L’IoT est de plus en plus utilisé dans des secteurs très variés, allant des applications industrielles jusqu’aux dispositifs grand public. Avec les applications professionnelles, les dispositifs connectés utilisant l’IoT transmettent en temps réel des données pouvant être utilisées pour de la surveillance et renforcer la sécurité des travailleurs. Nous allons détailler ici l’architecture IoT utilisée pour mettre en place les dispositifs que nous utilisons quasiment quotidiennement.
IoT architecture : les fondements
Les composants de base
L’architecture IoT repose sur plusieurs composants de base essentiels au fonctionnement du système :
- Les capteurs et les dispositifs connectés : ils collectent des données et les transmettent sur le réseau.
- Les passerelles : elles recueillent les données envoyées par les dispositifs connectés et en assurent la transmission vers les systèmes de traitement.
- Les applications cloud : hébergées sur des serveurs dans le cloud, elles stockent et analysent les données transmises par les passerelles. Elles permettent de rendre compréhensibles pour les utilisateurs les données traitées et compilées par le réseau IoT.
Le fonctionnement général
Les capteurs recueillent des informations sur l’environnement dans lequel ils sont installés. Cela peut concerner par exemple des informations comme la composition de l’air, la température ou encore la présence d’objets en mouvement dans la zone surveillée. Intégrés à la tenue d’un travailleur, ils peuvent enregistrer des informations sur ses déplacements, sa localisation, son activité ou encore son état de santé.
Ces informations sont transmises via le réseau IoT à des passerelles, qui éventuellement peuvent effectuer un prétraitement (comme supprimer des données parasites, appliquer des filtres et au final, réduire la quantité de données qui transitera ensuite sur le réseau ou encore assurer le chiffrement des données).
Les passerelles envoient ensuite les données recueillies à des serveurs dans le cloud. Ces serveurs hébergent des systèmes de traitement qui vont permettre d’analyser les données.
Enfin, l’application, hébergée également sur un serveur, va permettre aux utilisateurs de consulter et d’exploiter ces données.
Dans le cas d’une application de surveillance des conditions environnementales d’un lieu de travail, elle pourra par exemple remonter une alerte à l’utilisateur si un seuil de présence de CO2 ou d’une autre substance toxique est dépassé.
IoT architecture : les différentes couches
L’architecture IoT est composée de plusieurs couches comme nous allons le voir maintenant.
La couche périphérique ou perception layer
Il s’agit de la toute première couche de l’architecture. Elle est composée de l’ensemble des capteurs et des dispositifs connectés chargés de collecter les données brutes et de les transmettre.
La couche de passerelle ou gateway layer
Les passerelles servent d’intermédiaires entre les capteurs IoT et les serveurs d’applications dans le cloud. Elles sont capables d’agréger et de filtrer les données reçues. Elles permettent également d’assurer la sécurité des données en utilisant un algorithme de chiffrement fort.
Les passerelles utilisent des technologies de communication sans fil comme le Wifi, le Bluetooth ou encore les réseaux mobiles. Certaines peuvent utiliser plusieurs technologies sans fil afin de garantir une connectivité suffisante même dans les zones particulièrement isolées.
La couche de traitement ou processing layer
La couche de traitement est représentée par les serveurs situés dans le cloud. C’est dans cette couche que sont effectuées toutes les opérations liées au traitement et à l’analyse des données recueillies. Les algorithmes de machine learning et d’intelligence artificielle sont très largement utilisés afin de transformer les données brutes reçues en données exploitables.
La couche d’application ou application layer
Les applications utilisateurs composent la couche d’application. Elles permettent aux utilisateurs de consulter et d’utiliser les données de la façon la plus intuitive possible. Elles proposent généralement des tableaux de bord, des interfaces utilisateur.
La couche métier ou business layer
La couche métier s’appuie sur la couche application. Elle inclut notamment des outils d’aide à la décision. Les informations utilisées sont mises en perspective avec les objectifs stratégiques et opérationnels de l’entreprise. Ces outils peuvent fournir par exemple des rapports sur la conformité aux normes de sécurité ou proposer des actions ou des interventions préventives afin d’améliorer la sécurité des travailleurs.
IoT architecture : les protocoles de communication
Tous les réseaux IoT n’utilisent pas le même protocole de communication. Il en existe plusieurs, adaptés à différentes conditions d’utilisation (autonomie des dispositifs, quantité de données échangée, couverture réseau).
Les principaux protocoles de communication IoT
Les protocoles de communication les plus couramment utilisés dans l’IoT sont les suivants :
- MQTT (Message Queue Telemetry Transport) : il s’agit d’un protocole léger, idéal pour les dispositifs à faible bande passante et les environnements avec une connectivité instable.
- CoAP (Constrained Application Protocol) : comme son nom l’indique, ce protocole est destiné aux dispositifs contraints, ayant des ressources limitées en mémoire et en puissance de traitement.
- HTTP/HTTPS : il s’agit sans doute du protocole le plus répandu et le plus connu, même du grand public, puisqu’il est utilisé pour les applications web.
- Zigbee : protocole permettant une communication d’une petite quantité de données avec une très faible consommation d’énergie.
- Bluetooth Low Energy (BLE) : version améliorée du Bluetooth standard, ce protocole est optimisé pour une consommation d’énergie réduite au minimum.
- Modbus : ce protocole est utilisé principalement dans les environnements industriels pour la communication entre dispositifs et systèmes de contrôle.
- AMQP (Advanced Message Queuing Protocol) : protocole sécurisé souvent utilisé dans les services financiers pour la transmission de données sensibles.
- PROFINET : ce protocole est particulièrement adapté aux systèmes d’automatisation industrielle nécessitant une communication en temps réel entre divers dispositifs.
Bien choisir le protocole de communication
Plusieurs facteurs sont à prendre en compte pour le choix du protocole de communication IoT :
- Quantité de données à transmettre.
- Vitesse de transmission nécessaire.
- Fiabilité de la connexion réseau.
- Consommation d’énergie.
Ces différents critères vont permettre d’orienter l’architecture IoT vers le protocole le plus adapté à l’utilisation du réseau IoT qui va être faite.
Par exemple, si le réseau IoT doit être opérationnel dans un environnement dont la connectivité est limitée et que la consommation d’énergie doit être réduite, le protocole MQTT sera sans doute le choix à privilégier.
Architecture IoT : sécurité des données
Les données échangées sur le réseau IoT pouvant être confidentielles, la sécurité est une préoccupation majeure dans l’architecture IoT.
L’intégralité des dispositifs connectés doit être protégée contre tout accès non autorisé et contre les cyberattaques. Cela implique donc l’utilisation de méthodes de chiffrement robustes et que chaque dispositif soit spécifiquement authentifié avant qu’il ne puisse se connecter au réseau IoT.
La sécurité n’inclut pas uniquement le transfert des données depuis les capteurs jusqu’aux applications métiers. Le stockage des données doit également être sécurisé et accessible en temps réel.
Pour conclure sur l’architecture IoT
L’architecture IoT est complexe, mais néanmoins essentielle au bon fonctionnement et à l’exploitation d’un réseau IoT. Les couches la composant et les protocoles de communication utilisés doivent être étudiés et choisis avec soin en fonction des besoins et des contraintes. Cela permettra d’obtenir un réseau performant et sécurisé, sur lequel pourront s’appuyer des outils fiables de protection des travailleurs et d’aide à la décision.
Si vous souhaitez en savoir plus sur l’architecture IoT utilisée notamment pour les dispositifs PTI DatiPlus, n’hésitez pas à nous contacter. Nos experts se feront un plaisir de répondre à toutes vos questions et vous assisteront afin de trouver la solution de protection des travailleurs la plus adaptée à vos besoins.
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