À l’heure de créer un espace intelligent, les préoccupations liées à la communication battent leur plein notamment du fait du nombre important d’appareils répartis dans une zone étendue qui doivent transmettre des données. Les technologies de communication étant multiples et variées, il devient de plus en plus difficile de faire le bon choix, car chacune offre des avantages et des inconvénients.
Par ailleurs, si la méthode de communication de votre conception n’est pas adaptée à son application finale, non seulement elle comportera des défauts intrinsèques, mais elle pourrait également nécessiter une refonte totale, en raison d’une incompatibilité entre la connectivité et le matériel d’origine sur lequel elle s’appuie.
Il est donc essentiel pour les ingénieurs de prendre le temps de définir avec précision les exigences de leur projet, de déterminer les technologies de communication compatibles et de choisir la plus adaptée à la finalité du produit.
Quels facteurs influencent le choix de la connectivité dans un espace intelligent ?
En matière de connectivité, différents facteurs peuvent garantir le succès ou l’échec d’une solution. Pour les espaces intelligents, ces facteurs se résument principalement à : la portée, l’alimentation, la bande passante, la fiabilité, les fonctionnalités et la sécurité.
Sélectionner une option de connectivité basée sur la portée permettra aux appareils d’opérer à des distances plus importantes, parfois aux dépens de la consommation d’énergie. La portée est directement liée à l’énergie consommée. Par conséquent, les technologies offrant la plus grande portée consommeront le plus d’énergie (à moins qu’elles limitent la bande passante).
La puissance est le deuxième facteur le plus important à prendre en compte lors de la mise en œuvre d’une solution sans fil, car la consommation d’énergie varie énormément d’une technologie à l’autre. Les technologies proposant des bandes passantes et des portées plus faibles consommeront souvent bien moins d’énergie que les technologies longue portée à puissance élevée, constituant ainsi une option viable pour les appareils alimentés par batteries avec des quantités limitées de puissance immédiate.
La bande passante est un autre facteur important à prendre en compte. En effet, certains appareils, tels que les appareils photos, doivent diffuser de grandes quantités d’informations, alors que d’autres n’ont besoin d’envoyer que quelques octets par heure. Le mieux est d’essayer et d’utiliser la plus faible bande passante possible, car il est souvent possible de maximiser la portée en réduisant la consommation d’énergie de manière significative.
La fiabilité est un facteur qui peut s’avérer problématique pour les conceptions devant livrer des réponses en temps réel. Il ne s’agit pas de transmettre des données en continu mais de garantir que l’appareil ou le service est capable de répondre immédiatement à tout évènement qui se déclenche. Une technologie de communication sans fil peu fiable pourrait manquer des évènements, et impacter la solidité du système.
Même si le service principal commun à toutes ces technologies de communication sans fil est de transmettre des données, certaines fournissent des fonctionnalités additionnelles telles que la détection du positionnement. Ce type de fonctionnalités permet parfois d’ajouter des capacités à une conception, sans coûts additionnels.
Cependant, de tous les facteurs listés ci-dessus, le plus important est de loin la sécurité. Du fait de l’importance croissante que revêtent la confidentialité et la sécurité des données dans la conception des appareils électroniques modernes, les espaces intelligents de demain qui utiliseront principalement ce type de dispositifs connectés devront assurer la protection des données personnelles (reconnaissance faciale, biométrie) contre toute fuite éventuelle. Chaque technologie de communication sans fil devra ainsi être sécurisée pour pallier ces cyberattaques.
Quelles sont les principales technologies d’espace intelligent ?
Parmi les nombreuses technologies sans fil, les plus communes sont la communication Wi-Fi, Bluetooth, mobile, et à bande ultra large (UWB). D’autres technologies telles que le protocole LoRaWAN et les communications satellites existent, mais servent des applications plus spécialisées dans lesquelles les capteurs peuvent se trouver dans des zones extrêmement lointaines.
Le Wi-Fi est une excellent technologie pour toutes applications exigeant une bonne portée et des débits de données élevés. Le Wi-Fi a été développé en gardant à l’esprit les appareils électroniques de grande consommation. Il est conçu pour fonctionner avec les jeux vidéo, le streaming vidéo, et le partage de fichiers, soit autant d’applications qui peuvent s’avérer particulièrement exigeantes. Cependant, la faible latence, la bande passante élevée et la longue portée ne sont disponibles qu’au prix d’une utilisation à haute puissance, qui peut faire du Wi-Fi un mauvais choix pour des appareils alimentés par batteries.
Le Bluetooth est une technologie sans fil qui fonctionne sur le même spectre de fréquence que le Wi-Fi (2,4 GHz). Pourtant, contrairement à ce dernier, sa portée ne dépasse pas quelques mètres et son débit de données est bien inférieur. En conséquence, la technologie Bluetooth est une option qui consomme très peu d’énergie (par rapport au Wi-Fi) et le développement du Bluetooth Low Energy (Bluetooth à basse consommation) est une option optimale pour toute application alimentée par batterie devant fonctionner durant une période prolongée. Cependant, sa bande passante limitée signifie que les capteurs, dont le but est de transmettre d’importants paquets de données, obtiendront de meilleures performances avec une autre technologie.
Les communications mobiles (telles que la 4G et la 5G), utilisent moins d’énergie que le Wi-Fi en plus d’offrir une excellente portée et bande passante. Cette technologie présente également l’avantage de n’avoir à installer aucun équipement spécial dans les zones bénéficiant d’une couverture mobile afin de garantir la connexion des capteurs au réseau. Cependant, la couverture mobile n’est pas toujours bonne et les zones éloignées peuvent en particulier pâtir d’un mauvais accès au réseau.
L’UWB est une technologie réseau qui a récemment suscité un regain d‘intérêt grâce à sa capacité à fournir des communications de longue portée en consommant beaucoup moins d’énergie que la connectivité Wi-Fi et mobile. De plus, l’utilisation d’un vaste spectre et de courtes rafales d’énergie lui permet de déterminer avec une extrême précision la position des appareils. Par conséquent, l’UWB est particulièrement avantageuse dans des applications requérant le suivi de ressources en mouvement.
Quelle est la meilleure option de connectivité pour un espace intelligent ?
Après avoir examiné les différentes options de connectivité dont disposent les ingénieurs, une question persiste : laquelle est la meilleure ? La réponse est : aucune d’entre elles ! En effet, le choix de la bonne connectivité dépend exclusivement des exigences de conception.
Les espaces intelligents extérieurs en zone urbaine peuvent largement bénéficier des réseaux mobiles grâce à la vaste couverture fournie, à la présence quasi omniprésente d’un signal fiable, et à la compatibilité avec les appareils alimentés par batterie. De plus, l’utilisation de réseaux mobiles élimine le besoin de disposer de routeurs, de ponts ou de modems supplémentaires entre les différents appareils, ou de recourir aux services d’un FAI, ce qui réduit considérablement la complexité du matériel.
Les espaces intelligents intérieurs (tels que les habitations) peuvent tirer parti du Wi-Fi en raison de sa large portée, de sa vaste disponibilité pour les particuliers, de sa capacité à fournir des messages à faible latence et de son utilisation généralisée dans les appareils IoT existants. Même si le Wi-Fi consomme beaucoup d’énergie, les appareils utilisés en intérieur ont en principe accès au réseau électrique.
Les espaces intelligents sans infrastructure énergétique peuvent fonctionner avec des batteries : dans ce cas, le Bluetooth ou l’UWB peuvent constituer des options mieux adaptées. Certains appareils Bluetooth à faible puissance existent déjà sur le marché. Ils puisent leur énergie dans la force mécanique (par exemple, via l’activation d’une sonnette), ce qui montre bien qu’ils ne requièrent qu’une moindre puissance pour fonctionner.
Les applications qui impliquent des capteurs de mouvement (pour repérer les transpalettes, les personnes, les paquets) peuvent tirer parti de l’UWB, qui offre une longue portée, une faible puissance et une détection précise de la position. L’UWB est déjà utilisé avec des appareils de suivi des ressources tels qu’Apple AirTags, et intègre de plus en plus la conception des smartphones.
Quelle est la prochaine étape du secteur des espaces intelligents ?
De toutes les technologies de communication couramment utilisées, la connectivité mobile semble la mieux adaptée pour les espaces intelligents. D’abord, les espaces intelligents de demain seront certainement confinés aux villes, aux sites industriels et aux habitations, tous ces lieux offrant une réception mobile. Il est ainsi possible d’ajouter des appareils à un espace intelligent sans devoir installer un nouvel équipement réseau, la seule exigence à cet égard étant de les orienter vers le bon service cloud.
Alors que la 5G se déploie peu à peu, la 6G est déjà en cours de développement. D’ailleurs le premier réseau unifié où la 6G serait le seul réseau sans fil nécessaire existe déjà. Il va de soi que le Bluetooth et le Wi-Fi joueront toujours un rôle important. Pourtant, la présence d’un réseau centralisé pourrait apporter des avantages majeurs tels qu’une meilleure couverture et une plus grande simplicité d’installation. En outre, les espaces intelligents sont susceptibles de contenir des centaines de capteurs et les réseaux Wi-Fi actuels ne sont pas conçus pour gérer simultanément autant d’appareils connectés (alors que les réseaux mobiles le sont).
Les technologies se suivent et ne se ressemblent pas. Faire le bon choix pour votre application est donc essentiel, car tenter de modifier une conception à un stade de développement trop avancé peut s’avérer extrêmement coûteux. Lors du choix de la technologie, définissez les principales exigences de votre conception, puis prenez en compte les caractéristiques futures que vous choisirez d’inclure. Finalement, réfléchissez aux prochains progrès de l’industrie : en assurant la compatibilité des appareils avec les solutions futures vous pourriez potentiellement acquérir un formidable avantage concurrentiel par rapport au reste des appareils qui devront être remplacés.