Protocole de communication IoT

Avec le développement de la technologie des réseaux, de la technologie des capteurs et de la technologie des communications, l'humanité est entrée dans l'ère de l'internet des objets. À l'ère de l'internet des objets, une grande quantité d'informations, d'instructions et de données doit être transmise entre les appareils, ce qui affectera inévitablement la stabilité des technologies de communication. La fiabilité de l'Internet des objets pose des exigences plus élevées, de sorte que la recherche sur les technologies de communication de l'Internet des objets est un sujet important pour l'industrie de la communication. Cet article part du développement de l'internet des objets et effectue des recherches et des analyses sur la technologie de communication du réseau physique actuel.

Avec le développement rapide des technologies de réseau et de communication, l'humanité est sur le point de passer de l'ère 4G à l'ère 5G. L'arrivée de l'ère 5G permettra d'accélérer la vitesse des réseaux, de jeter les bases de la communication pour le développement de l'internet des objets et d'apporter le printemps de l'internet des objets. L'internet des objets apportera des changements considérables dans tous les aspects de la vie humaine, et l'internet des objets entraînera également une pression énorme en matière de communication. Par conséquent, à l'ère de l'internet des objets, la technologie de la communication est la base, et les exigences en matière de technologie de la communication sont plus élevées qu'auparavant, en particulier dans les domaines de l'industrie, de la sécurité, de l'armée et d'autres domaines, la sécurité de la technologie de la communication est liée à la sécurité sociale, à l'économie nationale, aux moyens de subsistance de la population et au développement social. Par conséquent, l'internet des objets étant sur le point de se développer rapidement, il est très important d'étudier attentivement les technologies de communication de l'internet des objets afin d'occuper le haut du pavé du développement de l'internet des objets et de promouvoir le développement technologique et social.

Plusieurs protocoles de communication IoT couramment utilisés

L'internet des objets étant devenu un sujet d'actualité, nous vous proposons ici une brève introduction à plusieurs protocoles de communication couramment utilisés dans les appareils de l'internet des objets.

1. Bluetooth Low Energy (BLE)

Bluetooth Low Energy (BLE) est une version améliorée de Bluetooth. Il s'agit également de l'une des technologies sans fil les plus anciennes et les plus répandues, capable de communiquer efficacement sur une courte distance d'environ 10 mètres. Le concept de Bluetooth a été proposé par Nils Rydbeck d'Ericsson en 1989. Entre 2001 et 2004, il a été optimisé dans des versions moins puissantes et moins coûteuses telles que le protocole Bluetooth Low Energy (BLE) ou le Bluetooth Smart de Nokia. Il est conçu pour maintenir la portée de la communication tout en réduisant considérablement la consommation d'énergie. Grâce à cette propriété, Bluetooth est devenu le protocole dominant pour les appareils IdO. Actuellement, il est utilisé dans tous les principaux systèmes d'exploitation, notamment iOS, Android, Microsoft Mobile, Strawberry, OS X, Linux et Windows. La dernière version de la technologie Bluetooth est la 5.0, qui ajoute le profil innovant IPSP (Internet Protocol Support Profile). Actuellement, elle a été entièrement développée et optimisée pour les appareils IoT.

2. WiFi

Le WiFi est un autre protocole largement utilisé pour la communication entre les appareils IoT. Le WiFi fait aujourd'hui partie intégrante de nos vies car il utilise une grande quantité d'infrastructures, peut transmettre des données rapidement (jusqu'à des centaines de mégaoctets par seconde) et a la capacité de gérer de grandes quantités de données. Pour de nombreux concepteurs d'appareils électroniques, le WiFi est le meilleur choix en raison de l'infrastructure qu'il transporte. La distance de communication entre deux appareils utilisant le WiFI est d'environ 50 mètres, ce qui est beaucoup plus élevé que celle des appareils utilisant la technologie Bluetooth.

Le WiFi est basé sur la série de normes IEEE 802.11, dont la première version a été publiée en 1997. Cette version est capable de fournir des vitesses de liaison allant jusqu'à 2Mbit/s. Actuellement, la norme la plus utilisée pour le WiFi est la norme 802.11n basée sur la norme IEEE 802.11, mais l'utilisation de la norme 802.11ac se développe rapidement. La dernière version offre des vitesses de communication plus rapides que la norme 802.11n. Bien que le WiFi soit très adapté à la communication entre les appareils IoT, son fonctionnement consomme relativement beaucoup d'énergie. Néanmoins, il s'agit actuellement du protocole le plus puissant pour le transfert de fichiers entre la plupart des appareils IoT.

3. ZigBee

ZigBee est un protocole de communication sans fil à courte portée basé sur la norme IEEE 802.15.4. Sa fréquence de fonctionnement est de 2,4 GHz et le débit de données est de 250 kbps. La raison pour laquelle ZigBee est adapté à une communication efficace entre les dispositifs IdO est qu'il présente les caractéristiques suivantes : faible consommation d'énergie, grande évolutivité, sécurité, persistance et nombre élevé de nœuds. Non seulement le nombre maximal de nœuds dans le réseau peut atteindre 1024, et la distance maximale peut atteindre 200 mètres, mais ZigBee peut même utiliser l'algorithme de cryptage AES 128 bits.

La spécification ZigBee (IEEE 802.15.4-2003) a été approuvée pour la première fois le 14 décembre 2004 et publiée en 2005. Le protocole ZigBee est idéalement conçu pour la domotique et les grands sites industriels, où une faible consommation d'énergie est nécessaire et où l'échange de données entre les maisons ou les bâtiments est peu fréquent et à faible débit. La base d'utilisateurs qui utilise ZigBee comme mode de communication privilégié entre les dispositifs IdO est importante.

La dernière version de ZigBee est ZigBee 3.0. Cette version peut être considérée comme une collection de toutes les fonctions de plusieurs normes sans fil ZigBee. Les systèmes électroniques qui nécessitent une faible consommation d'énergie, tels que l'éclairage public et les compteurs d'électricité dans les zones urbaines, utilisent le protocole ZigBee comme mode de communication privilégié entre les dispositifs IdO. Le protocole ZigBee peut également être utilisé dans les systèmes de sécurité et les maisons intelligentes.

4. Z-Wave

Similaire à ZigBee, Z-Wave est un protocole de communication radiofréquence de faible puissance utilisé principalement dans les systèmes domotiques et les appareils électroniques tels que les contrôleurs d'éclairage et les capteurs. La fréquence du protocole de communication Z-Wave est de 900 MHz et sa portée est de 30 à 100 mètres. Par conséquent, les interférences entre ce protocole et d'autres protocoles sans fil (tels que WiFi, Bluetooth, ZigBee fonctionnant à 2,4 GHz, etc.) sont négligeables. Ses débits de données sont compris entre 40kbps et 100kbps environ.

Le protocole Z-Wave est plus simple que les autres protocoles et peut donc être développé plus rapidement. Les bandes de fréquences radio utilisées dans le Z-Wave sont spécifiques à chaque pays. Par exemple, la bande SRD de 868,42 MHz (Europe), la bande ISM de 900 MHz ou 908,42 MHz (États-Unis), la bande de 916 MHz (Israël), la bande de 919,82 MHz (Hong Kong), la bande de 921,42 MHz (Australie/Nouvelle-Zélande), la bande de 865,2 MHz (Inde).

5. Réseau longue portée (LoRaWAN)

Le réseau étendu à longue portée (LoRaWAN) est un protocole de communication principalement utilisé pour les dispositifs IoT sans fil à longue portée et alimentés par batterie, à l'échelle régionale, nationale ou mondiale. Il est connu pour sa capacité à communiquer sur de longues distances avec une consommation d'énergie minimale et peut détecter des signaux malgré les niveaux de bruit. Le protocole est principalement utilisé dans les villes intelligentes, où les grands réseaux comptent des millions d'appareils connectés les uns aux autres et fonctionnant avec des batteries et des mémoires de taille réduite. Le débit de données de LoRaWAN est compris entre 0,3kbps et 50kbps.

L'éclairage public intelligent est un exemple pratique d'utilisation du protocole LoRaWAN, où les lampadaires sont connectés à une passerelle LoRa à l'aide du protocole LoRaWAN. La passerelle est ensuite connectée à une application en nuage, qui contrôle entièrement la luminosité des ampoules et l'ajuste en fonction de l'éclairage naturel de l'environnement.

6. Communication en champ proche (NFC)

La communication en champ proche (NFC) est un protocole simple et sécurisé qui simplifie la communication bidirectionnelle entre les appareils IoT. Il utilise principalement l'induction électromagnétique en champ proche à partir de deux antennes en boucle. Il est conçu pour les smartphones et permet aux utilisateurs d'effectuer des transactions de paiement sans contact. Il aide également les utilisateurs à accéder au contenu électronique et à connecter des appareils électroniques. Fondamentalement, elle étend les capacités de la technologie des cartes sans contact afin que les appareils IoT puissent partager des informations à une distance d'environ moins de 4 centimètres.

Le débit de données du protocole NFC est compris entre 106kbps et 424kbps. Le protocole NFC étant un protocole de communication à courte portée, il consomme moins d'énergie. Il prend moins de temps à mettre en place et ne nécessite pas l'appairage des appareils. En outre, grâce à la communication à courte portée, le risque d'interférences nuisibles avec d'autres réseaux dans l'environnement est fortement réduit.

Développement de l'internet des objets

1.1 Développement progressif de l'internet des objets

En 1999, le MIT a créé le "Centre d'identification automatique" et a clarifié le concept de l'internet des objets. Toutefois, ce concept mentionnait principalement l'utilisation de la radiofréquence pour l'internet des objets, et sa portée était relativement limitée. En 2005, lors du Sommet mondial sur la société de l'information en Tunisie, le concept de l'internet des objets a été officiellement cité, et le concept de l'internet des objets est officiellement entré dans l'histoire. Par la suite, les pays du monde entier ont commencé à se concentrer sur le développement de l'internet des objets. En novembre 2008, lors du séminaire sur les affaires gouvernementales organisé par China Mobile à l'université de Pékin, la technologie mobile "Knowledge and Innovation 2.0" a été proposée. Le processus de l'internet des objets en Chine a également commencé à s'accélérer. En 2009, l'Union européenne a proposé le plan d'action européen pour l'internet des objets. La même année, Obama a proposé le concept de "Smart Planet" lors d'une réunion de la Conférence industrielle et commerciale américaine, après avoir pris ses fonctions de secrétaire général des États-Unis. Depuis 2010, la Commission nationale du développement et de la réforme et le ministère de l'industrie et des technologies de l'information ont publié un grand nombre de normes industrielles relatives à l'IdO et de politiques de soutien connexes, et le développement de l'IdO a été inclus dans le "Rapport sur les travaux du gouvernement". En 2011, la taille du marché de l'industrie de l'IdO a atteint plus de 260 milliards de yuans.

1.2 Champ d'application et cas de l'internet des objets

D'une manière générale, le réseau physique pénétrera à l'avenir dans tous les aspects de la vie humaine. La société dite intelligente, la société future et même les appareils électroniques des films de science-fiction actuels sont autant de domaines que l'internet des objets impliquera et inclura. En d'autres termes, l'internet des objets jouera un rôle important dans les transports intelligents, la protection de l'environnement, la sécurité publique, les services gouvernementaux, les maisons intelligentes, les communautés intelligentes, la production industrielle, la surveillance de l'environnement, les soins aux patients, la culture des fleurs et d'autres industries, et s'étendra progressivement à tous les aspects de la vie humaine. À l'avenir, un grand nombre de capteurs seront installés dans les réseaux électriques, les chemins de fer, les ponts, les tunnels ou d'autres entreprises. Normaliser progressivement, électroniquement et uniformiser les activités quotidiennes de chaque département du collège, et partager diverses ressources d'information pour fournir des informations décisionnelles à la direction et à la gestion du collège, améliorer le niveau de gestion du collège, et réaliser des services mobiles humanisés et intelligents Plate-forme de micro-application de bureau.

3Le contenu de la recherche

Selon le nouveau concept d'"Internet", le modèle de bureau est également entré dans une nouvelle ère, et les micro-applications de bureau mobile enrichissent progressivement la vie des gens. Combinant divers cadres de travail, la conception utilise HTML5 CSS3 comme front-end interactif pour le client mobile, MY-SQL pour stocker les données et le cadre EasyUI SpringMVC Spring Hibernate pour développer le serveur. Les applications de recherche spécifiques sont les suivantes :

(1) Développer un logiciel client APP mobile et utiliser les réseaux sans fil 3G et 4G. Les utilisateurs peuvent se connecter à la plateforme de micro-application du bureau mobile par l'intermédiaire de leur téléphone portable, ce qui leur permet de s'affranchir des contraintes de temps et de lieu et de traiter des documents officiels et d'autres travaux professionnels à tout moment et en tout lieu.

(2) Pour obtenir un bureau personnalisé, les principales fonctions comprennent la connexion et la déconnexion de l'utilisateur, ainsi que la fourniture de certains services bureautiques quotidiens pratiques. Les opérations peuvent être personnalisées en fonction des habitudes personnelles, telles que la mise à jour des informations personnelles, l'établissement de rappels ou de mémos, etc.

(3) L'ensemble du processus de circulation des documents officiels est dématérialisé, avec le flux de travail comme élément central, et l'ensemble du processus de création, d'édition, de révision, de circulation, d'envoi, d'archivage et de révision des documents officiels est traité en ligne ou par l'intermédiaire d'un client mobile.

(4) Grâce à la plateforme SMS ou à la technologie de messagerie instantanée point à point, des rappels et des informations en temps réel sont fournis aux utilisateurs de nœuds pendant le processus de traitement des documents officiels, ce qui permet de gagner du temps et d'améliorer l'efficacité.

(5) À l'aide de services en nuage ou de plates-formes de courrier électronique internes, il est possible de réaliser la communication entre les utilisateurs, ainsi que la transmission d'informations et le partage de fichiers de ressources en ligne.

4 Conclusion

En bref, l'application de la plate-forme de micro-application de bureau mobile est également un nouveau modèle de bureau dans les écoles professionnelles. Le cadre SSH EasyUI MYSQL H5 basé sur le flux de travail améliorera l'efficacité des bureaux administratifs dans les écoles professionnelles. La construction de l'information dans les écoles professionnelles et l'intégration des plates-formes de micro-application de bureau mobile ajouteront des effets personnalisés et caractéristiques aux bureaux administratifs. Par conséquent, la recherche appliquée susmentionnée tirera également des leçons d'autres projets de recherche.

Optimiser les cas plus mûrs. L'analyse des big data est combinée pour compléter l'évolutivité de la plateforme, et la fiabilité est vérifiée par la facilité d'utilisation, etc. Cependant, les effets pratiques spécifiques doivent encore être mis en œuvre et vérifiés, et une amélioration continue est nécessaire .

Mots-clés : nb-iot dtu