Pourquoi un réseau maillé pour l’Internet des objets ?

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Pourquoi un réseau maillé pour l’Internet des objets ?


Le réseau maillé est un moyen d’ajouter une portée illimitée à vos systèmes IoT. En exécutant le réseau maillé sur les bandes de fréquences inférieures au GHz, vous évitez toutes les interférences du WiFi et du Bluetooth.

Chez Thingsquare, nous utilisons un réseau maillé IPv6 sous-GHz avec tous nos projets clients.

Aujourd’hui, nous examinons les avantages de l’utilisation d’un réseau maillé sub-GHz pour l’Internet des objets et comment nous le faisons dans la plate-forme Thingsquare IoT.

Mais d’abord, qu’est-ce qu’un réseau maillé en premier lieu ?

Qu’est-ce que le maillage sub-GHz ?

Le réseau maillé est un moyen de créer un réseau sans fil où les appareils du réseau s’entraident pour envoyer des messages. Si un appareil est loin, les autres l’aideront en relayant ses messages.

Dans un réseau maillé, il existe de nombreux chemins pour traverser le réseau. Si une voie échoue, une autre voie est prête à prendre le relais.

C’est ce qu’on appelle le réseau maillé car les appareils du réseau créent un réseau avec des connexions entre tous les nœuds du réseau, tout comme une clôture en maille.

Un réseau sub-GHz fonctionne sur une fréquence sans fil inférieure à 1 GHz. Ceci est différent des réseaux WiFi et Bluetooth, qui utilisent tous deux la même bande de fréquence de 2,4 GHz.

Sur la bande sub-GHz, il n’y a pas d’interférences provenant du WiFi et du Bluetooth, ce qui signifie des performances accrues.

Pourquoi un maillage sous-GHz ?

Il existe de nombreuses raisons d’utiliser un réseau maillé sub-GHz, par rapport aux alternatives :

  • Il n’y a pas de limite de portée : ajoutez simplement plus d’appareils pour étendre le réseau
  • Il n’y a pas de frais par message
  • Le réseau est difficile à casser
  • Vous évitez les interférences du WiFi et du Bluetooth.

Les alternatives les plus courantes aux réseaux maillés sub-GHz sont les technologies sub-GHz non maillées comme LoRa, Sigfox et NB-IoT et les technologies de réseau maillé 2,4 GHz basées sur WiFi, Bluetooth Low-Energy (BLE) et Thread. Ces technologies manquent soit de support du maillage, soit souffrent d’interférences sur la bande 2,4 GHz.

Examinons les avantages du maillage sous-GHz.

Avantage 1 : Portée illimitée

Avec un réseau maillé, vous pouvez étendre la portée presque indéfiniment, simplement en ajoutant plus de nœuds au réseau.

Comme vous pouvez l’imaginer, cela est utile dans des scénarios extérieurs à grande échelle tels que l’éclairage public, l’agriculture ou les villes intelligentes.

Et il est en fait encore plus utile dans les configurations intérieures, car les réseaux sans fil intérieurs sont souvent entravés par sa portée limitée. Les portes et les murs réduiront la force du signal sans fil. Mais le réseau maillé n’a pas besoin d’une force de signal très forte, car les appareils s’entraident.

Avantage 2 : aucun coût par message

De nombreux systèmes sub-GHz longue portée comme LoRa et Sigfox utilisent le modèle d’abonnement téléphonique traditionnel, où vous payez un abonnement pour chaque appareil ou pour chaque message.

Avec de tels modèles, chaque message envoyé coûte de l’argent réel. Cela rend difficile la prévision du coût dans le temps.

Un réseau maillé n’a pas de coût pour chaque message. Au lieu de cela, vous connectez simplement le réseau maillé à Internet et payez pour une connexion Internet régulière.

Avantage 3: C’est l’auto-guérison

En raison de la façon dont les réseaux maillés sont formés, ils sont très sûrs. Si un nœud échoue, un autre nœud peut prendre sa place dans le maillage.

si le réseau maillé remarque qu’une certaine zone du réseau commence à mal fonctionner, le réseau basculera automatiquement vers une autre partie du réseau. Le réseau de performance s’améliorera même au fil du temps, à mesure que le réseau apprend les meilleurs chemins.

Avantage 4 : vous évitez les interférences WiFi

Aujourd’hui, le WiFi est partout. Surtout dans les zones où il y a beaucoup de monde. Et le WiFi provoque des interférences.

Étant donné que la mise en réseau sub-GHz utilise une fréquence sans fil inférieure (915 MHz ou 868 MHz, selon le pays), il n’y a pas d’interférence du WiFi.

Et parce que les réglementations pour les bandes de fréquences inférieures au GHz exigent que les appareils fonctionnent bien les uns avec les autres, il y a également très peu d’interférences avec d’autres appareils.


Étant donné que les réglementations pour les bandes de fréquences inférieures au GHz exigent que les appareils fonctionnent bien les uns avec les autres, il y a très peu d’interférences avec d’autres appareils

Maillage Thingsquare IoT sous-GHz

La plate-forme Thingsquare IoT utilise un réseau sub-GHz pour la communication entre les nœuds sans fil. Conçu pour être évolutif, le système utilise des protocoles IPv6 standard qui n’ont aucune limitation en termes de taille de réseau. Nous avons géré avec succès des réseaux de milliers de nœuds dans chaque réseau.

  • Séparation du réseau
  • Des protocoles à l’épreuve du temps
  • Redondance
  • Fonctionnement à faible consommation

La séparation du réseau améliore l’évolutivité

En théorie, un seul réseau maillé peut prendre en charge un nombre illimité de nœuds. En pratique, cependant, le débit de données d’application requis limitera le nombre de nœuds dans chaque réseau.

En règle générale, nous recommandons de dimensionner chaque réseau de manière à ce que le point d’accès ne reçoive pas plus d’un message par seconde en moyenne. Cela signifie qu’un système où chaque nœud rapporte des données toutes les minutes ne devrait pas avoir plus de 60 nœuds dans chaque réseau.

Pour prendre en charge des débits de données plus élevés, le maillage Thingsquare IoT prend en charge plusieurs réseaux fonctionnant au même emplacement physique.

Les réseaux sont séparés de deux manières. Premièrement, chaque réseau a un programme de saut de chaîne distinct, ce qui signifie qu’ils seront pour la plupart physiquement incapables de s’entendre. Deuxièmement, chaque réseau possède des clés de chiffrement distinctes à l’échelle du réseau. Cela signifie que dans le cas où deux réseaux seraient sur la même fréquence, ils ne seront pas confondus par les messages de l’autre.

Protocoles à l’épreuve du temps

Le système maillé Thingsquare IoT est conçu sur la suite standard de protocole Internet de nouvelle génération, IPv6. Ces protocoles ont évolué sur une longue période de temps et ont été éprouvés au combat et durcis au fil du temps.

Le maillage Thingsquare IoT utilise la pile de protocoles IPv6 :

  • IPv6 : la dernière génération du protocole Internet (IP), avec une compression d’en-tête 6lowpan pour réduire les frais généraux
  • RPL routage de maillage : le protocole standard de l’IETF pour la construction et la maintenance de la structure du maillage

Le maillage se connecte à Internet via un ou plusieurs points d’accès. Ces points d’accès connectent le réseau IPv6 à l’intérieur du maillage au réseau IPv4 sur Internet. Les points d’accès autorisent uniquement les connexions cryptées sortantes à partir du maillage. Toute communication avec le monde extérieur utilise TLS protocoles de sécurité standards.

Redondance

Par mesure de sécurité, le maillage Thingsquare IoT assure la redondance de plusieurs manières :

  • Le maillage fournit plusieurs routes à travers le réseau, au cas où quelque chose se produirait
  • Il est possible de déployer plusieurs points d’accès dans chaque mesh
  • Pour augmenter encore la redondance, nous vous recommandons de déployer plusieurs réseaux maillés, avec plusieurs points d’accès, sur le même déploiement

La redondance est cruciale en particulier dans les opérations à grande échelle, en raison de la loi des grands nombres. Avec suffisamment d’appareils, des événements improbables deviennent probables.

Fonctionnement de la batterie

Nous utilisons une combinaison unique de techniques qui permettent aux appareils de fonctionner dans une gamme de modes de fonctionnement :

  • Haute performance: Les appareils en mode haute performance n’éteignent jamais leurs radios et sont donc toujours accessibles, mais doivent être connectés à une source d’alimentation. Ce mode est utile pour les systèmes tels que les lampadaires, où tous les appareils sont toujours sous tension.
  • Sensible: En mode réactif, les appareils dorment 95 % du temps, mais se réveillent 8 fois par seconde pour communiquer. Cela permet aux appareils de fonctionner sur piles, tout en participant au maillage.
  • Durée de vie: Les appareils en mode durée de vie dorment 99 % du temps ou plus et ne participent pas au maillage. Ceci est utilisé pour les appareils fonctionnant sur de très petites batteries, telles que les piles boutons, ou qui sont alimentés par des cellules solaires.

Cette gamme de modes de fonctionnement nous permet d’exploiter des réseaux maillés où les appareils sont alimentés par des piles boutons et même des cellules solaires.

Conclusion

Le réseau maillé sub-GHz est une technologie cruciale pour de nombreux systèmes IoT. Le réseau maillé apporte stabilité, longue portée et fonctionnement sécurisé aux réseaux IoT. La bande de fréquence inférieure au GHz évite complètement les interférences du WiFi et du Bluetooth, améliorant encore les performances.

La plate-forme Thingsquare IoT utilise une technologie de maillage sub-GHz évolutive et évolutive, basée sur la pile de protocoles IPv6. Cela nous permet de déployer et d’exécuter rapidement des applications à grande échelle et des projets clients dans diverses situations.

Vous souhaitez savoir comment le réseau maillé sub-GHz peut vous aider à atteindre vos propres objectifs IoT ? Contactez-nous et nous nous ferons un plaisir de planifier une démo !