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Les différentes couches d’une infrastructure IoT

Objets, connectivité sans fil, passerelles, traitements locaux, puis intégration au SI sont les grandes étapes d’une infrastructure IoT. Nous vous en proposons la découverte, couche par couche.

Définir une infrastructure IoT/IdO (Internet of Things / Internet des Objets) reste pour beaucoup d’entreprises un peu nébuleux. Pour d’autres, le tableau est parfois carrément faussé, certains décideurs assimilant les objets connectés aux seuls smartphones. Une vision très réductrice de ce qu’est réellement l’Internet des Objets.

florence-laget-hpeDans la pratique, la gamme de technologies à l’œuvre ici est vaste, hétérogène et à peine standardisée. Florence Laget, directrice Big Data et IoT chez HPE France, offre de nous guider dans ce qu’est une infrastructure IoT et comment elle doit être définie.

 

1/ Les objets

Commençons par les objets eux-mêmes. Les capteurs ne sont pas tous similaires en termes de portée et de volume de données à transférer. Des capteurs installés au sein d’un immeuble (domotique ou smart building), pour contrôler par exemple le chauffage, ne transmettent que peu d’informations, et ce sur une distance relativement courte.

Les capteurs disposés dans une usine connectée doivent être capables de communiquer dans des environnements difficiles, du fait de la présence de machines-outils capables de parasiter assez fortement les environnements réseau sans fil. Et pas question ici de voir un de ces dispositifs – souvent stratégiques – échouer dans sa tâche.

À l’échelle d’une ville, dans une optique de smart city, les capteurs peuvent être répartis sur une surface très importante, transmettre des données essentielles et en grande quantité (circulation automobile) ou au contraire une faible quantité d’information, mais avec des contraintes fortes en matière d’autonomie (poubelles intelligentes).

Enfin, d’autres objets sont répartis dans des espaces encore plus importants, et peuvent même être mobiles. Une machine à laver, par exemple, sera vendue dans le monde entier. Une voiture connectée pourra pour sa part sillonner le pays. Certains objets plus enfouis devront être capables de communiquer des informations pendant des années, sans changer leur batterie.

Le tableau est donc posé en termes de diversité d’objets. Mais dans « objet connecté », l’autre élément clé, c’est le mode de connexion. « Les objets connectés sont caractérisés en fonction de ce qu’ils consomment en énergie, de leur puissance et du réseau qu’ils utilisent pour propager l’information qu’ils émettent », résume parfaitement Florence Laget.

2/ Les réseaux

Les types de réseau qui viennent immédiatement à l’esprit sont le Bluetooth, le WiFi et le couple 3G/4G. Tous ont en commun de consommer beaucoup d’énergie, mais aussi d’être capables de transférer de larges volumes d’informations et d’être très communs. L’entreprise peut ainsi s’appuyer sur des réseaux existants.

WiFi et Bluetooth ont une portée limitée. Ce qui ne les rend pas inutiles, bien au contraire. Dans un environnement restreint et bien pourvu en sources d’énergie – par exemple une usine –, ces deux technologies permettront de récupérer aisément les informations issues des chaines de production.

La 3G/4G est à plus grande portée, mais demande là encore beaucoup d’énergie. Dans certains secteurs, le fait que ce type de réseau soit déployé pratiquement partout dans le monde est un atout. Par exemple pour les véhicules connectés.

« Ces modes de communication sont gourmands en énergie, mais faciles à mettre en œuvre », confirme notre intervenante.

Afin d’abaisser les besoins en énergie, il faut opter pour des modes de connexion adaptés au monde de l’Internet des Objets. Nous allons trouver des solutions à faible portée, comme le ZigBee. Et des technologies longue portée, comme LoRa ou Sigfox. Des offres durables, autonomes et solides, mais qui sont plus limitées en matière de volumétrie d’information que les réseaux WiFi et 3G/4G. Et aussi moins communes.

Bref, nous avons d’un côté des technologies déjà largement déployées, capables de transporter de gros volumes d’informations, mais gourmandes en énergie. Bluetooth, WiFi, 3G et 4G rentrent dans ce cadre. De l’autre côté, nous trouvons des technologies conçues spécifiquement pour le monde de l’IdO, mais encore moins déployées. Ce sont les ZigBee, LoRa et autres Sigfox.

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3/ Les passerelles et le traitement local

La multiplicité des technologies utilisées suppose l’adoption de passerelles multiprotocoles capables de supporter tous les types de réseau en présence. Mais aussi suffisamment évolutives pour adopter ceux qui émergeront dans le futur. Ce sont ces passerelles qui font remonter les informations transmises par les capteurs vers l’infrastructure (on premise ou Cloud) de l’entreprise.

C’est aussi à ce niveau, en bordure extérieure du SI (Edge Computing), que certains traitements sont effectués : nettoyage des données, sélection des informations intéressantes, etc. Nous pouvons également en profiter pour lancer certaines actions, sans devoir passer par le SI central de l’entreprise.

Dans un contexte industriel, l’entreprise a tout intérêt à collecter et à traiter l’information directement dans l’usine. En cas d’incident, les équipements informatiques présents sur le site pourront prendre sans délai les mesures nécessaires. Ils ne feront remonter auprès du SI central que les informations requises pour des tâches moins immédiates, comme de l’analytique, ou du suivi à long terme.

HPE propose toute une gamme de produits dédiés à ces tâches dans ses familles Aruba et Edgeline. Nous y trouvons des passerelles multiprotocoles (Aruba), mais aussi des systèmes convergés durcis (Edgleline IoT) capables d’effectuer des tâches en local. Le support de solutions comme Vertica, GE Predix  ou PTC est proposé sur ces serveurs, afin d’offrir de fortes capacités d’analyse et de réaction… directement sur le site de collecte des données.

« Ces solutions permettent de collecter, traiter et transmettre les données, mais aussi de prendre des décisions et d’agir », explique Florence Laget. À plus large échelle, ce principe de traitement local des données reste intéressant, même si la taille (quartier, ville, pays) peut changer du tout au tout.

4/ Collecter, manager et développer des applications

HPE est massivement investi dans le monde de l’Internet des Objets, via HPE Universal IoT Platform. Dans son architecture de référence, cette plateforme IoT a pour mission de collecter, manager et analyser les capteurs quel que soit leur protocole, leur format ou le réseau qu’ils utilisent. Elle se positionne donc au-dessus des objets et des passerelles.

L’IoT Core va se charger de récupérer, nettoyer et analyser les données, mais aussi de gérer les objets ou encore de normaliser les échanges. « Des standards sont en train d’émerger, souligne notre interlocutrice HPE. Le OneM2M est un format de données standardisé permettant de créer des applications capables de s’affranchir des spécificités des technologies utilisées au sein des objets connectés ou des réseaux de transport. » Faute de standards du côté des objets, un format de données commun permettra donc de parer à de futures évolutions technologiques.

Une fois normalisées, les données des capteurs transitent dans l’IoT Data Service Cloud pour être consommées sous forme d’API. Une offre qui met l’accent sur le management des API et les micro-services pour proposer une solution puissante et flexible aux développeurs d’applications. Suivant les besoins, l’ensemble pourra être déployé sur le Cloud HPE, sur un Cloud privé hébergé (par exemple chez un opérateur) ou sur site.

Et après, faut-il opter pour du Cloud ou des infrastructures traditionnelles ? « Le tout est de déterminer quel volume de données sera à traiter après l’Universal IoT Platform », explique Florence Laget. Par exemple, dans le cadre d’une smart city les services peuvent être fragmentés en fonction des besoins. La gestion de poubelles connectées demandera peu de ressources. Un simple serveur pourrait alors suffire. À l’opposée, pour de la vidéo, les flux sont massifs et peuvent justifier l’emploi d’une solution en mode Cloud.

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