Introduction aux protocoles de l'internet des objets (IdO)

1、Les protocoles de connexion physique spécifient les méthodes de connexion physique, les supports de transmission et les spécifications d'interface entre les dispositifs, principalement classés comme étant sans fil ou câblés (par exemple, RJ45, RS485, RS232, USB). Ces protocoles sont analogues au choix de la méthode de distribution du courrier entre les individus, que ce soit par voie terrestre ou aérienne.

2、 Protocoles de transmission : Ces protocoles gèrent principalement la mise en réseau des appareils et la communication au sein des sous-réseaux, notamment Ethernet, Wi-Fi, RFID, NFC (Near Field Communication), LoRa/LoRaWAN, NB-IoT, Zigbee, 6LoWPAN (IPv6 Low-Speed Wireless Protocol), GSM, GPRS, GPS, Bluetooth, 3G,4G et 5G. Ils définissent les méthodes de transmission des données entre les appareils tout en garantissant la sécurité et la fiabilité au niveau du réseau. À l'instar de la communication humaine, les protocoles de transmission facilitent l'échange d'informations par le biais de divers canaux tels que le courrier papier traditionnel, le téléphone, le télégraphe, le courrier électronique et WeChat.

3. Protocoles de communication : Ils fonctionnent principalement sur les protocoles de réseau TCP/IP traditionnels (protocoles de la couche application) et définissent les formats de message pour l'échange de données et la communication entre les appareils sur les réseaux. Les protocoles de communication IoT courants comprennent MQTT, CoAP et Modbus, qui peuvent être classés en protocoles à usage général et en protocoles spécifiques à l'industrie. Essentiellement, les protocoles de communication servent de cadre organisationnel et de normes grammaticales pour l'échange d'informations entre individus, permettant la transmission de données par le biais de divers formats tels que le chinois, l'anglais, le russe, le mandarin/dialectes, les symboles graphiques, l'audio et la vidéo.

Le diagramme ci-dessous présente une classification plus détaillée de la hiérarchie des protocoles dans l'internet des objets (IdO).

Le développement rapide de l'internet des objets (IdO) a donné naissance à divers protocoles de communication, chacun étant conçu et optimisé de manière unique pour des scénarios d'application et des exigences différents. Une analyse détaillée de plusieurs protocoles de communication couramment utilisés est présentée ci-dessous :

1. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) est un protocole de messagerie léger, basé sur la publication et l'abonnement, conçu pour la communication d'appareils dans des environnements de réseau à faible bande passante, à forte latence ou instables. Il offre une livraison de messages efficace et en temps réel, permettant aux clients de recevoir sélectivement des mises à jour de données sur des sujets spécifiques tout en prenant en charge les niveaux de qualité de service (QoS) afin de garantir une transmission fiable. En tant qu'intergiciels, les serveurs MQTT (connus sous le nom de Brokers) éliminent le besoin de connexions directes point à point entre les appareils, ce qui simplifie l'architecture du système.

2. CoAP (Constrained Application Protocol) est un protocole de couche d'application conçu pour les appareils IoT à ressources limitées, construit sur le cadre UDP. Il émule le modèle d'interaction RESTful de HTTP, mais avec une conception plus rationalisée, ce qui le rend idéal pour les réseaux de capteurs à faible consommation d'énergie et à faible mémoire. CoAP utilise un mécanisme de demande-réponse sans état, sans maintenir de connexions persistantes, bien qu'il puisse exploiter le modèle d'observateur pour le flux de données en temps réel si nécessaire.

3. Modbus Le protocole Modbus, développé par Modicon (qui fait maintenant partie de Schneider Electric) en 1979, est une norme de communication pour les contrôleurs électroniques. En tant que protocole industriel ouvert et largement adopté, il prend en charge divers dispositifs d'automatisation, notamment des automates programmables industriels (API), des capteurs et des actionneurs. Avec les progrès de l'Internet des objets (IoT), Modbus a été de plus en plus adopté dans les dispositifs IoT en raison de ses capacités de communication réseau efficaces, permettant des applications telles que l'acquisition de données, la surveillance de l'état et le contrôle à distance.

4、REST/HTTP

Dans les scénarios IoT, le protocole HTTP traditionnel, lorsqu'il est intégré à l'architecture REST (Representational State Transfer), fournit une méthode d'invocation de service facile à mettre en œuvre et largement adoptée. Bien que HTTP ne soit pas forcément plus performant que MQTT et CoAP en termes de consommation d'énergie et d'efficacité de la bande passante, sa large compatibilité et son écosystème mature en font un acteur clé des interfaces cloud et de la gestion des appareils.