Qu'est-ce qu'un réseau maillé IoT et comment l'exploiter ?
Les réseaux maillés révolutionnent la connexion des IoT connectés. Découvrez ici tout ce qu'il faut savoir et voyez si cette solution vous convient.
Qu'est-ce qu'un réseau maillé ?
Un réseau IoT maillé est une topologie de réseau local où les appareils sont connectés directement, de manière non hiérarchique, pour acheminer les données sur 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.
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Les réseaux maillés sont généralement, mais pas toujours, utilisés pour des applications IoT telles que l'automatisation industrielle et le comptage intelligent. Tous les dispositifs d'une topologie maillée fonctionnent ensemble pour distribuer les données entre les différents composants du réseau.
Composants principaux d'un réseau IoT Mesh
Un réseau IoT Mesh comprend trois composants principaux : la gateway, le répéteur et les points d’extrémité.
Gateway
Gatewaysont des dispositifs qui connectent le réseau maillé à Internet. Gatewaypermettent aux nœuds du réseau de se connecter et d'interagir avec des systèmes situés en dehors du réseau lui-même.
Répéteurs
Les répéteurs captent les données du réseau et les redistribuent aux points d'extrémité. Ils jouent un rôle essentiel dans tout réseau maillé, car ils permettent à chaque nœud de recevoir des messages, quelle que soit sa distance de la gateway. C'est pourquoi, dans toute topologie de réseau, les répéteurs sont conçus pour être actifs en permanence.
Points d'extrémité
Les terminaux sont des appareils qui reçoivent des données des répéteurs. Ils n'ont pas besoin de se connecter aux autres éléments d'un réseau maillé et peuvent donc rester inactifs s'ils ne sont pas utilisés.
Les infrastructures de réseaux maillés utilisent plusieurs protocoles pour la transmission des données. Voici les plus courants.
Protocoles de réseau maillé IoT
Wirepas est un protocole réseau permettant à tous les appareils d'un réseau d'acheminer les données localement et de manière homogène en fonction des conditions radio. Ce protocole autorise la connexion d'un nombre illimité d'appareils compatibles Wirepas sur un même réseau.
L'architecture typique d'un réseau Wirepas est entièrement décentralisée. Elle est particulièrement efficace pour les applications IoT à faible consommation. Elle peut fonctionner avec les technologies radio LPWA standard, telles que Bluetooth Low Energy, ainsi qu'avec plusieurs applications système sur puce (SoC)
Le site web de Wirepas propose un répertoire complet des produits partenaires , y compris certains de nos partenaires, comme Rigado .
Topologie de réseau maillé Zigbee
Zigbee permet la transmission de données longue distance via des appareils compatibles Zigbee interconnectés. Cette topologie de réseau comprend trois types de nœuds : les coordinateurs, les routeurs et les terminaux. Un coordinateur unique constitue le réseau et achemine le trafic. Un routeur Zigbee joue le rôle de nœud intermédiaire qui relaie les données provenant d'autres appareils du réseau. Les routeurs peuvent également être des terminaux et ne passent jamais en mode veille.
Les dispositifs finaux communiquent soit avec le coordinateur, soit avec les routeurs . Sur un réseau Zigbee, ces dispositifs peuvent activer le mode veille, ce qui leur confère une grande efficacité énergétique. Chaque coordinateur ou routeur d'un réseau Zigbee peut alimenter jusqu'à 20 dispositifs finaux.
Le protocole Zigbee permet l'interopérabilité entre de nombreux fournisseurs commerciaux. DIGI est un bon exemple de fournisseur de puces Zigbee , intégrées à de nombreux IoT que vous avez probablement déjà utilisés ou que vous prévoyez d'utiliser.
Réseau maillé Google Thread
Thread de Google est un protocole qui connecte les appareils de manière transparente, sans point de défaillance unique. Si un appareil est indisponible, le réseau Thread se reconfigure automatiquement. Ce protocole réseau a été conçu pour connecter universellement les appareils de la maison connectée.
Ce qui distingue Thread des autres protocoles comme Zigbee et Z-Wave, c'est que ses réseaux ne nécessitent pas de concentrateur. Cette technologie ouverte, indépendante des fournisseurs et interopérable repose sur des standards ouverts tels que l'IPv6 et l'architecture 6LoWPAN.
Bien que Thread ait gagné en popularité auprès de plusieurs fabricants, un rapide coup d'œil à ses produits certifiés montre qu'elle est plutôt axée sur l'électronique grand public, avec très peu d'applications commerciales — et non industrielles.
Cela étant dit, vous aurez rarement besoin d'utiliser Thread dans une gateway ou un appareil industriel.
Bluetooth Mesh
Le protocole Bluetooth Low Energy (BLUE) est un réseau maillé qui utilise la méthode de diffusion. Comme son nom l'indique, cette technologie est conçue pour les réseaux maillés sans fil basse consommation qui transmettent un volume important de données multicast. Elle y parvient en désignant certains appareils du réseau comme relais.
Les appareils d'un réseau Bluetooth Low Energy communiquent à l'aide de messages pouvant être relayés sur un maximum de 127 sauts selon un mécanisme de publication/abonnement.
Contrairement à d'autres technologies de réseau maillé sans fil basse consommation, Bluetooth Mesh est une solution complète et intégrée qui définit tout, de la couche radio physique de bas niveau à la couche application de haut niveau :
Bien que le BLE soit très répandu dans l'électronique grand public (nous avons tous des téléphones compatibles Bluetooth dans nos poches, n'est-ce pas ?), certains fournisseurs IoT Minew , Rigado et EnOcean ont exploité les capacités uniques du BLE pour proposer IoT .
Avantages de l'utilisation des réseaux maillés
Les réseaux maillés offrent de nombreux avantages qu'on ne retrouve pas dans d'autres topologies de réseau. En voici quelques-uns :
Véritable sans fil
Les réseaux maillés transmettent les messages par inondation ou routage. L'inondation garantit que les données sont envoyées par tous les liens sortants, à l'exception de ceux qui acheminent les mêmes données. C'est ainsi que le réseau est « inondé » d'informations.
Le routage permet aux données de transiter par différents nœuds du réseau avant d'atteindre leur destination finale. Chaque nœud peut ainsi acheminer les données par un chemin approprié en fonction du débit et du niveau de sécurité disponibles.
Maintenance efficace
Les réseaux maillés sont faciles à installer et à entretenir. Aucune configuration préalable des nouveaux capteurs n'est requise. Chaque nœud ajouté s'auto-calibre et se connecte automatiquement au réseau.
Lorsqu'un nœud sans fil est physiquement connecté à un réseau, par exemple un routeur, les nœuds du réseau les plus proches sont connectés à Internet. Ce processus se répète pour les autres nœuds jusqu'à ce que l'ensemble du réseau soit connecté.
Un tel mécanisme permet d'économiser beaucoup de temps et d'argent sur la maintenance du réseau.
Portée étendue de la connectivité
Si votre projet IoT ne peut pas fonctionner avec des méthodes de connectivité comme le Wi-Fi et le Bluetooth, un réseau maillé peut prendre en charge et étendre sa portée sans fil.
Les signaux sans fil traditionnels perdent en puissance à mesure qu'on s'éloigne du routeur ou de la source. À l'inverse, les réseaux maillés utilisent de multiples signaux répartis sur l'ensemble du réseau.
Comme tous les nœuds du réseau sont connectés au système, le nœud disposant de la connexion la plus robuste et la plus sécurisée est utilisé. Cela permet aux autres nœuds de rester inactifs. De plus, si un nœud tombe en panne, cela n'affecte pas le reste du système.
Les réseaux maillés offrent donc une couverture plus étendue aux systèmes qui ne peuvent pas prendre en charge la connectivité comme le Wi-Fi ou qui sont situés dans des endroits qui ne la prennent pas en charge.
Algorithmes d'auto-réparation
L'une des caractéristiques importantes de cette méthode de routage est que les algorithmes possèdent des capacités d'auto-réparation . Cela signifie que le réseau se reconfigure si un chemin est interrompu.
Par exemple, Shortest Path Bridging utilise des algorithmes qui choisissent rapidement le chemin le plus court pour la transmission des données lorsqu'un nœud perd sa connexion. Ainsi, le réseau reste stable car les algorithmes utilisent toujours les seuls nœuds disponibles.
En revanche, le système doit utiliser ses ressources pour identifier le nœud défectueux , un processus qui prend du temps.
Défis rencontrés 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, vous pourriez rencontrer quelques obstacles lors de la construction d'un réseau IoTmaillé :
1. Haute intelligence des nœuds
Les réseaux maillés sont conçus pour être extrêmement efficaces. Idéalement, il est nécessaire de trouver un moyen d'obtenir des rapports de performance de chaque nœud. De plus, il peut s'avérer complexe de faire en sorte que chaque nœud collecte des informations sur ses voisins, comprenne comment construire la route et la modifie si un nœud ne répond pas.
2. Équilibrage de charge
Les performances du réseau diminuent généralement lorsqu'un volume important de données transite par une route à fort trafic. Pour remédier à ce problème, il est nécessaire d'optimiser la répartition de charge. Celle-ci permet d'améliorer le temps de réponse et de répartir la charge entre les nœuds.
3. Gestion des itinéraires
Lors de l'exploitation d'un réseau maillé, il est impératif de mettre à jour en permanence les routes empruntées par les données. En effet, les nœuds peuvent se connecter et se déconnecter du réseau sans préavis. De plus, il peut s'avérer nécessaire de renvoyer les données si elles n'atteignent pas la gatewayIoT .
Un réseau maillé doit également pouvoir interrompre les routes existantes en l'absence gateway IoT . À défaut, une quantité importante d'énergie sera gaspillée lorsque les appareils connectés continueront d'envoyer des données inutiles.
4. Consommation électrique
Pour assurer la maintenance correcte d'un réseau maillé, il vous faut un processeur sur mesure capable d'exécuter le logiciel qui gère les nœuds du réseau maillé et la logique de méthode d'accès aux canaux.
Le processeur idéal doit être à la fois performant et économe en énergie. Cela représente un défi, car il n'existe pas de norme générale pour les communications en réseau maillé.
Un réseau maillé est-il une bonne solution pour votre entreprise ?
Un réseau maillé est une excellente solution pour votre entreprise. Ses applications sont diverses et visent toutes à optimiser la connectivité.
Par exemple, les équipements médicaux peuvent tirer un grand profit des réseaux maillés. Les algorithmes d'auto-réparation peuvent rapidement identifier un dispositif médical défectueux, le reconnecter automatiquement et ainsi éviter une panne généralisée du réseau.
Si votre activité repose fortement sur la connectivité, l'adoption d'un réseau maillé est une évidence. Outre une gestion efficace de votre réseau, sa topologie garantit l'absence d'interruptions de service dues à la déconnexion d'un ordinateur ou d'un capteur.
Publié initialement le 13 octobre 2021
Foire aux questions
LoRaWAN est-il un réseau maillé ?
Le réseau LoRaWAN fonctionne généralement selon une topologie en étoile. Dans ce type de réseau, les nœuds finaux transmettent leurs données à un serveur central via une ou plusieurs gateway. Tous les appareils d'un réseau LoRaWAN sont asynchrones et ne transmettent les données que lorsqu'elles sont disponibles.
Toutefois, 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 échangent des données sans fil via Internet grâce à des capteurs, des logiciels spécialisés et des technologies dédiées. Si la plupart communiquent entre eux par des moyens sans fil tels que la LTE, le Bluetooth et le Wi-Fi, certains objets fixes utilisent également la communication Ethernet.
Le réseau mesh est-il meilleur que le Wi-Fi ?
Grâce à la connexion des appareils sur un réseau maillé, vous bénéficierez de meilleures performances et de moins de goulots d'étranglement qu'avec le Wi-Fi. La connectivité maillée offre des débits plus rapides, une fiabilité accrue et une couverture sans fil plus étendue dans votre maison qu'un Wi-Fi classique.
Qu'est-ce qu'une gatewaymesh ?
Il s'agit d'un appareil qui connecte le réseau maillé à Internet.
