Internet des Objets

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L’Internet des Objets - Est-il la prochaine évolution de l'Internet ?

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  • SIGFOX semble avoir une longueur d’avance sur ces concurrents, son réseau s’étend sur 1 million de km2 et compte 5 millions d’objets connectés, en plus de la France, l’entreprise couvre aujourd’hui 8 pays Européens. Les déploiements se poursuivent en zone EMEA (Europe, Arabie Saoudite, Emirats arabes unis, l’Afrique du Sud) et s’étendront à l’Asie (Singapour, Japon, Inde) et aux Amériques (Etats-Unis, Chili, Colombie). Une quinzaine de pays devraient ainsi être couverts d’ici la fin de l’année.
    LoRa avec le soutien de la LoRa Alliance (Cisco, IBM, Sagemcom, Semtech, Microship Technology…) compte sur les différents operateurs cellulaires nationaux un peu partout dans le monde, pour standardiser les LPWAN à travers son protocole, le LoRaWAN.
    LTE-M à l’énorme avantage d’être juste une upgrade de LTE-Advanced (3GPP Release 12 et plus), donc protocole standardisé et non propriétaire, de plus les infrastructure sont déjà en place. Ses point faibles sont sa disponibilité (pas encore publiée) et le système d’authentification embarqué, les cartes SIM. Cependant les premiers systèmes SIM-less commence à apparaitre (cf iPad Apple).

    SIGFOX est un produit (une seule pile protocolaire), LoRa est une technologie (pouvant implémenter différentes couches MAC), par exemple un produit LoRa-Bouygues ne fonctionnera pas forcément avec un produit LoRa-Orange. De plus à cela se rajoute le fait que les puces ne sont pas multi-bandes, une puce Américaine ne marchera pas en Europe et vice versa. LTE par contre est une norme internationale, de plus les constructeur de puces on la maturité et le savoir faire en matière de multi-bandes. De part le passé les technologies standardisées l’ont le plus souvent emportées sur les solutions propriétaires (Bluetooth, Wi-Fi, NFC).
  • Topologie Point-à-Point (P2P) : Est la forme la plus simple. Il pourrait y avoir un seul lien émetteur à récepteur, ou les deux nœuds pourrait être des émetteurs-récepteurs. Un nœud d'émission pourrait être un capteur. Un nœud relié à un dispositif d'actionnement serait un récepteur.

    Topologie en Étoile : Plusieurs nœuds connectés à un nœud de collecte ou de contrôle central. Ainsi, on appelle ça une connexion multipoint-à-point. Les nœuds ne parlent pas un à l'autre, juste au point de collecte central. Un réseau en étoile pourrait fonctionner dans l'autre sens dans lequel le nœud central diffuse à tous les autres nœuds, ce qui en s ’appelle alors une liaison point-à-multipoint.

    Topologie en Arbre :Un arbre peut avoir de nombreuses branches. Cette topologie est enfaite l’union de plusieurs réseaux en étoile parlant les uns aux autres à travers leurs contrôleurs centraux.

    Topologie en Maillage : La caractéristique clé est que tous les nœuds à proximité peuvent parler les uns aux autres. En outre, la totalité ou la plupart des nœuds peuvent être répéteurs, afin de transmettre les données aux nœuds indirectement connectés. Cette fonctionnalité de maillage permet d'étendre le réseau sur une très large portée.
  • Internet des Objets

    1. 1. CONSEIL EN MANAGEMENT L’Internet des Objets - Est-il la prochaine évolution de l'Internet ? 24 septembre 2015 Bassel ASSAF Martial ABISSI
    2. 2. CONSEIL EN MANAGEMENT 2Copyright Beijaflore Group • Introduction • Etat du marché • Applications • Normes • Acteurs du marché LP-WAN • Conclusion Sommaire
    3. 3. CONSEIL EN MANAGEMENT 3Copyright Beijaflore Group Introduction : Objet connecté 1. Faible coût : – CAPEX : limiter les coûts – OPEX : facture télécom allégée 2. Faible consommation d’énergie : Afin d’allonger l'espérance de vie de la batterie, réduire l'entretien, être indépendant du réseau électrique et de la localisation 3. Facilité d'utilisation : En ce qui concerne l'intégration dans les objets mais aussi en ce qui concerne la gestion et l'intégration avec les systèmes informatiques objet 4. Independence fréquentielle : Utilisation de fréquences sans licence, gratuites pour une universelle (Bandes ISM ou Lumière) 5. Authentification embarquée : Pour éviter des frais supplémentaires (et la gestion de cartes SIMs par exemple) 6. Technologie performante : – Longue portée – Authentification embarquée – pénétration (eau/béton) – Utilisation des normes de transport/réseaux (IPv6) – Sécurisation Les caractéristiques d’un objet connecté Faible coûts Faible consommation Facilité d’utilisation Indépendance fréquentielle Performance Objets connectés
    4. 4. CONSEIL EN MANAGEMENT 4Copyright Beijaflore Group Introduction : Les trois catégories d’objets connectés  Objets Connectables : puces ou étiquettes intelligentes (RFID, NFC, …)  Machine Communicantes : compteurs, relevés à distance, voitures, …  Terminaux : ordinateurs, smartphones, tablettes, TV, ... Objets Connectables Machine Communicantes Autonomes (M2M) Terminaux IdO
    5. 5. CONSEIL EN MANAGEMENT 5Copyright Beijaflore Group Introduction : Internet des Objets 1. Reconnaître chaque objet : Authentifier l’objet de façon unique et recueillir les données stockées au niveau de l’objet. 2. Recueillir des informations présentes dans l’environnement : Interaction avec l’environnement pour enrichir les fonctionnalités du dispositif. 3. Connecter les objets entre eux : Liaison sans fil. 4. Facilité d’utilisation : Assurer l’échange d'informations entre différents objets quels que soient les caractéristiques matérielles et logicielles impliqués. 5. Stocker et analyser les données : Business Intelligence, prise de décisions. 6. Transférer les données : Transférer les données dans les mondes physiques (Machines) et virtuels (VM, Cloud, …). Authentification Capteurs Connexion Integration Traitement des données Réseaux Internet des Objets Les composantes d’un système IdO
    6. 6. CONSEIL EN MANAGEMENT 6Copyright Beijaflore Group Introduction : Tout est connecté Internet of (Every)things Cloud & Big Data Objet Objet Personne Personne M2M M2P / P2M P2P Que désigne t-on par l’Internet des Objets ? « L’Internet des objets repose sur l’idée que tous les objets peuvent être connectés un jour à Internet et sont donc capables d’émettre de l’information et éventuellement de recevoir des commandes. L’Internet des objets propose de créer une continuité entre le monde réel et le monde numérique : il donne une existence aux objets physiques dans le monde numérique. » Source : http://ckab.com/faq Nous nous intéresserons au fil de cette présentation aux technologies réseaux permettant à ces objets de communiquer entre eux …
    7. 7. CONSEIL EN MANAGEMENT 7Copyright Beijaflore Group • Introduction • Etat du marché • Applications • Normes • Acteurs du marché LP-WAN • Conclusion Sommaire
    8. 8. CONSEIL EN MANAGEMENT 8Copyright Beijaflore Group Etat du marché : Chiffres clés 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2010 2012 2016 2020 Évolution du nombre d’objets connectés, par type (en milliards) Terminaux M2M Objets connectables Source : IDATE (2013) L’IDATE prévoit une croissance considérable de l’Internet des Objets : L'IDATE estime que plus de 40 milliards d’objets sont d'ores et déjà connectées à Internet en 2015, contre 15 milliards en 2012 et 4 milliards en 2010. En 2020, il y en aura 80 milliards, parmi lesquels :  Les Objets Connectables représenteront 85% du total de l’IdO ;  Les Machines communicantes représenteront 11% du total de l’IdO ;  Les Terminaux représenteront 4% du total de l’IdO. En termes de croissance, les Objets Connectables connaitront un taux annuel moyen de 50% entre 2010 et 2020, suivi par le M2M avec 27% et les Terminaux avec 20%.
    9. 9. CONSEIL EN MANAGEMENT 9Copyright Beijaflore Group • Introduction • Etat du marché • Applications • Normes • Acteurs du marché LP-WAN • Conclusion Sommaire
    10. 10. CONSEIL EN MANAGEMENT 10Copyright Beijaflore Group Applications de l’IdO : Cas et Services Environnement & Industrie •Feux de forêt •Pollution atmosphérique •Capteurs sismique, d'avalanche et d'inondation •Localisation d’équipements/produits en intérieur Compteur intelligent & Smart Grid •Electrique •Eau •Gaz •Température •Production Ville intelligente •Parking intelligent •Eclairage intelligent •Capteurs de trafic & de contrôle •Surveillance de l'infrastructure •Traitement des déchets •Evénements publics (services de localisation) •Affiche publicitaire Suivi & eSanté •Motos, bicyclettes, voitures •Conteneurs d'expédition •Personnes, animaux de compagnie •Assurance (biens précieux) •Localisation des biens •Suivi médicale (tension, température, prise de médicaments) •Capteurs d’activité, wearable Agriculture / Elevage •Contrôle de l'irrigation •Analyse environnementale •Traçabilité du pâturage •Suivi du développement des animaux (l'ovulation, la naissance) Domotique & Bâtiments Intelligents •Détecteurs de fumée •Systèmes de sécurité •Appareils intelligents •Chauffage intelligent •Contrôle à distance / Surveillance Commerce •Contrôle de la chaîne d'approvisionnement •Paiement sans contact •Shopping intelligent •Rotation de produits en rayon Transports & Logistique •Suivi des conditions de transport •Localisation des colis •Traçabilité de flotte •Gestion du carburant •Diagnostique de véhicules •Véhicules connectées •Mise a jours à distance
    11. 11. CONSEIL EN MANAGEMENT 11Copyright Beijaflore Group • Introduction • Etat du marché • Applications • Normes • Acteurs du marché LP-WAN • Conclusion Sommaire
    12. 12. CONSEIL EN MANAGEMENT 12Copyright Beijaflore Group Normes : Les différentes fréquences radios Fréquences Propagation 433 MHz UHF Béton +++ Eau +++ Métaux --- 700-900 MHz Béton ++ Eau - Métaux --- 2,4 GHz Béton + Eau -- Métaux --- 3 GHz-3 THz SHF,EHF, THz Béton --- Eau --- Métaux --- Meilleurportéedusignal Meilleurdébitdedonnées Il y a beaucoup de fréquences disponibles ; Chaque bande de fréquence possède ses propres qualités et défauts.
    13. 13. CONSEIL EN MANAGEMENT 13Copyright Beijaflore Group Normes : Les différentes restrictions techniques et législatives liées aux RF ISM Gamme de RF Nb de canaux * BP (MHz) Commentaires Régions 433 – 435 MHz • 2 x 1 • 1 x 2 Meilleure couverture Moins remplis Des solutions sur mesure Limitations de la «performance», bande passantes inégales Restrictions de cycle de vie Plusieurs pays 755 – 787 MHz • 32 x 1 • 16 x 2 • 8 x 4 • 4 x 8 • 2 x 16 • 1 x 32 Chine 863 – 870 MHz • 7 x 1 • 3 x 2 • 1 x 4 EMEA 866 – 869 MHz • 3 x 1 • 1 x 2 Singapore 920 – 925 MHz • 5 x 1 • 2 x 2 • 1 x 4 902 – 928 MHz • 26 x 1 • 13 x 2 • 6 x 4 • 3 x 8 • 1 x 16 Les Amériques 916,5 – 927,5 MHz • 11 x 1 • 5 x 2 • 2 x 4 • 1 x 8 Japon 917,5 – 923,5 MHz • 6 x 1 • 3 x 2 • 1 x 4 Corée du Sud 2400 – 2483,5 MHz • 83 x 1 • 41 x 2 • 20 x 4 • 10 x 8 • 5 x 16 • 2 x 32 • 1 x 64 Solution mondiale Grande bande passante Pas de restrictions cyclique Courte portée Congestionné Globale Seules quelques unes peuvent être utilisées au niveau international sans autorisation.
    14. 14. CONSEIL EN MANAGEMENT 14Copyright Beijaflore Group Normes : Les technologies sans fil BAN Normes Fréquences Débits Portée Topologies Nombre de nœuds Commentaires Usages BAN IEEE802.15.6 (UWB) 3,5 - 10 GHz > 1 Gbps 5 - 10 m Etoile 256 … Simplex • Domaine médicale et scientifique : surveiller les signes vitaux, capteurs de tout genre • Domaine des services d'urgence et de la défense : pompiers, secouristes, armée, etc.. • Domaine du sport : analyses et amélioration des résultats • Domaine du jeu vidéo : motion capture, géolocalisation • Domaine de la danse et du spectacle : contrôle de l’ambiance lumineuse IEEE802.15.6 (NB) 400 MHz - 2,4 GHz IEEE802.15.6 (HBC) 5 - 50MHz
    15. 15. CONSEIL EN MANAGEMENT 15Copyright Beijaflore Group Normes : Les technologies sans fil PAN Normes Fréquences Débits Portée Topologies Nombre de nœuds Commentaires Usages Thread IEEE802.15.4 2,4 GHz 250 kbps 200 m Maillé, Etoile 250-300 Compatible norme IEEE Compatible ZigBee Faible déploiement Propriétaire Domotique ZigBee IP (R4FCE) IEEE802.15.4 (partiel) Bande ISM 20 kbps (868 MHz) 10 - 100 m Maillé, Etoile et Arbre 65 000 Evolutivité Faible déploiement Domotique, détecteurs de fumée, application médicale 40 kbps (915 MHz) 250 kbps (2,4 GHz)
    16. 16. CONSEIL EN MANAGEMENT 16Copyright Beijaflore Group Normes : Les technologies sans fil LP-LAN Normes Fréquences Débits Portée Durée de vie de la batterie Nombre de nœuds Commentaires Usages DASH7 ISO/IEC18000-7 433 MHz 27,8-200 kbps 1-2 km 10 ans TBD Norme ISO Intégrable facilement même sur une SIM IPv6 Propagation dans l’eau Compatibilité matérielle Limité à 2 sauts Localisation indoor, étiquetage LPW IEEE802.11ah Bande ISM < 1 GHz 100 kbps 100 m - 1 km TBD 8 000 Norme IEEE Upgrade matérielle Pas disponible Accès au réseau d’entreprise et/ou internet
    17. 17. CONSEIL EN MANAGEMENT 17Copyright Beijaflore Group Normes Marques Fréquences Débits Potée Durée de vie de la batterie Type de Canal Commentaires Usages LoRa DSSS Bandes ISM < 1GHz EU : 300 bps - 50 kbps US : 900 bps - 100kbps 45 km 10-20 ans Half-duplex (natif) Débits moyen IP Puces dépendantes de Semtech Localisation indoor. WSN étendu SIGFOX UNB Tx : 100 bps (140 msg/j) Rx : 4 msg de 8 bytes/j 50 km 10 ans Half-duplex (limité) Puces non- propriétaires Faibles Débits Passage par le portail SIGFOX no IP WSN étendu INGENU RPMA 2,4 GHz Tx : 624 kbps Rx : 156 kbps > 500 km (LOS) TBD ??? Licence globale Techno breveté WSN étendu 4G (PSM) LTE-M Bandes sous licence 1 Mbps (cat-0) 100 km 5-10 ans Half-duplex (opt) Couverture Débits élevé Norme 3GPP Mise à jour OTA Femtocell Cartes SIM Pas disponible WSN étendu 200 kbps (cat-M) Normes : Les technologies sans fil LP-WAN
    18. 18. CONSEIL EN MANAGEMENT 18Copyright Beijaflore Group • Introduction • Etat du marché • Applications • Normes • Acteurs du marché LP-WAN • Conclusion Sommaire
    19. 19. CONSEIL EN MANAGEMENT 19Copyright Beijaflore Group Les acteurs du marché LP-WAN Technologie SIGFOX SNO (SIGFOX Network Operators)  France & Amérique du Nord : SIGFOX  Royaume-Uni : Arqiva  Russie : Micronet  Espagne : CELLNEX et Abertis  Pays-Bas : Aerea  Portugal : NarrowNet  Belgique : Engie M2M  Danemark : IoT Denmark  Suède : Tele2  Luxembourg : POST Luxembourg et RMS.lu Fabricants de puces  Samsung  Intel  Texas Instruments  Atmel  Silicon Labs  Telit  AXSEM  ATIM  et d’autres fabricants de puces …
    20. 20. CONSEIL EN MANAGEMENT 20Copyright Beijaflore Group Les acteurs du marché LP-WAN Technologie LoRa Operateurs partenaires  France : Bouygues Telecom, Orange, Strataggem et Actility  Pays-Bas : KPN et The Things Network  Suisse : Swisscom  Belgique : Proximus  Afrique du Sud : FastNet  Amérique du Nord : SeNet Fabricant de puces  Semetech (suite à l’acquisition de Cyclèo)
    21. 21. CONSEIL EN MANAGEMENT 21Copyright Beijaflore Group Les acteurs du marché LP-WAN Technologie LTE-M Operateurs Tout operateur cellulaire classique possédant une licence 4G :  China Mobile  Vodafone  Orange  T-Mobile  AT&T  MTN  Verizon  NTT DoCoMo Fabricants de puces  Qualcomm  Ericsson  Nokia  Alcatel  Foxconn  Huawei  Samsung  et d’autres fabricants de puces …
    22. 22. CONSEIL EN MANAGEMENT 22Copyright Beijaflore Group Les acteurs du marché LP-WAN Autres technologies Operateurs  Qowisio (FR) : Utilise une technologie UNB propriétaire comme pour SIGFOX.  INGENU (US) : Les réseaux INGENU sont basés sur la technologie brevetée RPMA et opère dans la bande des 2,4 GHz. INGENU fournit l'ensemble de la pile de la connectivité sans fil, les puces RPMA, les points d'accès sans fil RPMA, et d'autres matériels et logiciels associés.  Autres : operateurs utilisant des architectures ouvertes sur fréquences libres comme le Weightless (GB). Fabricants de puces  Neul  Cable & Wireless  CSR  ARM  INGENU  et d’autres fabricants de puces …
    23. 23. CONSEIL EN MANAGEMENT 23Copyright Beijaflore Group • Introduction • Etat du marché • Applications • Normes • Acteurs du marché LP-WAN • Conclusion Sommaire
    24. 24. CONSEIL EN MANAGEMENT 24Copyright Beijaflore Group Conclusion Gains de productivité De nouvelles offres Nouvelle approche relation client/distributeur Big Data Des services restent à inventer L’Internet des Objets constitue l’avenir pour les entreprises. Il reste cependant difficile de définir comment et par quels moyens les entreprises vont adopter et s’approprier ces objets. L’abondance de technologies et le manque de visibilité sont les principales raisons qui poussent les entreprises à hésiter le basculement vers le tout connecté …
    25. 25. CONSEIL EN MANAGEMENT 25Copyright Beijaflore Group • Canalisation d’une bande RF • Les différentes topologies des normes réseaux de l’IdO • Les technologies basés sur la lumière • Bases des RF • Glossaire • Bibliographie Annexes
    26. 26. CONSEIL EN MANAGEMENT 26Copyright Beijaflore Group Canalisation d’une bande RF Figure 1: Spectre ISM Bande des 900 MHz Figure 2 : Canalisation sur la bande ISM Américaine
    27. 27. CONSEIL EN MANAGEMENT 27Copyright Beijaflore Group Les différentes topologies des normes réseaux de l’IdO Point-à-Point Arbre Étoile Maillé @ @ @ @
    28. 28. CONSEIL EN MANAGEMENT 28Copyright Beijaflore Group Les technologies basées sur la lumière Normes Medium Débits Portée Commentaires Usages IR IrLAN Infrarouge 1 Gbps 10 cm Très bon débits Non sensible aux EM Technologie LOS Très faible portée Accès au réseau d’entreprise et/ou internet sécurisé : ne traverse pas les mur ni les vitres opaques. Utilisable en avion, milieux hospitalier, centrale nucléaire, etc. Li-Fi IEEE802.15.7 (obsolète) VLC ou infrarouge et ultraviolet proche 3 Gbps 50 m Très bon débits Sécurité Non sensible aux EM Comptabilité matériel Faible portée
    29. 29. Cette maison intelligente possède des capteurs sans fil et des dispositifs de contrôle, tels que :  Des débitmètres d'eau  Compteur électrique  Cuisine connectée  Thermostat intelligent  Capteurs d'humidité  Aération intelligente  Capteurs d'allergènes Source : DASH7 Alliance (2009) Base des RF : Bandes ISM 2,4 GHz vs sub-1 GHz
    30. 30. Appareils : 13 Transactions : 26 Temps Total : ~ 5 mins Le spectre des 2,4 GHz utilise des réseaux à sauts multiples pour compenser sa courte portée et mauvaise couverture en intérieur. L’exemple illustre une communication entre :  12 dispositifs esclaves • 5 nœuds de coordinateur • 7 nœuds d'extrémité  1 dispositif maître Source : DASH7 Alliance (2009) Base des RF : Bande des 2,4 GHz
    31. 31. Les spectres sous 1 GHz ont une excellente portée et couverture en intérieur, ils nécessitent donc moins de sauts et moins de nœuds. Nous économisons 2 nœuds par rapport au cas précédents. L’exemple illustre une communication entre :  10 dispositifs esclaves  1 dispositif maître Appareils : 11 Transactions : 11 Temps Total : < 1 min Source : DASH7 Alliance (2009) Base des RF : Bandes inferieures à 1 GHz
    32. 32. CONSEIL EN MANAGEMENT 32Copyright Beijaflore Group Glossaire  LTN : « Low Throughput Network » ou réseau bas débit est une technologie qui permet un transport des données de 5 jusqu'à 40 km et plus (avec champ libre), avec une consommation d ’énergie minimum.  WSN : « Wireless Sensor Network » est un réseau de capteurs sans fil.  VLC : « Visible Light Communication » est un support de communication de données qui utilise la lumière visible entre 400 et 800 THz (780-375 nm).  Bande ISM : Fréquences sans licence, gratuites, à usage industriel, scientifique ou médical.  UWB : « Ultra Wideband » ou bande très large, est une technique de modulation radio qui qui fournit des taux de transfert très élevés sur des distances relativement courtes et à faible puissance.  HBC : « Human Body Communication » ou communication du corps humain.  NB : « Narrow Band » ou bande étroite, est une technique de modulation qui consiste à ce que la bande passante du message transmis ne dépasse pas excessivement la bande cohérence du canal.  UNB : « Ultra Narrow Band » ou bande très étroite, est une technique de modulation qui consiste à n'envoyer que très peu de données mais sur de très longues distances sur des fréquences libres.  DSSS : « Direct Sequence Spread Spectrum » ou étalement de spectre à séquence directe est une technique de modulation d'étalement de spectre utilisée notamment dans les réseaux sans fil.
    33. 33. CONSEIL EN MANAGEMENT 33Copyright Beijaflore Group Bibliographie • DASH7 Alliance, LoRa Alliance, SIGFOX, Thread Group • Wikipédia, IDATE • INSA Lyon, INRIA, Instituts Carnots • Kerlink, Ericsson, nke WATTECO, Texas Instruments • http://www.silicon.fr/internet-objets-sigfox-conquete-amerique-126665.html • http://www.journaldunet.com/solutions/dsi/technologies-de-l-internet-des-objets/les-plateformes- standardisees.shtml • http://www.latribune.fr/technos-medias/objets-connectes-bouygues-telecom-vient-concurrencer- sigfox-464112.html • http://www.latribune.fr/technos-medias/internet-des-objets-qui-seront-les-gagnants-et-les- perdants-491462.html • http://www.latribune.fr/technos-medias/sigfox-lora-qowisio-la-bataille-pour-les-reseaux-bas-debit- est-lancee-482685.html • Weiping Sun, Munhwan Choi et Sunghyun Choi – « IEEE 802.11ah: A Long Range 802.11 WLAN at Sub 1 GHz », (2013)
    34. 34. CONSEIL EN MANAGEMENT 34Copyright Beijaflore Group Merci de votre attention ! Questions / Réponses

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