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1 - ÉVOLUTION D’INTERNET

2 - VUE D’ENSEMBLE

3 - CHAÎNE DE VALEURS

4 - COMPOSANTS MATÉRIELS DE L’INTERNET DES OBJETS

5 - SUPPORTS DE DÉVELOPPEMENT

  • 5.1 - Besoins
  • 5.2 - Plateformes de développement

6 - PROBLÈMES DE SÉCURITÉ

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : H8050 v1

Évolution d’Internet
Introduction à l’Internet des Objets

Auteur(s) : Khaldoun AL AGHA, Daniel ETIEMBLE

Relu et validé le 10 mars 2021

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RÉSUMÉ

L’Internet des Objets (IoT) rend les objets qui nous entourent intelligents en leur offrant la faculté de communiquer entre eux ou avec le nuage (cloud). Cet article introduit les caractéristiques essentielles de l’IoT. L’architecture générale des applications intelligentes qu’il permet est présentée. Les différentes composantes sont détaillées: capteurs/actionneurs/afficheurs, organes de traitement de l’information, différents types de réseau, nuage, avec les spécificités de ces composants pour l’IoT compte tenu de la grande variété d’applications, du très simple au très complexe. Les caractéristiques des plateformes de développement et les contraintes de sécurité, tant techniques que juridiques, sont expliquées.

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ABSTRACT

Introduction to Internet of Things

The Internet of Things (IoT) offers the ability for things to become smart by communicating between each other or with the cloud. This article introduces its main characteristics. The general architecture of the smart applications it allows is presented. The various components are detailed: sensors / actuators / displays, information processing devices, different types of network, cloud. The specific features of these IoT components are described, given the broad variety of applications from very simple to very complex. The features of the development platforms and the security constraints, both technical and legal, are shown.

Auteur(s)

  • Khaldoun AL AGHA : Ingénieur Supélec - Professeur à l’université Paris Sud – Paris Saclay

  • Daniel ETIEMBLE : Ingénieur de l’INSA de Lyon - Professeur émérite à l’université Paris Sud – Paris Saclay

INTRODUCTION

Depuis la fin des années 1980, Internet a évolué de manière spectaculaire. La dernière étape est l’utilisation de ce réseau mondial pour la communication avec des objets ou entre objets, évolution nommée Internet des Objets (IoT pour Internet of Things). L’évolution de l’IoT est rapide : depuis 2014, le nombre d’objets connectés est supérieur au nombre d’humains connectés et il est prévu que 50 milliards d’objets seront connectés en 2020.

Cet article présente les caractéristiques essentielles de l’Internet des Objets.

Il commence par introduire une vue d’ensemble, avec les nombreux types d’applications où l’IoT introduit de l’intelligence : réseaux, santé, maison, ville, industrie, télévision, automobile, etc. Puis, l’architecture générale est détaillée avec ses différents niveaux : détection et identification des informations, construction du réseau, traitement de l’information et actions nécessaires pour l’application, auquel correspond le schéma en couches : niveau composants, niveau réseau, niveau support (service et application) et niveau application.

L’ensemble des domaines concernés est assez large pour innover et créer de la valeur. Cet article offre un panorama de l’ensemble des éléments de la chaîne de valeurs : passerelles multitechnologies entre objets et réseau pour connecter le maximum d’objets, infrastructures de télécommunications dédiées à l’IoT, plateformes spécifiques, intégration de technologies pour des solutions sur mesure, opérateurs du service de l’objet connecté.

Les composants matériels et leur environnement de développement sont illustrés. Ils comprennent :

  • les identificateurs, capteurs, afficheurs, actuateurs au niveau des objets ;

  • les microcontrôleurs ou processeurs et cartes bas coût sans ou avec OS léger pour les objets simples, des processeurs avec OS comme Linux, Android, IOS et les ressources du nuage pour les objets complexes ;

  • les réseaux, qui peuvent être « courte distance », « longue distance » ou « cellulaires ». Les différentes technologies de réseau utilisables sont détaillées en fonction des contraintes : portée, débit, coût, sécurité, etc.

La gestion d’une application comprenant des centaines, des milliers voire plus, d’objets implique de disposer d’un support de développement performant (plateforme). Des plateformes « solutions propriétaires » et « libres » sont disponibles. Elles doivent satisfaire à un certain nombre de besoins :

  • gérer les composants et le support d’intégration ;

  • assurer la sécurité de l’information ;

  • définir le protocole de recueil des données ;

  • permettre l’analyse des données pour obtenir l’information pertinente (Big Data) [H6040].

Aux problèmes généraux de sécurité des composants matériels, logiciels, systèmes d’exploitation des systèmes informatiques s’ajoute la nécessité d’assurer la sécurité globale des applications de l’IoT, du capteur au nuage. Les différentes menaces sont détaillées, ainsi que les recommandations pour réaliser des systèmes sûrs. Les aspects juridiques sont également évoqués : qui est responsable en cas d’accident ou d’incident ayant des incidences graves sur les personnes ou les biens des personnes ? L’exemple typique est celui du véhicule autonome : qui est responsable en cas d’accident ? Ces problèmes de sécurité sont un point critique.

Les solutions techniques se sont développées pour permettre l’interopérabilité entre les différents niveaux : applications, services du nuage, réseaux de communication et composants, du capteur intelligent au système informatique. En plus d’infrastructures fiables et sécurisées, l’avenir de l’Internet des Objets dépendra aussi des conditions économiques et légales d’utilisation et d’un consensus social sur la manière dont les différentes opportunités techniques doivent être utilisées.

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KEYWORDS

IoT   |   connected objects   |   intelligence

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-h8050


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1. Évolution d’Internet

Le réseau Arpanet (fin des années 1960) et son couplage avec d’autres sources de données grâce au protocole TCP/IP ont donné naissance à Internet, qui n’a pris toute son ampleur qu’à partir de la fin des années 1980, avec l’invention du WEB. L’évolution d’Internet peut être résumée par la figure 1. Les différentes phases, répertoriées sous les noms d’Internet du contenu, d’Internet des services et d’Internet social se caractérisent par une communication de machine à machine, même si l’on est passé d’une communication entre ordinateurs à une communication entre une très grande variété de d’ordinateurs ou de composants électroniques (serveurs, PC, tablettes, smartphones, etc.). La communication entre humains ou les services pour humains sont effectués à travers ces machines ou composants.

La communication entre objets a précédé l’apparition du concept d’Internet des Objets (IoT pour Internet of Things). Comme le montre la figure 2, la dernière étape de l’évolution d’Internet est l’utilisation de ce réseau mondial pour la communication avec des objets ou entre objets. Elle permet de cette manière d’accéder au nuage (cloud) et aux moyens de calcul et de stockage des data centers.

La possibilité de connecter un objet le rend intelligent. On peut par conséquent communiquer avec l’objet, lui demander son état, lui proposer d’exécuter une action ou encore recevoir de sa part des alertes. Ces objets intelligents collectent un maximum d’informations qu’on peut traiter par des algorithmes permettant l’optimisation des ressources qui nous entourent. Cette notion a été introduite en 1999, et depuis 2014, le nombre d’objets connectés a dépassé le nombre d’humains connectés.

Munir un objet d’un module de communication n’est pas un nouveau concept. Depuis la création des capteurs (objet qui mesure une grande physique), l’humain a cherché à relever l’information mesurée par le capteur. Initialement, les capteurs étaient reliés par des câbles limitant le passage à l’échelle. Connecter une quantité infinie d’objets par des câbles est tout simplement impossible. De plus, certains endroits ne sont pas accessibles pour y installer des câbles.

Par la suite, des technologies radio basse consommation ont permis...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - WIKIPEDIA -   *  -  LoRaWAN. https://fr.wikipedia.org/wiki/LoRaWAN

  • (2) - ARDUINO -    -  Software, https://www.arduino.cc/

  • (3) - RASBERRY -    -  Pi, https://www.raspberrypi.org/

  • (4) - IOT -    -  Reference Survey 2016, https://fr.slideshare.net/IanSkerrett/iot-developer-survey-2016

  • (5) - HAHM (O.) et al -   Operating Systems for Low-End Devices in the Internet of Things : A survey,  -  IEEE Internet of Things Journal (2016).

  • (6) -   *  -  SigFOX https://www.sigfox.com/

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