Qu'est-ce que l'architecture IoT et pourquoi c'est important

Les discussions techniques d'aujourd'hui ont souvent deux aspects principaux : les opportunités financières qu'elles offrent et l'optimisation qu'elles peuvent apporter. À ces deux égards, l'Internet des objets (IoT) est un sujet majeur, comme en témoigne l'estimation de McKinsey de sa valeur, qui se situerait entre 5 et 12 mille milliards de dollars d'ici 2030. Le même rapport souligne le vaste potentiel de l'architecture IoT dans la fabrication et les soins de santé.

Dans cet esprit, nous souhaitons vous offrir un aperçu approfondi de l'importance de l'architecture IoT, décomposer ses couches et vous aider à choisir la bonne plateforme. Notre article fournira également des informations sur la manière dont l'IoT peut bénéficier à l'urbanisme, aux soins de santé et à l'agriculture. En bref, il s'agira d'une dissection complète de l'IoT en tant qu'outil et d'une introduction à la manière dont vous pouvez en tirer profit.

Le même rapport que nous avons mentionné ci-dessus souligne également que certaines entreprises ont eu du mal à capitaliser sur l'IoT dans leurs opérations. Cela peut être dû à un manque d'attention portée à cette technologie transformatrice, qui peut être difficile à comprendre pleinement. Commençons simplement et définissons ce qu'est l'architecture de l'Internet des objets et de quoi elle est composée.

Ainsi, l'architecture IoT pour les débutants : c'est la structure et les types de connexions entre vos différents appareils IoT. Cela signifie les appareils eux-mêmes, les protocoles qui déplacent et traitent les données, les outils de transport et les applications qui contrôlent les appareils. Elle est généralement discutée en termes de couches, dont nous parlerons ci-dessous, et de la façon dont elles interagissent.

Selon les statistiques, il y a un impressionnant total de 18,8 milliards d'appareils IoT dans le monde, ce qui signifie qu'il y a au moins des millions d'entreprises qui utilisent l'architecture de l'IoT. Quel que soit le nombre d'appareils utilisés par chaque entreprise, elles doivent toujours structurer leur écosystème pour les optimiser.

La popularité de l'IoT n'est guère surprenante, étant donné qu'il existe depuis le siècle précédent et qu'il a eu amplement le temps de croître et d'évoluer. De nos jours, il couvre des cas d'utilisation essentiels tels que le contrôle de la croissance des cultures et l' amélioration de l'expérience client dans les systèmes de services intelligents, entre autres. Cette polyvalence maintient l'IoT pertinent, et une architecture IoT flexible permet plus d'expérimentation lorsque cela est nécessaire.

À titre d'exemple majeur, il suffit de regarder Amazon qui automatise et rationalise ses centres de distribution, certains des entrepôts les plus fréquentés de la planète, en utilisant l'IA et l'architecture réseau IoT. Cette combinaison leur permet de surveiller efficacement les performances, de contrôler les opérations à distance et de minimiser tous les temps d'arrêt dans les centres. Ça a l'air plutôt bien, n'est-ce pas ? Penchons-nous sur les couches de l'architecture IoT pour voir comment vous pouvez faire de même.

Bien que les entreprises puissent modifier l'architecture IoT pour répondre à leurs besoins, la configuration typique impliquera quelques-unes de ces couches standard :

Selon la façon dont vous structurez votre propre système, vous pouvez finir par utiliser toutes ces couches ou aussi peu que trois, mais c'est quelque chose que nous aborderons plus tard. Tout d'abord, parlons de chaque couche séparément afin que vous puissiez comprendre leur rôle dans l'architecture de la plateforme IoT.

Couche de perception (Détection)

Un autre nom très descriptif pour cette couche est la couche de dispositifs. Cela la décrit assez bien – c'est l'ensemble des gadgets et mécanismes compatibles IoT que vous possédez et que vous devez connecter.

Cela signifie que la couche de perception de votre architecture IoT peut inclure des éléments tels que des caméras, des capteurs, des gadgets intelligents, des machines de santé, etc. C'est une couche essentielle, ce qui signifie qu'il n'existe pas de configuration architecturale sans elle. Après tout, ce sont les éléments IoT, vous ne pouvez rien construire pour eux s'ils ne sont pas inclus.

Couche de connectivité (Réseau/Transport)

La connectivité est la deuxième couche essentielle, fournissant les outils de transmission et de partage de données entre vos appareils IoT et d'autres éléments de votre écosystème. Elle utilise des protocoles de transport et de chiffrement pour assurer des transferts stables et fiables. Le transport peut se faire via votre réseau Wi-Fi sur site ou les réseaux cellulaires 5G, ou même le Bluetooth, si les appareils sont regroupés.

Il est important de noter que l'architecture de votre système IoT de connectivité peut et doit impliquer une variété de méthodes de transport. De cette façon, vous pouvez non seulement mettre en place un système flexible qui n'a pas de point de défaillance unique, mais aussi garantir que toutes sortes d'appareils peuvent s'intégrer facilement dans l'écosystème.

Couche de traitement des données

Le nom est explicite ici, car il s'agit de la couche d'outils qui collecte et traite les données générées par votre réseau IoT. Elle permet aux entreprises d'analyser les performances de leur écosystème, de mettre en œuvre facilement des changements et de générer ensuite des informations pour assurer une croissance future.

Cette couche implique également le stockage des données, tel que les environnements cloud, les lacs de données et les serveurs sur site. Il est vital de sécuriser ce niveau de votre architecture de plateforme IoT, car c'est là que résideront toutes les informations sensibles. La sécurité est évidemment importante pour l'ensemble du système, mais elle « commence » ici et s'étend vers l'extérieur.

Couche d'application

C'est la partie de l'architecture de l'Internet des objets orientée utilisateur, relative aux interfaces que les gens utilisent pour contrôler les appareils et suivre facilement leurs actions. Celles-ci peuvent être développées spécifiquement pour votre entreprise afin d'assurer un accès interne au panneau de contrôle proverbial. Alternativement, si vous vendez des appareils IoT, vous pouvez avoir deux applications distinctes, une pour les clients, une pour l'administration.

L'application d'administration peut être complexe, car elle sert de centre de l'architecture IoT, vous permettant de définir des routines spécifiques pour les appareils à suivre et d'ajuster les règles d'automatisation. C'est la seule chose dont vous avez besoin pour ajuster l'ensemble de votre réseau à la volée. Par conséquent, c'est la dernière des trois couches essentielles pour l'architecture de l'IoT.

Couche métier

Complémentaire à la couche de traitement des données, cette couche de l'architecture IoT est entièrement dédiée à la conversion des informations recueillies en intelligence économique. Elle comprend généralement des tableaux de bord qui affichent des analyses visualisées et des rapports compilés à partir de vos opérations. Ceci n'est possible que grâce au traitement effectué au niveau supérieur, sur lequel elle s'appuie.

L'imbrication des différentes couches de votre architecture IoT rend les choses plus rationalisées et permet un contrôle facile des données. Si vous choisissez d'avoir la couche métier, ce que la plupart des entreprises feront probablement, assurez-vous qu'elle est connectée aux API nécessaires.

Couche Edge et Fog Computing

Cette couche de l'architecture IoT est nécessaire lorsque votre entreprise prend de l'ampleur, ce qui entraîne une latence élevée, ralentissant le traitement des données et les réponses. Les appareils dotés de capacités Edge envoient des paquets de données pour un traitement rapide et efficace. Ceux-ci sont livrés à des nœuds proches dans le système, réduisant ainsi considérablement la latence.

Les appareils compatibles Edge dans une architecture IoT peuvent également envoyer automatiquement des rapports en cas d'anomalie, ainsi qu'arrêter les processus qui semblent dérailler le système. De plus, les appareils IoT dotés de capacités Edge sont hautement compatibles, ce qui facilite la croissance de l'écosystème de votre entreprise.

Couche de sécurité

Cet aspect de l'architecture IoT consiste à assurer la sécurité de votre entreprise et de vos données, ce qui signifie utiliser plusieurs outils pour renforcer la sécurité. Par exemple, vous pouvez utiliser à la fois le chiffrement asymétrique et symétrique, le premier étant réservé aux données les plus sensibles.

Votre plan de sécurité doit également impliquer diverses approches pour tout, des appareils eux-mêmes à l'environnement cloud et à la connexion entre eux. Des éléments comme l'implémentation du protocole TLS sont désormais standard, par exemple.

Il existe deux approches typiques de l'architecture IoT les plus couramment observées dans les entreprises. Nous les examinerons toutes les deux et offrirons une perspective sur chacune afin que vous puissiez choisir celle qui convient le mieux à vos opérations.

Comprendre l'architecture IoT à trois couches : structure et défis de sécurité

C'est peut-être l'approche la plus simple de l'architecture IoT qui fonctionne encore. Elle est composée de trois couches principales, qui sont :

Cela signifie que vous utilisez uniquement vos appareils IoT, les protocoles qui les connectent et les applications qui contrôlent les appareils. C'est un système simple, ce qui est sa principale force : vous pouvez le configurer et le maintenir avec une relative facilité, en dépensant moins de temps et d'argent pour l'architecture.

Cependant, la simplicité signifie également qu'il lui manque une puissance analytique précieuse et qu'il ne se prête pas très bien à la mise à l'échelle. Cela fait de ce modèle un bon choix initial. Pourtant, il doit être étendu à mesure que votre entreprise grandit et atteint de nouveaux sommets. Il lui manque également les couches supplémentaires de sécurité et de edge computing, ce qui le rend moins sûr à utiliser et susceptible de ralentir les opérations.

Explorer l'architecture IoT à cinq couches et ses avantages

L'architecture IoT à cinq couches offre un peu plus de flexibilité, et vous pouvez décider vous-même quelles deux couches viendront étendre l'architecture à trois couches, plus éparse. Nous suggérons généralement d'ajouter la sécurité et le traitement des données, bien que certaines entreprises optent plutôt pour une couche métier.

Cela est généralement fait lorsqu'une entreprise cherche à optimiser ses opérations et espère que les informations supplémentaires provenant des couches de traitement et métier fourniront justement cela. Une telle approche n'est pas mauvaise, d'autant plus que vous pouvez l'utiliser pour définir votre cap, puis vous concentrer sur la sécurité.

En général, lorsqu'il s'agit d'architecture IoT et de couches supplémentaires, vous devez faire une estimation des coûts par rapport à la valeur pour chaque nouvelle couche que vous souhaitez ajouter. En conséquence, vous constaterez généralement que trop de couches créent des rendements décroissants. Tandis qu'une structure à cinq couches offre suffisamment d'avantages sans trop compliquer l'architecture, ce qui en fait un choix assez solide.

La grande variété de configurations IoT et la vaste gamme d'appareils disponibles sur le marché les rendent applicables dans de nombreux cas différents. Cette section se concentrera sur la façon dont l'IoT peut transformer diverses niches et apporter de la valeur en retour de vos efforts.

Villes intelligentes et IoT

Construire une architecture IoT à l'échelle d'une ville peut être un défi, mais c'est un projet très gratifiant qui profite à tous les résidents. Par exemple, des feux de signalisation intelligents peuvent être configurés pour mesurer les données des capteurs de trafic afin de changer leur lumière plus efficacement, éliminant ainsi les embouteillages. Alternativement, les entreprises de gestion des déchets peuvent utiliser des capteurs pour déterminer quand les collectes doivent avoir lieu. En conséquence, les villes dans leur ensemble fonctionnent plus optimalement et offrent de meilleurs services.

Santé et IoT

L'architecture IoT médicale implique généralement des appareils tels que des dispositifs portables pour recueillir les données des patients et des machines d'assistance à la vie qui ajustent automatiquement leurs performances à l'utilisateur. Les cas d'utilisation principaux sont axés sur l'accessibilité et la précision des soins à distance, ainsi que sur l'adaptation des services aux patients.

Agriculture et IoT

Dans le domaine agricole, l'utilisation de l'architecture IoT et de l'IA peut aider à évaluer l'état du sol, à lutter contre l'érosion et à surveiller les cultures. En conséquence, les agriculteurs peuvent s'assurer que leur récolte ne échouera pas, détecter les microbes dangereux et améliorer la qualité globale de leurs cultures.

IoT industriel et fabrication

L'espace le plus typique pour l'architecture IoT est peut-être le monde de la fabrication, car les chaînes d'assemblage automatisées et les systèmes de commande reposent sur des capteurs et des appareils intelligents. Ces éléments, ainsi que l'analyse alimentée par l'IoT et les commandes à distance, rendent le travail industriel plus efficace.

Maisons intelligentes et IoT

Le monde actuel soucieux du climat encourage l'utilisation de l'architecture IoT dans les maisons intelligentes pour l'efficacité énergétique, minimisant l'impact environnemental d'un foyer. En plus de cela, les appareils IoT peuvent permettre des commandes à distance pour l'éclairage, les systèmes de divertissement et les appareils électroménagers. De plus, les assistants vocaux sont désormais assez courants.

Construire l'architecture IoT parfaite est plus facile lorsque vous utilisez une plateforme fiable et éprouvée pour renforcer votre système. Voici quelques conseils pour choisir une plateforme adaptée à vos besoins.

Aperçu des plateformes IoT populaires

Les plateformes les plus couramment utilisées pour l'architecture IoT sont également celles que la plupart des entreprises connaissent grâce à leur travail avec les environnements cloud. Cela signifie que les principaux acteurs sont :

Ces géants de la technologie offrent leurs services comme AWS IoT Analytics ou Azure IoT Edge, renforcés par les ressources considérables dont ils disposent et des technologies de pointe. Cependant, ce ne sont pas les seules options dont vous disposez, car il existe des plateformes moins connues, telles que Particle et ThingWorx IIoT.

Ces dernières plateformes sont remarquables pour répondre à des cas d'utilisation plus spécifiques, Particle se concentrant sur le edge computing, ce qui est excellent pour les entreprises à croissance rapide. Pendant ce temps, ThingWorx fournit des services aux entreprises industrielles spécialisées dans la fabrication d'appareils IoT.

Facteurs clés à considérer lors du choix d'une plateforme

La principale chose qui devrait définir votre choix est le but de votre architecture IoT. Nous avons déjà souligné que ThingWorx est adapté aux entreprises manufacturières, mais ce n'est pas tout. Selon l'échelle de vos opérations et le secteur d'activité, vous voudrez peut-être opter pour une plateforme offrant des capacités de mise à l'échelle substantielles ou des outils conçus pour, disons, le matériel médical.

Il est également crucial de penser à la sécurité, pour laquelle les grandes plateformes auront probablement un avantage sur les plus petites. De même, la plupart des entreprises voudront une certaine flexibilité de la plateforme de leur choix. Des éléments comme les widgets personnalisés peuvent aider à mettre en place des pipelines efficaces et à adapter le service à des appareils inhabituels, y compris les anciens.

Les prévisions actuelles concernant les nouvelles tendances en architecture IoT incluent, bien sûr, l'inévitable avènement de la 6G. Certaines recherches suggèrent que les réseaux IoT pourront atteindre n'importe quel endroit d'ici 2030, bien que cela puisse être une vision quelque peu optimiste. Néanmoins, la connexion transparente et à faible latence que la 6G peut fournir sera certainement un atout majeur.

Un autre développement passionnant qui devrait changer l'avenir de l'IoT est celui des surfaces intelligentes reconfigurables (RIS). Celles-ci agissent comme des antennes de transmission de haute qualité, assurant une connexion stable entre les appareils même lorsqu'ils se déplacent à grande vitesse ou entrent dans des zones à faible couverture.

Enfin, la généralisation de la disponibilité des réseaux intégrés satellites et aériens (SAIN) signifie que l'architecture pourrait bientôt subir des changements significatifs. L'utilisation de satellites pour maintenir le signal élimine le besoin de nombreuses configurations complexes de la couche de transport, réduisant ainsi le coût de l'architecture.

Depuis quelques années, le WiFi est essentiel pour quiconque recherche une architecture IoT fiable et sécurisée, car l'utilisation de la 5G publique signifiait en fait troquer la sécurité des données contre la vitesse. Cependant, les récentes améliorations de l'URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) ont considérablement changé la donne.

La capacité de mettre en place un réseau 5G privé sans encourir de coûts significatifs ni faire face à un déploiement trop complexe en fait un choix viable pour la communication IoT. Cela augmente considérablement votre couverture Internet et l'accélère tout en maintenant une faible latence. Pour l'instant, ce n'est peut-être pas encore entièrement omniprésent, mais de tels avantages ne manqueront pas de faire de la 5G privée un standard.

Ceci conclut notre guide sur la structure IoT et comment l'implémenter efficacement, ainsi que quelques-unes de nos observations sur son applicabilité dans divers secteurs. Fort de ces connaissances, vous devriez être en mesure de trouver la bonne approche pour intégrer cette technologie dans votre entreprise. Cependant, nous sommes toujours ouverts à fournir un peu plus d'aide à ceux qui le souhaitent.

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