Qu’est-ce qu’un réseau maillé IoT ? Et comment vous pouvez en tirer parti
Les réseaux maillés changent la façon dont les appareils IoT sont connectés. Trouvez ici tout ce que vous devez savoir et voyez si c'est une bonne solution pour vous.
Qu'est-ce qu'un réseau maillé ?
Un réseau Mesh IoT est une topologie de réseau local dans laquelle les appareils sont connectés directement de manière non hiérarchique pour acheminer les données à travers le réseau. Les appareils d'un réseau maillé communiquent selon un protocole prédéfini qui permet à chaque appareil de participer à la transmission des données sur le réseau.
» ESSAI GRATUIT : lancez votre application IoT sur le marché en moins de 30 jours avec Dashboards IoT Drag-n-Drop Ubidots
Les réseaux maillés sont généralement, mais pas toujours, utilisés pour les applications IoT telles que l'automatisation industrielle et les compteurs intelligents. Tous les appareils d'une topologie maillée fonctionnent ensemble pour distribuer les données entre les différents composants du réseau.
Principaux composants du réseau maillé IoT
Il existe trois composants principaux dans un réseau maillé IoT : la gateway , le répéteur et les points de terminaison.
Gateway
Gateway sont des appareils qui connectent le réseau maillé à Internet. Gateway permettent aux nœuds du réseau de se connecter et d'interagir avec des systèmes extérieurs au réseau lui-même.
Répéteurs
Les répéteurs capturent les données sur le réseau et les réitèrent aux points finaux. Ils jouent un rôle essentiel dans tout réseau maillé car ils permettent à chaque nœud de recevoir des messages, quelle que soit la distance qui le sépare de la gateway . Pour cette raison, les répéteurs de chaque topologie de réseau sont conçus pour se réveiller à tout moment.
Points de terminaison
Les points de terminaison sont des appareils qui reçoivent des données des répéteurs. Ils n'ont pas besoin d'être en réseau avec d'autres éléments d'un réseau maillé et peuvent donc rester passifs s'ils ne sont pas utilisés.
Les infrastructures maillées fonctionnent sur un certain nombre de protocoles pour transmettre des données. Vous trouverez ci-dessous les plus courants.
Protocoles de réseau maillé IoT
Wirepas est un protocole réseau dans lequel tous les appareils d'un réseau peuvent acheminer les données localement et de manière homogène en fonction des circonstances radio actuelles. Ce protocole permet de connecter un nombre illimité d'appareils compatibles Wirepas sur un seul réseau.
Une architecture de réseau Wirepas typique est entièrement décentralisée. Il fonctionne efficacement pour les applications IoT nécessitant une faible consommation d’énergie. Il peut fonctionner sur les technologies radio LPWA standard, telles que Bluetooth Low Energy, en plus de plusieurs applications System on Chip (SOC).
Le site Wirepas propose un annuaire complet des produits partenaires , dont certains de nos partenaires, Rigado .
Topologie maillée Zigbee
Zigbee permet la transmission de données longue distance sur des appareils interconnectés compatibles Zigbee. Cette topologie de réseau comprend trois types de nœuds : les coordinateurs, les routeurs et les périphériques finaux. Un seul coordinateur forme le réseau et y achemine le trafic. Un routeur Zigbee joue le rôle de nœud intermédiaire qui relaie les données des autres appareils du réseau. Les routeurs peuvent également être des périphériques finaux et ils ne passent jamais en mode veille.
Les périphériques finaux communiquent soit avec le coordinateur, soit avec les routeurs . Les appareils finaux sur un réseau Zigbee ont la capacité d'activer le mode veille, ce qui en fait des appareils très économes en énergie. Sur un réseau Zigbee, chaque coordinateur ou routeur peut alimenter jusqu'à 20 appareils finaux.
Le protocole Zigbee permet l'interopérabilité entre de nombreux fournisseurs commerciaux. DIGI est un bon exemple de fournisseur de chipset Zigbee , intégré à de nombreux IoT que vous avez probablement utilisés ou envisagez d'utiliser.
Réseau maillé de threads Google
Thread de Google est un protocole qui connecte les appareils de manière transparente sans aucun point de défaillance. Si un seul appareil n'est pas disponible, les réseaux Thread se reconfigurent automatiquement. Le protocole réseau a été conçu pour connecter universellement les appareils de la maison intelligente.
Ce qui distingue Thread des autres protocoles comme Zigbee et Z-Wave, c'est que ses réseaux n'ont pas besoin d'un périphérique hub. La technologie ouverte, indépendante du fournisseur et interopérable fonctionne sur des normes ouvertes comme IPv6 et une fondation 6LoWPAN.
Même si Thread a pris de l'ampleur auprès de plusieurs fabricants, un rapide coup d'œil à leurs produits certifiés montre qu'il est plutôt axé sur l'électronique grand public, avec très peu de cas d'utilisation commerciale – et non industrielle.
Cela étant dit, vous rencontrerez rarement le besoin d’utiliser Thread dans une gateway ou un appareil industriel.
Maillage Bluetooth
Le réseau maillé Bluetooth Low Energy est un protocole qui utilise la méthode d'inondation. Comme son nom l’indique, la technologie est conçue pour les réseaux maillés sans fil de faible puissance qui transmettent un volume élevé de trafic de données multicast. Pour ce faire, il désigne certains appareils du réseau comme relais.
Les appareils sur un réseau Bluetooth Low Energy communiquent à l'aide de messages qui peuvent être relayés sur jusqu'à 127 sauts sur un mécanisme de publication/abonnement.
Contrairement à d'autres technologies de réseau maillé sans fil à faible consommation, le maillage Bluetooth est une solution complète qui définit tout, depuis la couche radio physique de bas niveau jusqu'à la couche d'application de haut niveau :
Même si le BLE est très populaire dans le secteur de l'électronique grand public (nous avons tous des téléphones compatibles Bluetooth dans notre poche, n'est-ce pas ?), certains fournisseurs IoT Minew , Rigado et EnOcean des capteurs IoT à faible consommation et peu coûteux. nœuds.
Avantages de l'utilisation des réseaux maillés
Les réseaux maillés offrent de nombreux avantages que l’on ne retrouve pas dans d’autres topologies de réseau. Quelques-uns d’entre eux sont répertoriés ci-dessous :
Véritable sans fil
Les réseaux maillés transmettent des messages en utilisant la technique d'inondation ou de routage. L'inondation garantit que les données sont envoyées via tous les liens sortants, à l'exception de ceux qui apportent les mêmes données. C’est ainsi que le réseau est « inondé » d’informations.
Avec le routage, les données se déplacent autour de différents nœuds du réseau avant d'arriver à leur destination finale. Cela permet à chaque nœud du réseau d'acheminer les données via un chemin approprié en fonction du niveau de vitesse et de sécurité disponible.
Entretien efficace
Les réseaux maillés sont faciles à installer et à entretenir. Vous n'avez pas besoin d'effectuer de configuration préalable de nouveaux capteurs. Chaque nœud ajouté peut se calibrer et se connecter automatiquement au réseau.
Lorsque vous connectez physiquement un nœud sans fil à une connexion réseau, par exemple un routeur, les nœuds réseau les plus proches sont connectés à Internet. Ce processus est répété pour les autres nœuds jusqu'à ce que l'ensemble du réseau soit connecté.
Avec un tel mécanisme, beaucoup de temps et d’argent sont économisés dans la maintenance du réseau.
Gamme étendue de connectivité
Si votre projet IoT ne peut pas fonctionner avec des méthodes de connectivité telles que Wi-Fi et Bluetooth, un réseau maillé peut prendre en charge et étendre sa portée sans fil.
Les signaux sans fil traditionnels perdent de leur puissance à mesure que vous vous éloignez du routeur ou de la source. En revanche, les réseaux maillés reposent sur plusieurs signaux répartis dans l’ensemble du système.
Étant donné que tous les nœuds du réseau sont connectés au système, le nœud ayant la connexion la plus solide et la plus sécurisée est utilisé. Cela permet aux autres nœuds de dormir. De plus, si un nœud tombe en panne, cela n’affecte pas le reste du système.
Les réseaux maillés offrent donc une couverture plus large aux systèmes qui ne peuvent pas prendre en charge une connectivité telle que le Wi-Fi ou qui sont situés dans des endroits qui ne les prennent pas en charge.
Algorithmes d'auto-guérison
Une caractéristique importante de la méthode de routage est que les algorithmes ont des capacités d'auto-guérison . Cela signifie que le réseau se reconfigure si un chemin se rompt.
Par exemple, Shortest Path Bridging implique des algorithmes qui choisissent rapidement le chemin le plus court pour la transmission des données lorsque l'un des nœuds perd la connexion. Ainsi, l’ensemble du réseau reste stable car les algorithmes utilisent toujours les seuls nœuds disponibles.
En revanche, le système doit utiliser ses ressources pour identifier le nœud cassé , un processus qui prend du temps.
Défis auxquels vous serez confronté lors de la construction d’un réseau maillé et moyens de les surmonter
Même si l'objectif des protocoles mentionnés ci-dessus est d'abstraire autant de complexité que possible, il existe encore quelques obstacles que vous pouvez rencontrer lors de la construction d'un réseau maillé IoT :
1. Haute intelligence des nœuds
Les réseaux maillés sont conçus pour être très efficaces. Idéalement, vous devez trouver un moyen d'obtenir des rapports de performances de nœuds individuels. En plus de cela, il peut être difficile de demander à chaque nœud de collecter des informations sur les nœuds voisins, de comprendre comment construire la route et de modifier la route si un nœud ne répond pas.
2. Équilibrage de charge
Les performances du réseau diminuent généralement si un volume élevé de données transite par un itinéraire important. Pour résoudre ce problème, vous devez investir du temps dans l’équilibrage de charge. L'équilibrage de charge optimisera le temps de réponse et répartira la charge sur vos nœuds.
3. Gestion des itinéraires
Lorsque vous utilisez un réseau maillé, vous devez constamment mettre à jour les routes sur lesquelles les données sont envoyées. En effet, les nœuds peuvent se connecter et se déconnecter du réseau sans avertissement. De plus, vous devrez peut-être renvoyer les données au cas où elles n'arriveraient pas à la gateway IoT .
Un réseau maillé doit également avoir la capacité de rompre les itinéraires existants si aucune gateway IoT n'est disponible. Si cela ne se produit pas, beaucoup d’énergie sera gaspillée lorsque les appareils connectés continueront à envoyer des données sans utilisation particulière.
4. Consommation d'énergie
Si vous souhaitez entretenir correctement un réseau maillé, vous avez besoin d'un processeur sur mesure pouvant embarquer le logiciel qui exécute les nœuds du réseau maillé et la logique de la méthode d'accès aux canaux.
Le processeur idéal doit être efficace tout en étant économe en énergie. C'est un peu un obstacle car il n'existe pas de norme générale pour les communications sur les réseaux maillés.
Un réseau maillé est-il une bonne solution pour votre entreprise ?
Un réseau maillé est une excellente solution réseau pour votre entreprise. Les applications sont diverses et visent toutes l’efficacité de la connectivité.
Par exemple, les équipements médicaux peuvent bénéficier massivement des réseaux maillés. Les algorithmes d’auto-réparation peuvent identifier rapidement un dispositif médical défectueux, le reconnecter automatiquement et ainsi éviter une panne massive du réseau.
Si votre entreprise dépend fortement de la connectivité, obtenir un réseau maillé est une évidence. En plus de vous offrir un moyen efficace de gérer votre réseau, la topologie garantit que vous n'aurez pas de temps d'arrêt causé par un ordinateur ou un capteur déconnecté.
Publié initialement le 13 octobre 2021
Foire aux questions
LoRaWAN est-il un réseau maillé ?
LoRaWAN fonctionne traditionnellement sur une topologie de réseau en étoile. C'est là que les nœuds finaux transmettent les données à un serveur central via une ou plusieurs gateway . Dans un réseau LoRaWAN, tous les appareils sont asynchrones et transmettent des données uniquement lorsqu'elles sont disponibles.
Cependant, si vous souhaitez renforcer la sécurité et la portée d'un réseau LoRaWAN, vous pouvez le reconfigurer en réseau maillé.
Qu'est-ce qu'un réseau IoT ?
L'Internet des objets ( IoT ) est un réseau interconnecté d'objets du quotidien qui envoient et reçoivent des données sans fil via Internet à l'aide de capteurs, de logiciels spécialisés et de technologies dédiées. Alors que la plupart d'entre eux « parlent » avec les autres appareils via des modes sans fil tels que LTE, Bluetooth et Wi-Fi, certains des appareils immobiles utilisent également la communication Ethernet.
Le maillage est-il meilleur que le Wi-Fi ?
Grâce à la manière dont les appareils sont connectés sur un réseau maillé, vous obtiendrez de meilleures performances et moins de goulots d'étranglement réseau que sur le Wi-Fi. La connectivité maillée offre des vitesses plus rapides, une meilleure fiabilité et une plus grande couverture sans fil de votre maison que le Wi-Fi conventionnel.
Qu'est-ce qu'une gateway maillée ?
Il s'agit d'un appareil qui connecte le réseau maillé à l'Internet mondial.
