6LoWPAN - IPv6 dans les réseaux personnels sans fil à faible puissance

L'Internet des Objets modifie profondément la vision habituelle des protocoles, par le fait que les contraintes sont différentes des environnements informatiques classiques. En particulier, les contraintes énergétiques sont importantes, les objets auraient des sources d'alimentation non continues, soit des batteries, soit une récupération de l'énergie ambiante (changement de température, vibrations, énergie des ondes radio...). Heureusement, les processeurs actuels sont relativement sobres en consommation d'énergie et la transmission est le critère à optimiser. Il faut cependant maintenir les équipements inactifs le plus longtemps possible pour éviter d'émettre trop régulièrement des données, l'écoute étant aussi coûteuse que l'émission, du fait des opérations complexes de décodage des signaux. Il faudrait également éviter qu'un équipement capte en permanence tout le trafic pour récupérer les données qui lui sont destinées. On voit que ce dernier critère va à l'encontre de protocoles basés sur les réseaux à diffusion comme le Wi-Fi. Une autre conséquence liée à la préservation de l'énergie résulte de la faible puissance des signaux émis, ce qui conduit soit à imposer un relayage des données si les distances à parcourir sont grandes, soit à utiliser des codages sophistiqués pour parcourir de longues distances, mais au détriment du débit.

Finalement, une autre différence provient de la faible puissance de calcul comparé à celle d'un ordinateur, ainsi que les faibles ressources en mémoire qui imposeront des contraintes fortes sur la taille du programme embarqué et sur les contextes imposés pour dialoguer avec son environnement (tables de voisinage...). Cela exigera une approche protocolaire beaucoup plus intégrée que ce qu'offre le modèle de référence de l'ISO (International Organization for Standardization), qui tend à séparer les fonctionnalités et à insister sur les interfaces entre les couches. Ainsi, dans l'Internet des Objets, même si le modèle est respecté dans sa philosophie, sa mise en œuvre obligera à des optimisations, comme le partage d'information entre les couches. La loi de Moore, sur l'évolution des puissances de calculs, est à interpréter autrement quand il s'agit de l'Internet des Objets, car, vu la diffusion massive attendue dans les années à venir, les critères de coût seront déterminants. Cette loi tendra donc vers une réduction des coûts, plutôt qu'une augmentation drastique de la puissance.

Enfin, l'Internet des Objets devra prendre en compte des cycles de vie des objets totalement différents des évolutions de l'informatique. La durée de vie d'un compteur électrique (ou de gaz) est d'une vingtaine d'années, même si Internet Protocol est resté stable sur des périodes similaires, les moyens de transmettre les paquets ont beaucoup évolué. Deux cas de figures se présenteront donc :

• intégrer à l'Internet des Objets des équipements déjà existants n'ayant pas de capacité de communication ou utilisant des méthodes propriétaires, incompatibles avec les protocoles de l'Internet ;

• déployer des systèmes et devoir garantir leur interopérabilité pour une dizaine d'années.

Des objets connectés sont aujourd'hui disponibles et des compagnies proposent déjà des produits permettant de compter la nourriture ingérée, le nombre de cigarettes électroniques fumées, le suivi des paramètres d'un sportif... Ces solutions sont généralement propriétaires et ne forment pas à proprement parler un Internet des Objets, car l'interopérabilité n'est pas le critère dominant. Si les protocoles transportant l'information sont relativement similaires (Bluetooth ou Bluetooth low energy pour la communication entre l'objet et un agrégateur (généralement un téléphone portable), puis HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) pour stocker les données dans des serveurs), la manière de représenter ces données n'est pas normalisée rendant impossible la combinaison de plusieurs applications pour offrir un service plus riche.

Si, pour pouvoir investir ce nouveau domaine de l'Internet des Objets, les protocoles doivent être adaptés aux nouvelles contraintes, la sécurité doit être également renforcée, car les objets ont une action dans le monde réel et un mauvais fonctionnement peut entraîner de conséquences graves. Quant aux architectures, elles doivent être les plus génériques possibles pour permettre l'interconnexion et ne pas être liées à un usage particulier.

Le protocole 6LoWPAN a été développé pour définir l'adaptation d'IPv6, ainsi que la manière de transporter les datagrammes IP sur des liaisons IEEE 802.15.4 et d'exécuter les fonctions de configurations nécessaires pour former et maintenir un sous-réseau IPv6 (Internet Protocol version 6).