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KNX IoT : 2e partie – les avantages de Thread

Dans le deuxième article de cette série sur KNX IoT, Bruno Johnson explique quels avantages KNX et le protocole Thread sans fil apportent à l’automatisation des bâtiments commerciaux.

La 1re partie de cette série sur KNX IoT a illustré le fait que le développement de services numériques à partir d’applications se trouvant sur le cloud nécessite des connexions réseau basées sur le protocole Internet (IP) vers les appareils périphériques agissant comme interface client. J’ai souligné que l’automatisation des bâtiments commerciaux des entreprises de toutes formes et de toutes tailles réclame des solutions IoT sans fil, et que l’Association KNX a répondu à ce besoin en proposant l’API KNX IoT Point (KNX IoT), un nouvel ajout à la suite KNX de support de transmission physique. Ce support de transmission – IPv6 – assure la pérennité de KNX, car il peut être utilisé avec des équipements informatiques et tous les transports physiques IP courants.

La possibilité de développer des services numériques à partir d’applications basées sur le cloud nécessite des connexions réseau basées sur le protocole Internet (IP) vers les périphériques agissant comme interface client

L’API KNX IoT Point est une pile logicielle en code ouvert basée sur la norme sans fil robuste et éprouvée Thread Mesh LPWAN, qui a été étendue par l’ajout d’une sécurité de niveau bancaire et tout ce qui est nécessaire pour être un produit parfait adapté au marché des utilisateurs KNX.

La 2e partie examine donc ce qu’est Thread, quels sont les avantages de son utilisation et comment il fonctionne avec KNX.

Qu’est-ce que Thread ?

Thread est un protocole de couche réseau maillé sans fil et à basse consommation, basé sur IPv6. Thread permet des communications directes d’appareil à appareil, et d’appareil à cloud, basées sur IP. Il relie de manière fiable des centaines (ou des milliers) de produits et inclut des fonctionnalités de sécurité obligatoires. Les réseaux maillés Thread n’ont pas de point de défaillance unique, ils peuvent s’autoréparer et se reconfigurer lorsqu’un périphérique est ajouté ou supprimé, et ils sont simples à configurer et à utiliser.

Thread est un protocole de couche réseau maillé sans fil et à basse consommation, basé sur IPv6.

Pourquoi l’IP est-il important ?

IPv6 et IPv4

Dans le cadre des communications IP, chaque appareil possède un identifiant global unique appelé adresse IP, qui lui permet d’être adressable de manière unique sur Internet. Il y a deux systèmes qui sont utilisés, soit IPv4 et IPv6. IPv4 utilise un espace d’adressage de 32 bits, ce qui équivaut à 4,3 milliards de possibilités, tandis qu’IPv6 a un espace d’adressage de 128 bits, ce qui équivaut à 340 undécillion d’adresses globales uniques. Thread utilise IPv6, ce qui permet une évolutivité transparente.

IT et OT

L’infrastructure basée sur IP est déjà installée dans les bâtiments et constitue le réseau informatique. La technologie IP est désormais suffisamment rapide et fiable pour faire fonctionner notre infrastructure de technologie d’exploitation (OT), c’est-à-dire le matériel et les logiciels utilisés pour contrôler les équipements industriels. La technologie IP étant également à la base d’Internet, elle est évidemment au cœur de toute stratégie de transformation numérique.

Aucune passerelle

Par opposition, les protocoles non basés sur IP nécessitent une passerelle pour se connecter au réseau informatique ou à Internet. L’installation, la configuration et la maintenance de telles passerelles sont complexes et nécessitent souvent un ingénieur sur site. Pour sa part, la technologie basée sur IP nécessite simplement un routeur. Les professionnels en informatique disposent de toutes les compétences nécessaires à l’installation, à la configuration et à la maintenance d’équipements basés sur IP, et les outils permettant d’effectuer ce travail à distance sont très répandus.

Prise en charge multiprotocole

L’autre avantage majeur de la technologie IP est que plusieurs applications peuvent partager la même infrastructure informatique filaire ou sans fil. Cela signifie que, par exemple, un réseau Thread peut être installé dans un bâtiment pour que les lumières DALI+ soient configurées, et le système KNX IoT HVAC peut ensuite être installé en partageant la même infrastructure de routeurs Thread. On ne retrouve normalement pas un tel partage d’infrastructure dans le cas d’une technologie propriétaire.

Pourquoi le sans-fil est-il important ?

La connectivité sans fil est importante, car l’installation de l’infrastructure de câblage est à la fois coûteuse et chronophage. Cependant, la technologie sans fil basée sur IP la plus courante, le Wi-Fi, a été conçue pour le streaming de gros paquets de données vocales et vidéo, plutôt que pour la transmission occasionnelle de petits paquets de données de capteurs et d’actionneurs.

De plus, le Wi-Fi est basé sur une topologie en étoile à chaque point d’accès, et même le maillage Wi-Fi est basé sur une topologie en étoile, ce qui limite le nombre maximum de nœuds. De même, le Wi-Fi n’a pas été conçu pour prendre en charge les modes veille, et il consomme trop d’énergie pour un fonctionnement à long terme sur batterie.

Des protocoles sans fil propriétaires ont été développés pour surmonter bon nombre des problèmes ci-dessus, mais ils ne sont pas basés sur IP.

Maillage Thread

Autogestion

Thread forme un réseau maillé qui se gère et se répare lui-même. Les périphériques Thread sont capables de se mettre à niveau vers des routeurs et de se rétrograder dynamiquement vers des nœuds finaux en fonction des changements des besoins du réseau. Cela permet aux réseaux Thread d’être installés par des professionnels non qualifiés et minimise le besoin de gestion de réseau maillé.

Faible consommation

Les périphériques Thread peuvent se mettre en veille afin de minimiser la consommation d’énergie et de rejoindre le réseau en toute sécurité à tout moment. Comme Thread a été conçu pour veiller et se réveiller, le processus est transparent et très rapide, ce qui est important pour les appareils à puissance limitée.

Sécurité

Thread a dès le départ été conçu avec une sécurité et impose les normes de sécurité établies par l’IETF (Internet Engineering Task Force). L’utilisation des normes de sécurité établies de l’IETF met Thread à l’épreuve des futures normes de cybersécurité.

Vous trouverez ci-dessous un exemple de système de gestion de bâtiment (BMS), utilisant une connectivité basée sur IP, y compris Thread.

Topologie d’un réseau Thread Smart Building. Avec l’aimable autorisation de Thread Group.

KNX IoT et Thread

La spécification KNX IoT et la pile logicielle en code ouvert associée ont été développées spécifiquement pour les petits appareils à faible consommation. Cela signifie que les choix effectués à la fois dans la spécification et dans la pile fonctionnent très efficacement sur les périphériques Thread.

En effet, Cascoda a implémenté KNX IoT sur ses propres modules sans fil certifiés Thread, lesquels fonctionnent avec aussi peu que 512 Ko de stockage, 96 Ko de mémoire et une sécurité utilisant les constructions ARM TrustZone. De plus, Cascoda publiera prochainement un kit de développement KNX IoT pour Thread, et plus tard, une série de conceptions de référence pour des applications particulières. Ce kit de développement a été conçu pour être flexible et permet d’utiliser une vaste gamme de capteurs et d’actionneurs disponibles dans le commerce, couvrant ainsi des milliers de cas d’utilisation.

Modules sans fil certifiés Thread de Cascoda.

Résumé

Les avantages de KNX IoT résident dans le fait que la nouvelle technologie est basée sur IP et peut donc être utilisée sur des réseaux informatiques. Elle a été développée de façon à garantir l’interopérabilité avec la technologie KNX existante, et utilise les dernières technologies sous-jacentes basées sur Internet dans ses spécifications, ce qui fait que KNX IoT est, dans sa conception même, sécurisé.

Bruno Johnson et Wouter van der Beek sont respectivement PDG et chef des opérations de Cascoda Limited. Cascoda est une société de communication qui fabrique des radios et des modules à semi-conducteurs IoT sécurisés et s’emploie à développer des normes de communication IoT sécurisées pour les bâtiments intelligents et les villes intelligentes. Ses produits résolvent les problèmes de portée, de fiabilité, de sécurité, de puissance et d’évolutivité pour l’IoT industriel et commercial grâce à des innovations brevetées et aux dernières normes les plus sécurisées, le tout intégré dans des modules IoT peu coûteux et à très faible consommation.

www.cascoda.com

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