view all the answers

Quels sont les deux principaux types de plateformes IoT?

Plateformes propriétaires et plateformes open-source Signup and view all the answers

Quels sont certains des critères à prendre en compte lors du choix d'une plateforme IoT?

Gestion des appareils, Gestion de la connectivité, Visualisation des données, Sécurité des objets et des données, Degré d'agilité. Signup and view all the answers

Quelles sont les principales caractéristiques du protocole MQTT?

Le protocole MQTT est léger, basé sur un modèle de publication/abonnement et utilise le protocole TCP. Signup and view all the answers

Le protocole Zigbee est conçu pour les communications à longue portée avec une forte consommation d'énergie.

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Comment le protocole Z-Wave assure-t-il la sécurité ?

Le protocole Z-Wave est sécurisé en raison de son cryptage de bout en bout et de l'utilisation d'un identifiant unique pour chaque appareil. Signup and view all the answers

Quels sont les avantages du protocole Bluetooth Low Energy?

Le Bluetooth Low Energy offre une faible consommation d'énergie, une portée de 60 mètres et une communication rapide. Signup and view all the answers

L'Internet des objets (IoT) se réfère à un réseau global d'appareils connectés, chacun doté d'une adresse IP dédiée et d'une connexion directe à Internet.

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Qu'est-ce qu'un réseau maillé en IoT?

Un réseau maillé est un réseau sans fil où chaque appareil peut relayer les données d'autres appareils, étendant ainsi la portée du réseau. Signup and view all the answers

Expliquez le rôle d'un 'broker' dans le protocole MQTT.

Un 'broker' MQTT gère la réception, le filtrage et la publication des messages entre les appareils émetteurs et les appareils récepteurs dans un réseau MQTT. Signup and view all the answers

Study Notes

Introduction à l'architecture IoT

Le cours vise à comprendre l'Internet des objets (IoT)
Comprendre l'architecture d'un réseau IoT pour la communication entre objets connectés
Maîtriser les technologies liées aux objets connectés
Mettre en place une chaîne IoT complète

Plan du cours

Chapitre 1 : Introduction à l'Internet des objets
Chapitre 2 : Architectures IoT
Chapitre 3 : Composantes physiques d'une solution IoT
Chapitre 4 : Passerelle/protocoles de communication/Cloud Computing
Chapitre 5 : Réalisations

Chapitre 4 : Passerelle et protocoles de communication

Passerelle: Élément du réseau permettant la communication entre réseaux à travers divers protocoles. Sert de nœud pour accéder à d'autres réseaux.
Protocoles de communication: Défissent les règles pour communiquer entre plusieurs dispositifs numériques. Connectent un objet au réseau (filaire ou sans fil). Composés d'équipements : passerelles, proxys, serveurs...
Cloud computing: Partie du réseau qui stocke et gère les données.
Plateformes IoT: Systèmes qui gèrent l'acceptation et la transmission des données IoT, souvent situés dans des centres de données en nuage.

Chapitre 3 : Composantes d'une solution IoT (Passerelles)

Composants pour la communication des dispositifs IoT :
- Communications locales : méthode de communication entre dispositifs voisins (appareils).
- Protocoles d'application : cadres définissant le format des données échangées.
- Passerelles: traduisent et retransmettent les informations, connectant les réseaux locaux à internet.
- Serveurs de réseau: gèrent l'acceptation et la transmission des données IoT, souvent dans les centres de données en nuage.
- Applications en nuage: traitent les données loT pour fournir des informations utiles aux utilisateurs.
- Interface utilisateur : outil où les utilisateurs voient, manipulent les informations IoT et renvoient les commandes aux dispositifs IoT.

Chapitre 3 : Composantes d'une solution IoT (Passerelles) - Pourqoi avoir besoin d'une passerelle IoT

Les capteurs IoT font souvent dépendre leurs implémentations de batteries longue durée.
Le transfert direct vers le cloud peut épuiser la batterie.
Les protocoles à faible consommation (comme BLE) sont utilisés pour envoyer les données à une passerelle.
Une fois à la passerelle, les données sont retransmises vers le cloud en adaptant le format pour que le cloud les comprenne.

Chapitre 3 : Composantes IoT (Passerelles) - Passerelle vs Routeur

Une passerelle, au sens réseau, est un routeur.
Elle fait office d’intermédiaire pour la transmission des informations entre des hôtes situés dans des réseaux différents.
Elle détermine la meilleure route pour transmettre des données, en utilisant des algorithmes de routage.
Elle peut déterminer les limites d'un réseau.

Chapitre 3 : Composantes IoT (Passerelles) - Exemple Routeur Domestique

Un routeur domestique joue le rôle de passerelle pour relier les appareils locaux (par exemple, le wifi) au réseau internet.
Il joue le rôle de routeur pour établir les meilleures routes et acheminer les données.
Il utilise un rôle de commutateur (switch) pour connecter les appareils sur le même réseau (via les connexions filaires ou wifi).

Chapitre 3 : Composantes IoT (Passerelles) - Exemples de Passerelles IoT

Les passerelles IoT utilisent des protocoles de communication pour établir des connexions. Elles peuvent utiliser des protocoles filaires ou sans fil.
Les technologies de transmission incluent le WiFi, LoRa, Bluetooth, ZigBee, Z-wave, etc.

Chapitre 3 : Composantes IoT (Passerelles) - Comment créer une Passerelles IoT

Vous pouvez utiliser un dispositif intermédiaire (ex: routeur ou ordinateur) pour communiquer avec internet.
Un logiciel est nécessaire pour transformer les données et ajouter une logique à la configuration.
Node-RED (logiciel open source) fournit une option pour combiner un serveur web et un serveur loT.

Chapitre 3 : Protocoles de communication

Intérieurs:
- utilisés pour échanger des informations entre les composants d'un système embarqué (microcontrôleurs, capteurs, actionneurs) (ex: I²C, SPI et UART)
Externes: permettent la communication avec d'autres systèmes ou le monde extérieur (ex: Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee).

Chapitre 3 : Protocoles de communication Internes

UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter): protocole de communication série asynchrone entre deux dispositifs.
SPI (Serial Peripheral Interface): protocole à haute vitesse pour la communication entre un microcontrôleur et des périphériques comme les mémoires ou les écrans.
I²C (Inter-Integrated Circuit): bus de communication série qui permet de connecter plusieurs périphériques sur un seul bus.

Chapitre 3 : Protocoles de communication Externes

Filaires: Ethernet (connexions physiques).
Sans fil : longues portées : LPWAN (réseaux privés comme Sigfox, LoRaWan et publiques comme NB-IoT, LTE-M). Réseaux cellulaires (2G à 5G). Courtes portées: WiFi, Z-wave, Bluetooth Low Energy, Zigbee, RFID, Enocean, NFC.
Les réseaux LPWAN sont conçus pour des appareils IoT.
Ils sont utilisés pour les applications IoT nécessitant de grandes distances avec une faible consommation d'énergie.

Chapitre 3 : Protocoles de communication - Classification des réseaux

Les réseaux filaires: LAN, MAN, WAN.
Les réseaux sans fil (Wireless): WPAN, WLAN, WMAN, WWAN.
LAN : Ethernet (IEEE 802.3): débit allant de 100 Mbps à 1 Gbps.

Chapitre 3 : Protocoles de communication - Wi-Fi (Wireless Fidelity)

Technologie de réseau sans fil qui utilise des ondes radio (2.4 GHz ou 5 GHz).
Suit la norme IEEE 802.11.
Permet l'utilisation d'un routeur wifi pour la connexion internet.

Chapitre 3: Protocole de communication - Z-Wave

Technologie sans fil à faible consommation, adaptée aux applications domotiques IoT.
Communication fiable et à faible latence de petits paquets de données (100 kbit/s). Fonctionne à 868 MHz en Europe, 915 MHz en Amérique du Nord et en Australie
Réseau maillé, chaque appareil peut relayer les données.
Grande sécurité; chaque appareil a un identifiant unique et utilise un chiffrement de bout en bout.
Idéal pour les maisons intelligentes.

Chapitre 3: Protocole de communication - Zigbee

Protocole sans fil à faible consommation pour des communications courtes.
Permet de connecter plus de périphériques (jusqu'à 65 000) sur un seul réseau.
Fonctionne en réseau maillé, les périphériques peuvent servir de routeurs.
Idéal pour la domotique (avec une portée inférieure au Z-Wave)

Chapitre 3: Protocole de communication - Bluetooth

Protocole sans fil largement utilisé pour les communications.
Portée de 60 mètres (en environnement dégagé) et faible consommation d'énergie.
Version Bluetooth 5 plus adaptée aux loT et meilleure portée.

Chapitre 3: Protocole de communication - RFID (Radio Frequency Identification)

Identification par radiofréquence.
Pas de batterie, l'identification se fait par transmission radio.
Utilisé pour l'identification des biens et la traçabilité.
La distance d'identification est limitée à quelques centimètres ou 15 mètres en haute fréquence (UHF).

Chapitre 3: Protocole de communication - NFC (Near Field Communication)

Protocole radio à ultra-courte portée
Fonctionne avec la norme ISO/IEC 18000-3, bande de fréquence ISM 13,56 MHz.
Débit entre 100 et 420 Kbps.
Portée de 20 cm, souvent utilisé avec les smartphones.

Chapitre 3: Protocoles de communication - LPWAN

Protocoles Low Power Wide Area Network (LPWAN) : réseau sans fil longue portée dédié aux déploiements loT.
Exemples : Sigfox, LoRaWAN, NB-IoT, LTE-M
Idéal pour appareils IoT distants qui nécessitent une faible consommation d'énergie (ex: capteurs dans l'environnement).

Chapitre 3 : Protocoles de communication - Cloud Computing

Infrastructure globale de serveurs connectés
Permet de stocker et de gérer les données en ligne.
Les données des applications peuvent être accessibles à partir de n'importe quel appareil disposant d'une connexion internet.
Types de Cloud: Public, Privé, Hybride.
Différents services clouds: laaS, PaaS, SaaS.

Chapitre 3: Protocoles de communication - Plateformes IoT

Ensemble de services pour collecter, stocker, corréler, analyser et exploiter les données.
Un web service pour générer des tableaux de bord et analyse.
Avantage: mieux surveiller le parc d'objets connectés, proposer des nouveaux services à vos clients.
Gestion de différents protocoles, sécurité et authentification.

Critères de choix d'un protocole de communication

Couverture du réseau, environnement, distance de communication
Le débit, le volume données à échanger, périodicité échanges
Consommation énergie, coût du service
Disponibilité et sécurité.

Chapitre 3: Protocoles d'application

Protocoles à niveau application(couche 7 OSI)
Comment les données sont organisées et transmises entre les applications ou entre clients et serveurs.
- MQTT
- HTTP
- SMTP
- CoAP
- AMQP

Exemples de protocoles d'application

MQTT: léger; publication/abonnement; utilisé par des équipements connectés à faible puissance, souvent utilisé dans des environnements où la connectivité réseau est intermittente.
HTTP/REST: basé sur le modèle client/serveur, communications sans fil sur IP.

Chapitre 3: Outils pour les protocoles de communication

umqttsimple.py: bibliothèque MicroPython pour MQTT.
BME280.py: bibliothèque MicroPython pour capteur BME280.

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Description

Ce quiz se concentre sur le chapitre 4 du cours sur l'architecture de l'Internet des objets, axé sur les passerelles et les protocoles de communication. Il vise à évaluer votre compréhension des éléments essentiels permettant la communication entre les dispositifs IoT et leur intégration dans le cloud. Testez vos connaissances sur les différentes technologies et leur application dans les réseaux IoT.