Un guide complet sur le matériel IoT et sa place dans l'écosystème IoT
L'internet des objets a considérablement facilité la vie des êtres humains en créant un vaste écosystème de dispositifs contrôlables à distance. Le marché mondial de l'IoT devrait atteindre 24,1 milliards d'appareils en 2030, générant un chiffre d'affaires annuel de 1 500 milliards de dollars.
L'internet des objets rend littéralement intelligent tout ce qui nous entoure, en alimentant tous les aspects de la vie avec des données, des algorithmes d'intelligence artificielle et des réseaux. Quelque chose de très simple et compliqué à la fois comme détecter quand votre machine à café est à court de grains d'Arabica et passer une nouvelle commande auprès du fournisseur privilégié est désormais possible grâce à l'interrelation des solutions IoT matérielles, des logiciels et de la connectivité sans fil. Si l'on considère le déploiement réussi de toute solution IoT, tout commence, mais bien sûr ne se termine pas, par le matériel.
Le rôle du matériel dans l'écosystème de l'IoT
La gamme des éléments constitutifs qui forment des solutions IoT à part entière se développe à la vitesse de l'éclair, et il est essentiel de les diviser en couches distinctes. Passons en revue les cinq principales couches ou constituants de l'IoT qui tournent autour des données précieuses extraites du matériel et transmises au cloud.
Principaux types de matériel IoT et acteurs clés
Couvrant un pool diversifié de dispositifs tels que des capteurs d'humidité, des appareils électroniques portables ou des appareils de base comme les smartphones, et des modules distincts, le matériel IoT remplit de multiples fonctions : lancement et sécurité du système, spécifications des actions, communication et détection des objectifs et des actions spécifiques au support. Passons en revue les principaux types d'appareils compatibles avec l'IoT :
Les capteurs IoT sont une sorte de "peau" de l'IoT qui détectent les changements environnementaux et collectent des données. Parmi les principaux modules qu'ils comprennent, citons les modules de détection, d'énergie, de radiofréquence et de gestion de l'énergie. Nous pouvons distinguer deux types de capteurs : les capteurs actifs (qui utilisent leur propre énergie pour collecter des données en temps réel, comme les rayons X ou le GPS) et les capteurs passifs (qui utilisent une énergie externe, comme les caméras). Il est également important de distinguer les capteurs en fonction de leur position, de leur vitesse, de leur pression, de leur débit, de leur lumière et de leur rayonnement.
Les processeurs. Les processeurs et les chipsets, tels que les microcontrôleurs ou les micro-ordinateurs, constituent le "cœur" du système IoT. Ces appareils travaillent avec les données brutes recueillies par les capteurs et en tirent les informations les plus précieuses.
La passerelle IoT est un appareil (parfois un logiciel) qui relie le cloud et les contrôleurs et nœuds de capteurs au WWW. De sa façon, toutes les données de l'appareil IoT passent par la passerelle IoT pour arriver au cloud.
Les dispositifs électroniques portables sont portés par des millions de personnes aux pieds, au cou, aux bras et à d'autres parties du corps. Montres-bracelets, lunettes, sacs à dos et même chaussettes. Le matériel IoT est arrivé presque partout.
Appareils de base. Ne négligeons pas les appareils que nous utilisons tous au quotidien, tels que les téléphones portables, les tablettes, les ordinateurs de bureau, les télécommandes ou les routeurs.
Modules IoT supplémentaires. Du matériel qui peut transformer des appareils existants qui ne sont pas alimentés par la technologie IoT en appareils intelligents. Une grande partie du marché est constituée de modules cellulaires IoT, qui devraient atteindre une croissance à deux chiffres en 2021. Vous trouverez ci-dessous la liste des principaux fournisseurs de modules IoT cellulaires disponibles sur le marché.
L'internet des objets ne cesse de se développer et de s'étendre à de nouveaux domaines, de plus en plus d'appareils étant connectés à des réseaux étendus basés sur des technologies cellulaires ou LPWA.
Le nombre d'objets susceptibles d'être mis en réseau est imprévisible, tandis que le coût de la connectivité diminue. Les technologies LPWA offrent de nouvelles possibilités dans des domaines tels que les compteurs d'énergie, les véhicules à moteur et les bâtiments. Environ 3,3 milliards de compteurs d'énergie permettent une facturation basée sur la consommation comme base de revenus pour les industries de l'électricité, du gaz et de l'eau, tandis que plus de 1,4 milliard de véhicules à moteur transportent des personnes et des marchandises dans le monde entier. Des centaines de millions de bâtiments abritent des logements et des espaces de travail pour plus de huit milliards de personnes. Il s'agit là de vastes marchés, où les catégories d'appareils sont encore plus variées.
Source: Berg Insights
Quelle est la différence entre le matériel IoT et le logiciel IoT ?
Le matériel IoT implique un certain nombre d'éléments et de dispositifs qui, ensemble, permettent la connectivité, tels que les passerelles, les capteurs, les protocoles de communication, etc. Au contraire, le logiciel IoT exécute des programmes et des tâches spécifiques sur le matériel, assurant que toutes les données sont traitées et analysées correctement.
Les appareils IoT communiquent de diverses manières via des protocoles spécifiques en fonction de ce qu'ils sont, des autres appareils et systèmes auxquels ils doivent adresser un message, et de ce qu'ils doivent dire exactement. Il n'existe pas de protocole unique pour les suivre du début à la fin, et la différence majeure se situe spécifiquement dans ces langages, où la connectivité elle-même est un ciment entre l'appareil et le nuage. La mission unifiée du matériel, des logiciels et de la connectivité est de fournir des données du point A au point B. 1NCE fournit un accès au réseau avec une couverture mondiale et des données de 500 mégaoctets. En utilisant le logiciel 1NCE OS ou une autre plateforme, vous pouvez définir quelles données sont envoyées et quel protocole est utilisé. À ce stade, des applications intelligentes telles que Device Locator ou Energy Saver peuvent également être utilisées. Pour transmettre les données de l'appareil directement au nuage, MQTT et HTTPS sont généralement utilisés, tandis que 1NCE OS agit comme un traducteur offrant UDP, CoAP et M2M léger. Il est bien adapté aux appareils limités et traduit tout cela en protocoles plus adaptés au monde de l'informatique dématérialisée, par exemple HTTP ou HTTPS. Certains pièges peuvent émerger lors de l'utilisation de différents types de protocoles avec NB-IoT, que l'on peut retrouver dans notre article publié initialement par Embedded Computing Design, intitulé How MQTT on Narrowband-IoT Can Ruin Your Project - Embedded Computing Design.
Quel type de connectivité peut alimenter votre matériel ?
La connectivité de l'internet des objets est représentée par deux catégories : les solutions sans fil et les solutions câblées, qui sont divisées en normes de connectivité à longue portée et à courte portée.
En fonction de l'entreprise, du budget, de la quantité de produits et de la consommation électrique, le choix d'une option de connectivité IoT varie. Ainsi, il est préférable de dresser une liste des exigences de la solution proposée, par exemple :
Vitesse. Assurez-vous de choisir un réseau de connectivité capable de traiter la quantité de données que vos appareils vont envoyer et acquérir.
Couverture. La distance entre les appareils étant importante, le réseau doit offrir une portée adéquate.
Consommation d'énergie. Batterie ou réseau câblé ? Avez-vous des besoins réduits en matière de bande passante ? Pesez ces facteurs et suivez les innovations de l'IoT.
Comment réduire la consommation électrique des appareils IoT ?
L'optimisation de la consommation d'énergie des appareils IoT ne se fait pas en un clic. Elle implique de nombreuses variables et processus laissant perplexe toutes les personnes impliquées - des concepteurs aux entreprises de connectivité IoT tant que leur objectif commun d'augmenter la fiabilité de la livraison et du contrôle des données reste inchangé. L'augmentation du nombre d'appareils connectés exerce une pression énorme sur les réseaux cellulaires. En outre, ces appareils nécessitent une faible consommation d'énergie, car ils sont souvent débranchés. Voici quelques aspects à prendre en compte en matière d'économie d'énergie :
Vérifier de l'intérieur
Choisissez des microcontrôleurs économes en énergie. Utilisez des capteurs et des nœuds à faible consommation, et examinez les types de batteries et les composants passifs. Lors de la création du matériel, il est essentiel d'évaluer le type de connectivité dont l'appareil sera potentiellement capable.
Optimisez votre réseau IoT
L'émergence du LPWAN pour la connectivité longue distance et du BLE pour les appareils IoT alimentés par batterie implique des portées de communication courtes à moyennes. Les innovations protocolaires des appareils, telles que PSM et eDRX, contrôlent la durée du mode veille avec une communication occasionnelle avec le réseau.
N'oubliez pas le logiciel
Programmez le mode basse consommation sur vos appareils pour économiser la batterie, diminuer le nombre de tâches et de notifications inutiles sur l'appli, et travailler avec une surveillance intelligente.
Profitez de la récolte d'énergie
Utilisez l'énergie électrique incommensurable de l'environnement ambiant pour remplacer la batterie. Les sources ambiantes peuvent être des sources solaires, RF, thermiques, hydroélectriques ou éoliennes. Pour en savoir plus sur son fonctionnement, cliquez ici.
Mettre la compression des données au centre
Les données et l'énergie devraient être mises sur un pied d'égalité à un moment donné. La compression des données, tant avec perte (ajustement de courbe, rééchantillonnage fractal, box car, ondelettes, Fourier, etc.) qu'avec perte (codage arithmétique, codage de Huffman, codage de longueur d'onde (RLE) et Lempel-Ziv), associée à LoRaWAN, donne des résultats étonnants. En savoir plus sur la compression des données.
S'assurer de la compatibilité de l'appareil avec la carte SIM IoT
Deux mondes, celui du matériel et celui du logiciel, sont liés l'un à l'autre, la connectivité servant de ciment entre les deux. Pour créer un flux de données fluide entre les capteurs, les passerelles, les modules et les puces et le nuage, il est essentiel de vérifier la compatibilité de l'appareil avec une option de connexion définie. Cela comprend à la fois les éléments intégrés et les modules supplémentaires, ainsi que les particularités de certains opérateurs dans des lieux différents. Un autre conseil important serait de prendre en compte le facteur de forme de la carte SIM, le type d'appareil et l'environnement - s'il s'agit d'un véhicule, d'une tablette ou d'un GPS, s'il peut être chauffé ou non, etc. En fonction des besoins spécifiques, vous pouvez choisir Mini-SIM, Micro-SIM, Nano-SIM ou Embedded SIM. En savoir plus sur la compatibilité SIM et les différentes géo dans ce guide de la carte SIM IoT.
Découvrez les outils 1NCE conçus pour simplifier le flux de données
1NCE aide à se connecter au matériel IoT dans les zones les plus difficiles d'accès avec une consommation de batterie plus faible et une plus grande capacité à analyser les données en douceur. Découvrez les solutions logicielles 1NCE qui peuvent faire évoluer votre entreprise.
Device Authenticator permet d'authentifier et d'identifier facilement les appareils dans votre cloud.
IoT Integrator apporte un ensemble d'outils d'interaction conformes aux normes ouvertes.
Device Inspector permet de surveiller votre parc d'appareils à distance.
Device Locator fournit des informations sur les données géographiques des appareils sans GPS.
Energy Saver permet d'optimiser la consommation d'énergie des appareils alimentés par batterie.
Que nous réserve l'avenir ?
L'IoT est devenu un secteur dynamique avec une montée en flèche du matériel, des logiciels et de la connectivité qui gravitent autour. Aujourd'hui, nous sommes plus connectés que jamais, et ce n'est que le début de l'ère de l'IoT. De nouvelles solutions de gestion des données et de connectivité verront le jour dans les années à venir, ce qui signifie à la fois des opportunités inépuisables et la responsabilité de la collecte et de la gestion des données.
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