Dans l'internet en croissance rapide des objets (IoT, Internet of Things), les applications, qui vont de l'électronique personnelle aux machines industrielles et aux capteurs, sont de plus en plus connectées sans fil à Internet. Couvrant un large éventail de cas d'utilisation, dans des environnements divers et servant diverses exigences, aucune norme sans fil unique ne peut légitimement prévaloir. Avec de nombreuses normes déployées sur le marché, la diffusion sur de multiples bandes de fréquences et utilisant différents protocoles de communication, le choix de la technologie de connectivité sans fil adéquate pour une application IoT peut être assez difficile.
Portée des réseaux
La portée des réseaux est généralement divisée en quatre classes : Réseau local personnel (PAN, Personal Area Network), Réseau local (LAN, Local Area Network), Réseau de voisinage (NAN, Neighborhood Area Network) et Réseau étendu (WAN, Wide Area Network).
Les PAN sont généralement sans fil et couvrent une portée d'environ 10 mètres. La charge utile de données varie de simples données de capteurs à des flux audio envoyés d'appareil à appareil. Un PAN sans fil courant est un smartphone connecté par Bluetooth® à quelques accessoires comme un casque sans fil, une montre ou un appareil de bien-être. La mise en œuvre des PAN peut être effectuée soit en utilisant un chipset ou un module, la technologie associée autour de ces solutions est simple nécessitant peu de composants autour du chipset ou du module. Les PAN ne sont pas considérés comme Internet Protocol (IP) et nécessitent donc l'utilisation d'une passerelle pour se connecter à un système de serveur cloud pour la collecte des données. Dans de nombreuses solutions, un appareil intelligent peut agir comme passerelle, en utilisant la connexion 802.11 ou cellulaire pour réacheminer les données vers le cloud et l'application
Les LAN sont soit filaires, soit sans fil (ou une combinaison des deux) et étendent la distance à laquelle les appareils peuvent communiquer. Les réseaux locaux sans fil (WLAN) couvrent généralement une portée allant jusqu'à 100 mètres et peuvent transmettre des données utiles jusqu'à 54 Mbits et au-delà. Plus coûteux et complexe qu'une mise en œuvre de PAN, les LAN sont souvent décrits comme omniprésents, ce qui signifie qu'un accès au LAN est toujours disponible. Des solutions de LAN existent sous forme de chipset et de module, mais nécessitent un niveau plus élevé d'expertise technique pour être mises en œuvre. La consommation électrique peut être maîtrisée et les puces et modules LAN d'aujourd'hui ont évolué de telle sorte qu'un fonctionnement longue durée de la batterie nécessaire aux capteurs et autres appareils IoT est possible. Un exemple courant est celui du réseau Wi-Fi domestique fournissant un accès internet aux ordinateurs personnels, aux smartphones, aux téléviseurs et aux appareils IoT du foyer, tels que les thermostats et appareils ménagers.
Les NAN sont généralement sans fil et peuvent atteindre une portée plus de 25 km. Les NAN ne sont généralement pas basés sur IP et utilisent un amplificateur de puissance élevée pour amplifier le signal en vue de le transmettre. Les solutions de NAN sont proposées sous forme de chipset et de modules, en fait, de nombreux fabricants de modules utilisent le facteur forme courant « Xbee ». Concevoir des solutions NAN est relativement simple, mais dans ces systèmes de puissance élevée, le soin apporté au sous-système d'antenne est essentiel pour réussir la transmission durable nécessaire. Les NAN transmettent à des niveaux de puissance élevés, mais relaient généralement un trafic relativement faible de données. Un exemple de NAN est un réseau maillé intelligent utilisé pour transmettre des lectures de compteurs électriques domestiques à la compagnie d'électricité en utilisant un protocole propriétaire sur une fréquence radio de 900 MHz.
Enfin, les réseaux étendus s'étendent sur une très grande zone. Un exemple de WAN est constitué par les réseaux cellulaires. De toutes les architectures mentionnées ci-dessus, celle cellulaire offre la couverture la plus omniprésente. Les solutions cellulaires sont fournies sous de multiples formes, y compris de chipset, de module, de module intégré et de solutions intégrées au niveau du boîtier. Lorsque l'on envisage d'ajouter de la capacité cellulaire à un produit nouveau ou existant, il est préférable de demander l'aide de services de conception tiers expérimentés si la conception cellulaire ne fait pas partie de vos compétences de base. Internet est considéré comme un WAN et est constitué d'un mélange complexe de connexions filaires et sans fil.
Topologie et taille des réseaux
Les réseaux sans fil peuvent également être classés selon leur topologie - la façon dont les nœuds du réseau sont disposés et reliés les uns aux autres. Les deux premières topologies fondamentales de réseau sont l'étoile et le maillage comme l'illustre la figure 2. Dans une topologie en étoile, tous les nœuds sont connectés à un nœud central, qui est généralement aussi utilisé comme passerelle vers Internet. Un exemple populaire de topologie en étoile est un réseau Wi-Fi, où le nœud central est appelé un point d'accès et les autres nœuds sont appelés stations.
Dans un réseau maillé, chaque nœud peut se connecter à plusieurs autres nœuds. Un ou plusieurs nœuds du réseau joue(nt) le rôle de passerelle internet. Dans l'exemple de la figure 2, chaque nœud du réseau est connecté à chaque autre nœud. Dans la réalité, la topologie maillée est plus simple. Un exemple populaire de réseau maillé est le réseau ZigBee Light Link ™ où plusieurs lumières forment un réseau maillé pour étendre la portée du réseau dans les grands bâtiments. Un des nœuds ZigBee est appelé un coordinateur, et sert souvent aussi de passerelle Internet.
Cependant, les réseaux maillés sont plus complexes à concevoir et peuvent générer une latence supplémentaire lors de l'acheminement d'un message provenant d'un nœud distant à travers le réseau maillé, par rapport à l'acheminement dans un réseaux en étoile. L'avantage d'une topologie de maillage est qu'elle peut étendre la portée du réseau à travers de multiples ruptures, tout en conservant une faible puissance de transmission radio. Les réseaux maillés peuvent aussi assurer une meilleure fiabilité en permettant à plus d'un chemin de transmettre un message par le réseau.
La taille du réseau, ou le nombre maximal d'appareils connectés simultanément, est également un facteur important dans la conception du système. Certaines technologies comme Bluetooth prennent en charge jusqu'à 20 connexions ; d'autres technologies, comme ZigBee, peuvent en prendre en charge des milliers.
Examinons maintenant les technologies de connectivité sans fil les plus couramment utilisées pour les applications IoT.
Wi-Fi
La technologie Wi-Fi, basée sur la norme IEEE 802.11, a été développée comme remplacement sans fil de la célèbre norme filaire Ethernet IEEE 802.3. En tant que tel, elle a été créée dès le début pour la connectivité Internet. Bien que la technologie Wi-Fi définisse principalement la couche de liaison d'un réseau local, il est donc de manière native intégré à la pile TCP/IP, ce qui signifie que lorsque les gens disent qu'ils utilisent le Wi-Fi, cela signifie implicitement qu'ils utilisent également un réseau TCP/IP pour la connectivité Internet.
Surfant sur l'énorme succès des smartphones et tablettes, la connexion Wi-Fi est devenue tellement omniprésente que les gens y font souvent référence comme simplement « sans fil ». Des points d'accès Wi-Fi (APS) sont déployés aujourd'hui dans la plupart des maisons, ainsi que dans presque tous les bureaux, écoles, aéroports, cafés et magasins. L'énorme succès de la connexion Wi-Fi est en grande partie dû aux programmes d'interopérabilité remarquables dirigés par la Wi-Fi Alliance et à la demande croissante du marché de l'accès Internet facile et rentable.
Le Wi-Fi est déjà intégré dans tous les nouveaux ordinateurs portables, tablettes, smartphones et téléviseurs. Profitant de la vaste infrastructure existante déployée dans les foyers et les entreprises, la prochaine étape naturelle du Wi-Fi est de relier le nouvel âge des objets à l'Internet.
Les réseaux Wi-Fi possèdent une topologie en étoile, le point d'accès étant la passerelle Internet. La puissance de sortie du Wi-Fi est suffisamment élevée pour permettre une couverture complète du domicile dans la plupart des cas. Dans les entreprises et dans les grands bâtiments, plus d'un point d'accès sont souvent déployés à différents endroits à l'intérieur du bâtiment pour augmenter la couverture du réseau. Dans les grands bâtiments en béton des zones mortes de réception peuvent exister en raison de raisons multiples. Pour surmonter certains cas de zones mortes sans signal de réception, une variété de produits Wi-Fi incorporent deux antennes pour diversifier l'émission.
La plupart des réseaux Wi-Fi fonctionnent dans la bande ISM 2,4 GHz. Le Wi-Fi peut également fonctionner dans la bande des 5 GHz, qui disposent de plusieurs canaux et pour laquelle des taux des données plus élevés sont disponibles. Toutefois, étant donné que la portée radio 5 GHz à l'intérieur des bâtiments est plus restreinte que celle 2,4 GHz, la fréquence 5 GHz est principalement utilisée dans les applications d'entreprise avec plusieurs points d'accès pour assurer une bonne couverture Wi-Fi.
Les logiciels Wi-Fi et TCP/IP sont assez volumineux et complexes. Pour les ordinateurs portables et les smartphones avec de puissants microprocesseurs (MPU) et de grandes quantités de mémoire, cela ne pose pas de problème. Jusqu'à récemment, ajouter de la connectivité Wi-Fi aux appareils avec peu de puissance de traitement tels que des thermostats et des appareils ménagers n'était pas possible ou rentable. Aujourd'hui, les appareils et modules de silicium à venir sur le marché intègrent le logiciel Wi-Fi et le logiciel TCP/IP à l'intérieur du dispositif. Ces nouveaux appareils éliminent l'essentiel de la surconsommation de puissance de la MPU et permettent de se connecter à internet sans fil à l'aide du plus petit microcontrôleur (MCU). Le niveau croissant de l'intégration de ces appareils Wi-Fi élimine également toute nécessité d'expérience préalable de la conception radio et réduit les obstacles à l'intégration Wi-Fi.
Pour permettre des taux élevés des données (plus de 100 Mbit/s dans certains cas) et une bonne couverture intérieure, les radios Wi-Fi sont assez grandes consommatrices d'énergie. Pour certains appareils IoT, qui fonctionnent sur batteries et ne peuvent pas être rechargés souvent, le Wi-Fi peut être trop gourmand en puissance. Bien que la consommation de courant des radios Wi-Fi ne puisse pas être réduite de beaucoup, de nouveaux appareils appliquent des protocoles avancés de veille et des modes rapides de mise en marche/arrêt pour réduire la consommation électrique moyenne de façon spectaculaire. Comme la plupart des produits IoT n'ont pas besoin du taux de données maximal offert par le Wi-Fi, la conception intelligente de la gestion de la puissance peut efficacement tirer des pointes d'intensité de courant de la batterie pendant de très courts intervalles et maintenir les produits connectés à internet pendant plus d'une année à l'aide de deux piles alcalines AA.
Les solutions de TI (Texas Instrument) SimpleLink Internet-on-a-chipTM offrent le fonctionnement à faible puissance et la facilité de conception évoqués ci-dessus. Avec la CC3100, les développeurs peuvent ajouter la Wi-Fi à tous les microcontrôleurs (MCU) ou programmer une application sur la CC3200, la première solution Wi-Fi mono-puce avec ARM® Cortex®-M4 MCU dédié à l'utilisateur. En outre, les solutions WiLink 8 de TI offrent une combinaison de Wi-Fi, Bluetooth et Bluetooth à faible consommation d'énergie dans un module facile à intégrer.
Bluetooth
La technologie Bluetooth, nommée d'après un ancien roi scandinave, a été inventée par Ericsson en 1994 comme norme de communication sans fil entre les téléphones et les ordinateurs. La couche de liaison Bluetooth, fonctionnant dans la bande ISM 2,4 GHz, a déjà été normalisée en IEEE 802.15.1, mais aujourd'hui, la norme IEEE n'est plus maintenue et la norme Bluetooth est contrôlée par le Bluetooth SIG.
Bluetooth a rencontré beaucoup de succès dans les téléphones mobiles, si bien que tous les téléphones mobiles d'aujourd'hui, même les téléphones d'entrée de gamme, sont dotés de la connectivité Bluetooth. Le principal cas d'utilisation qui a rendu Bluetooth populaire a été à l'origine les kits mains-libres d'appels téléphoniques avec casques de voiture. Ensuite, comme les téléphones mobiles ont crû en possibilités, davantage de cas d'utilisation, comme la diffusion en continu de musique haute fidélité, et d'usages axés sur les données, tels que des accessoires de santé et de bien-être, sont apparus.
Comme mentionné précédemment, Bluetooth est une technologie de PAN principalement utilisée aujourd'hui comme substitut au câble pour la communication à courte portée. Il prend en charge des débit de données jusqu'à 2 Mbit/s, et bien que des topologies plus complexes soient inclus dans ses spécifications, Bluetooth est principalement utilisé pour des topologies point à point ou topologies de réseau en étoile. La technologie est assez faible consommatrice de puissance ; les appareils utilisent généralement de petites batteries rechargeables ou deux piles alcalines.
Le Bluetooth à faible consommation d'énergie (également connu comme Bluetooth intelligent) est un ajout plus récent à la spécification Bluetooth. Conçu pour les bas débit de données, le Bluetooth à faible consommation énergétique réduit considérablement la consommation d'énergie des appareils Bluetooth et permet des années de fonctionnement à l'aide de batteries de la taille de pièces de monnaie. Pris en charge par la nouvelle génération de smartphones et tablettes, le Bluetooth à faible consommation d'énergie a accéléré la croissance du marché Bluetooth et permis l'émergence d'un large éventail de nouvelles applications couvrant la santé et le bien-être, les jouets, l'automobile et les usages industriels. Des capacités Bluetooth à faible consommation d'énergie de proximité ont également été introduites qui ont ouvert la voie à des services basés sur la localisation, comme le balisage et les applications de géo-délimitation.
La norme Bluetooth « classique » peut prendre en charge jusqu'à huit appareils connectés en réseau en étoile simultanément. La norme Bluetooth à faible consommation d'énergie supprime cette limitation et peut théoriquement prendre en charge un nombre illimité d'appareils, mais le nombre de périphériques connectés simultanément en pratique est compris entre 10 et 20.
L'un des avantages de la norme Bluetooth est qu'elle comporte des profils d'application. Ces profils définissent en détail comment les applications échangent des informations pour réaliser des tâches spécifiques. Pour ne citer qu'un exemple, le profil de commande à distance Vidéo/Audio (AVRCP, Audio/Video Remote Control Profile) définit comment des interfaces Bluetooth de contrôle à distance d'équipements audio et vidéo relaient des commandes comme lecture, pause, stop, etc. Les programmes de certification complets définis par le Bluetooth SIG couvrent la totalité de l'empilement de protocole ainsi que le profil d'applications, aidant Bluetooth à atteindre une excellente interopérabilité sur le marché.
Alors, quel est le lien entre Bluetooth et l'IoT ? Il relie les accessoires sans fil des 10 derniers mètres à un smartphone ou une tablette, qui joue le rôle de passerelle internet. Un cardiofréquencemètre portable transmettant ses données à un serveur cloud de bien-être, et un verrou de porte contrôlé par smartphone envoyant son état à une société de sécurité ne sont que deux exemples des nombreuses applications de l'IoT grâce à la technologie Bluetooth.
TI possède un vaste portefeuille d'appareils Bluetooth à faible énergie et Bluetooth. Le mode double SimpleLink Bluetooth et Bluetooth à faible consommation d'énergie CC2564MODN dans un module optimisé à petit facteur forme (7 mm x 7 mm), qui permet des économies de coûts, une mise plus rapide sur le marché et une flexibilité de conception. Pour le marché du Bluetooth intelligent, le SimpleLink CC2541 de TI est un MCU sans fil, à faible consommation d'énergie, fortement intégré avec un transmetteur FR, et une flash sur puce. TI développe son offre de Bluetooth intelligent avec le SimpleLink CC2540T, un microcontrôleur sans fil Bluetooth basse énergie à haute température destiné aux applications industrielles et d'éclairage.
ZigBee
La technologie ZigBee tire étonnamment son nom de la danse qu'exécutent les abeilles lors de leur retour d'un vol dans les champs, pour communiquer aux autres insectes de leur ruche la distance, la direction et le type de nourriture qu'elles ont trouvé. Cette analogie fait allusion à la nature maillée du ZigBee, où les données sautent de nœud à nœud dans des directions et des chemins multiples tout au long de réseaux à grande échelle.
Basée sur la norme de couche de liaison IEEE802.15.4, ZigBee est une technologie à faible débit, faible puissance et faible coût. Elle fonctionne principalement dans la bande ISM des 2,4 GHz, bien que la spécification prenne également en charge les bandes ISM 868 MHz et 915 MHz. ZigBee peut fournir jusqu'à 250 Kbit/s de débit de données, mais est généralement utilisé à des taux des données beaucoup plus faibles. Il a également la capacité de présenter des intervalles de veille très longs et des cycles de fonctionnement à coût suffisamment faible pour être alimentés par des batteries de la taille de pièces de monnaie pendant des années. Les nouveaux appareils ZigBee à venir sur le marché peuvent même permettre de recourir à des techniques de captage d'énergie pour fonctionner sans batterie.
La norme ZigBee est maintenue par la ZigBee Alliance. L'organisation conduit des programmes de certification assurant l'interopérabilité entre les appareils, ce qui permet aux produits à porter le logo de certification de ZigBee. La norme définit les couches réseau les plus élevées au-dessus de la couche de liaison 802.15.4 et différents profils d'application permettent des mises en œuvre d'interopérabilité système complètes. ZigBee peut être utilisé dans de multiples applications, mais il a pris son plus grand essor et connu le plus de succès dans l'énergie intelligente, la domotique et dans les applications de contrôle de l'éclairage, qui ont chacun un profil et une certification ZigBee spécifique. Une autre raison pour laquelle la norme ZigBee a si bien réussi dans ces domaines d'application est la topologie de réseau maillé qui peut inclure jusqu'à des milliers de nœuds.
Bien que la norme ZigBee possède une spécification IP, elle est différente des profils populaires d'énergie intelligente, de domotique et de liaison d'éclairage, et n'a pas suscité beaucoup d'intérêt de la part de l'industrie. Pour se connecter à l'IoT, les réseaux ZigBee nécessitent une passerelle de niveau applicatif. La passerelle est intégrée comme l'un des nœuds au réseau ZigBee et fait fonctionner en parallèle une pile TCP/IP et applicative via Ethernet ou Wi-Fi pour connecter le réseau ZigBee à internet.
TI possède un portefeuille de solutions ZigBee pour différents marchés. Pour les applications domotiques, de passerelle et de comptage, le MCU sans fil ZigBee CC2538 SimpleLink fournit une solution ARM® Cortex®-M3 de transmetteur FR à faible consommation d'énergie 2,4 GHz, avec Flash et RAM sur puce et des accélérateurs de sécurité. Le MCU sans fil SimpleLink CC2530 est optimisé pour l'éclairage, la domotique et les applications de réseaux de capteurs sans fil.
6LoWPAN
6LoWPAN est un acronyme pour IPv6 sur Réseau local personnel sans fil à faible puissance. La promesse du 6LoWPAN est d'appliquer l'IP aux appareils les plus petits, à la plus faible puissance et à la puissance de traitement la plus limitée. 6LoWPAN est vraiment la première norme de connectivité sans fil qui a été créée pour l'IoT. Le terme « Réseau local personnel » au sein de l'acronyme 6LoWPAN peut être source de confusion car 6LoWPAN est généralement utilisé pour former des réseaux locaux.
La norme a été créée par le groupe de travail de l'IETF 6LoWPAN et officialisée par la RFC 6282 « Format de compression pour les datagrammes IPv6 sur les réseaux IEEE802.15.4 », de Septembre 2011. Comme l'indique le titre de la RFC, la norme 6LoWPAN définit seulement une couche efficace d'adaptation entre la couche de liaison 802.15.4 et une pile TCP/IP.
Le terme 6LoWPAN est utilisé de manière abusive dans l'industrie pour se référer à la totalité de l'empilement de protocole qui comprend la couche de liaison 802.15.4, la couche de compression d'en-tête IP IETF, et une pile TCP/IP. Mais malheureusement, il n'existe pas de norme de l'industrie pour l'ensemble de l'empilement de protocole, pas plus que n'existe un organisme de normalisation pour exécuter des programmes de certification pour la solution 6LoWPAN. Puisque la couche de liaison 802.15.4 possède plusieurs modes en option, différents fournisseurs peuvent mettre en œuvre des solutions qui ne sont pas interopérables au niveau du réseau local, et cependant les appeler toutes « réseaux 6LoWPAN ». La bonne nouvelle est que des appareils 6LoWPAN fonctionnant sur différents réseaux peuvent communiquer entre eux par internet, à condition qu'ils utilisent le même protocole applicatif internet. En outre, un appareil 6LoWPAN peut communiquer avec tout autre serveur basé sur IP ou avec un périphérique sur internet, y compris avec les périphériques Wi-Fi et Ethernet.
IPv6 a été choisi comme seul protocole IP pris en charge par 6LoWPAN (à l'exclusion donc d'IPv4), car il prend en charge un espace d'adressage plus grand, donc des réseaux beaucoup plus grands, et aussi parce qu'il possède une prise en charge intégrée de la configuration automatique du réseau.
Les réseaux 6LoWPAN nécessitent une passerelle Ethernet ou Wi-Fi pour accéder à internet. Comme dans le cas du Wi-Fi, la passerelle est une passerelle de couche IP et non une passerelle de couche applicative, qui permet aux nœuds et applications 6LoWPAN l'accès direct à internet. Comme la plus grande partie de l'internet déployé aujourd'hui utilise encore IPv4, une passerelle 6LoWPAN comprend généralement un protocole de conversion IPv6 vers IPv4.
6LoWPAN est plutôt nouveau sur le marché. Les premiers déploiements utilisent à la fois les bandes ISM 2,4 GHz et 868 M Hz/915 MHz. En s'appuyant sur les avantages 802.15.4 - topologie de réseau maillé, grande taille du réseau, communication fiable et à faible consommation d'énergie - et sur les avantages de la communication IP, 6LoWPAN est bien placé pour alimenter le marché en explosion des capteurs connectés à internet et autres applications à faible débit de données et alimentés par batteries.
TI propose plusieurs solutions pour 6LoWPAN y compris le MCU sans fil SimpleLink CC2538. Le CC2538 fournit la performance, la faible puissance et la sécurité nécessaires aux réseaux 6LoWPAN dans la bande 2,4 GHz. Pour un fonctionnement de 6LoWPAN en deçà d'1 GHz, TI propose le transmetteur FR CC1200 qui peut être jumelé avec un microcontrôleur comme le MSP430.
Transmetteur radio et protocoles propriétaires
De nombreuses applications industrielles utilisent aujourd'hui des protocoles propriétaires fonctionnant sur des transmetteurs radio. Le transmetteur radio fournit la couche liaison du réseau, (ou souvent juste la couche physique). Le reste du protocole de réseau est mis en œuvre par l'OEM. Les systèmes architecturés de cette manière laissent plus de souplesse au concepteur du système au détriment de l'interopérabilité et de l'effort de développement.
Ces systèmes de radio propriétaires utilisent principalement les bandes de fréquences ISM inférieures de 433 MHz, 868 MHz et 915 MHz et sont donc communément appelées solutions sub-GHz. Les solutions sub-GHz transmettent souvent une puissance élevée et peuvent atteindre plus de 25 km avec une typologie point à point simple ou une topologie en étoile. Beaucoup de sociétés de services publics ont créé des NAN propriétaires pour relayer des relevés de compteur vers un point de collecte de quartier. D'autres applications populaires pour radios sub-GHz sont les systèmes de sécurité et de contrôle industriel et de surveillance.
Pour se connecter à l'IoT, les réseaux sub-Ghz nécessitent une passerelle internet sur la couche applicative. Dans de nombreux cas, il s'agit simplement d'un ordinateur personnel connecté exécutant une pile TCP/IP.
Affichant une portée nettement au-delà des 25 kilomètres et 65 dB de rejet dans le canal adjacent, la famille de ligne performante SimpleLink inférieure à 1 Ghz RF offre une solution inégalée pour les bandes de fréquences (ISM) industrielles, scientifiques et médicales des 169, 433, 868, 915 et 950 MHz. Le CC1200 est adapté à la faible puissance, aux systèmes de haute performance, avec un taux des données jusqu'à 1 Mbit/s et des années de durée de vie pour les applications alimentées par batterie grâce à un fonctionnement à faible puissance avec des modes de repérage et des temps de stabilisation rapides. TI propose plusieurs autres transmetteurs RF, y compris le CC1120, qui assure un taux des données jusqu'à 200 kbit/s.
Communication en champ proche (NFC, Near Field Communication)
NFC est une technologie radio qui permet la communication bidirectionnelle point à point à courte distance entre des appareils. Elle est largement adoptée par les smartphones et les cartes à puce comme méthode sûre pour l'identification, l'échange de données et les paiements. Alors qu'elle n'a pas toujours été considérée comme une technologie IoT, la NFC est une technologie de communication sans fil importante pour de nombreuses applications de l'IoT y compris la santé et le bien-être, les appareils électroniques vestimentaires et personnels.
La NFC fonctionne dans la bande ISM des 13,56 MHz et est conçue pour la communication à très courte portée - moins de 10 cm - pour fournir une sécurité intégrée basée sur la proximité et prend en charge les taux des données entre 108 Kbit/s et 424 Kbit/s. Les normes NFC sont régies par le forum NFC et sont largement basées sur les normes de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) telles que ISO 14443A/B et ISO 15693. Ces normes varient dans la portée de communication et les taux des données qu'elles prennent en charge ; par conséquent, le choix de la bonne norme est une considération importante lors de la sélection des balises NFC et des lecteurs correspondants.
La NFC offre de nombreux avantages aux applications IoT ; elle peut activer l'appariement entre les appareils Bluetooth et les smartphone en mode simple « tap and go (toucher et utiliser) » ainsi que faciliter la mise à disposition des appareils Wi-Fi pour les routeurs ou d'autres appareils sans fil pour les passerelles. Profitant de son déploiement à grande échelle dans les smartphones, la fonctionnalité NFC peut être utilisée pour envoyer des données de diagnostic à partir d'appareils vers un téléphone et pour télécharger les mises à jour du firmware à partir d'un téléphone vers un appareil.
Les lecteurs NFC fonctionnent à une puissance extrêmement faible, et les étiquettes NFC peuvent même fonctionner sans batterie rendant cette technologie idéale pour les nœuds de capteurs de faible puissance qui nécessitent une durée de vie prolongée de la batterie ou un fonctionnement sans batterie.
TI propose plusieurs solutions NFC, y compris l'étiquette NFC dynamique RF430CL33xH et le transmetteur TRF7970A NFC qui prend en charge l'ensemble des trois modes de fonctionnement NFC : lecteur/graveur, peer to peer et émulation de carte.
Pas uniquement sans fil
Le marché de la connectivité sans fil est en pleine expansion en raison de l'IoT. Néanmoins, de nombreuses applications IoT sont connectées par des câbles à internet. La connectivité Ethernet, les normes de communication de ligne électrique (PLC) et de communication industrielle tels que les bus de terrain ne constituent que quelques exemples.
Conclusion
Il existe de nombreuses technologies sans fil dans le monde - chacune a des avantages, aucune n'est parfaite. La question à laquelle vous devez répondre est « Quelle technologie est la meilleure pour mon application ? » Espérons que cette discussion vous a aidé à mieux comprendre les technologies sans fil les plus courantes pour l'IoT et leurs forces et faiblesses. Certaines considérations sont importantes à prendre en compte lors de la sélection de la connectivité sans fil, y compris la couverture régionale de la fréquence, le support natif IP et la portée et le débit, elles sont couvertes plus en profondeur dans ce livre blanc IoT.
Texas Instruments et l'IoT
Avec le plus grand portefeuille de produits prêts pour l'IoT de l'industrie de technologies sans fil et filaires de connectivité, des microcontrôleurs, des processeurs, des solutions de capteurs et de chaîne de signal analogique et d'alimentation, TI propose des solutions système prêtes pour le cloud conçues pour l'accessibilité IoT. Des applications domestiques, industrielles et automobiles aux applications d'électronique portable alimentées par batterie ou aux nœuds de capteurs sans fil d'énergie captée, TI facilite le développement d'applications grâce à du matériel, logiciel, outils et assistance destinés à connecter tout objet à l'IoT.