Nº 6 2013 > L’Internet des objets

L’Internet des objets — Machines, entreprises, individus, tout

Alain Louchez, Georgia Tech Research Institute, Atlanta, Géorgie, Etats-Unis L’Internet des objets — Machines, entreprises, individus, toutL’Internet des objets — Machines, entreprises, individus, toutUn jeton pour le cryptage de données sur Internet présente une combinaison de chiffres à Potsdam, Allemagne Une chaise intelligente sur laquelle des individus peuvent lire et regarder des vidéos grâce à des tablettes est présentée à la quatrième Exposition i
Alain Louchez, Georgia Tech Research Institute, Atlanta, Géorgie, Etats-Unis
Un jeton pour le cryptage de données sur Internet présente une combinaison de chiffres à Potsdam, Allemagne
Une chaise intelligente sur laquelle des individus peuvent lire et regarder des vidéos grâce à des tablettes est présentée à la quatrième Exposition internationale chinoise sur l’Internet des objets à Wuxi, province de Jiangsu, en septembre 2013

Par Alain Louchez, Georgia Tech Research Institute, Atlanta, Géorgie, Etats-Unis

Au Georgia Institute of Technology, Alain Louchez dirige une initiative mondiale qui vise à la mise au point et à l’application de technologies liées à l’Internet des objets.

L’intriguant Internet des objets est au cœur d’un ensemble grouillant d’activités dans des domaines allant de l’éducation, la recherche et la normalisation à la planification économique. Bien qu’il n’existe pas de définition communément acceptée de «l’Internet des objets», on peut l’envisager comme l’aptitude pour des objets et des personnes à interagir à distance par l’Internet, n’importe où et à tout moment, grâce à la convergence au moment opportun d’un grand nombre de technologies.

Des machines, des objets de tous les jours et des éléments virtuels (comme des photographies numériques) peuvent désormais être identifiés de la même façon que des individus sur l’Internet des gens. En conséquence, on peut intégrer des objets dans une vaste toile d’interrelations où ils peuvent communiquer les uns avec les autres ou avec des personnes. Fondamentalement, dans le monde de l’Internet des objets, les objets sont maintenant sur un pied d’égalité avec les êtres humains.

Le plus souvent, la communication d’objet à objet s’observe dans le domaine des interfaces entre les entreprises (B2B), alors que la communication d’objet à personne est répandue dans le domaine des transactions d’entreprise à consommateur (B2C).

L’UIT définit ainsi l’Internet des objets: «une infrastructure mondiale pour la société de l'information, qui permet de disposer de services évolués en interconnectant des objets (physiques et virtuels) grâce aux technologies de l'information et de la communication interopérables existantes ou en évolution.» Cette définition fondamentale de l’UIT, publiée le 4 juillet 2012, donne un éclairage utile et une base solide pour poursuivre l’analyse et l’étude de l’Internet des objets. Il importe de noter que l’Internet des objets est un «concept», non pas une technologie unique, et qu’il a des «répercussions sur les technologies et la société».

Analyse de rentabilisation

Il y a beaucoup plus d’objets que de personnes sur Terre — le total des objets susceptibles de faire partie de l’Internet des objets varie considérablement selon les experts. Quel qu’en soit le nombre exact, il est énorme! Par exemple, selon des estimations de l’Internet Business Solutions Group de Cisco, quelques 25 milliards de dispositifs seront connectés à l’Internet d’ici à 2015 et 50 milliards d’ici à 2020. Parmi ces objets figurent notamment des appareils mobiles, parcmètres, thermostats, moniteurs cardiaques, pneus, routes, automobiles, rayons de supermarché, et même du bétail.

Selon une étude antérieure publiée par Ericsson, 50 milliards de dispositifs seront connectés à l’Internet d’ici à 2020, ce qui fait paraître minuscules l’échelle et la portée de l’Internet et des mondes mobiles tels que nous les connaissons. Une étude de Cisco sur «l’Internet de tout» présente une analyse de rentabilisation selon laquelle le marché atteindrait 14,4 billions USD d’ici à 2022 si l’on mettait pratiquement tout en réseau.

Certaines de ces statistiques ont été communiquées à l’occasion d’une séance consacrée au «Besoin d’un plus grand nombre d’adresses IP» durant le Colloque mondial des régulateurs de l’UIT organisé à Varsovie en juillet 2013. Le déploiement du protocole IPv6 a été considéré comme essentiel si l’Internet des objets doit devenir réalité.

La galaxie de l’Internet des objets

Au sein de l’Internet des objets, il existe des «étoiles» qui ont suscité un grand intérêt et font l’objet d’études depuis trente ans, confirmant l’importance croissante de cette infrastructure.

La galaxie de l’Internet des objets comprend l’informatique ubiquitaire, l’identification par radiofréquence (RFID), les systèmes cyber-physiques, les réseaux de capteurs hertziens et les communications de machine à machine (M2M). D’autres groupes, dont il n’est pas question dans le présent article, comme ceux fondés sur l’informatique omniprésente, l’informatique automatique, l’interaction homme-ordinateur, l’intelligence ambiante et, plus généralement les objets, systèmes et technologies intelligents sont aussi intrinsèquement connectés à l’Internet des objets.

Où tout cela a-t-il commencé?

L’informatique ubiquitaire

Le regretté Mark Weiser et ses associés du Centre de recherche de Xerox à Palo Alto sont reconnus pour leurs contributions fondamentales dans le domaine de l’informatique ubiquitaire (créée par Weiser en 1988). Ultérieurement, il a, avec John Seely Brown, lancé le concept de technologie calme qui, espéraient-ils, «serait appelée à jouer un rôle essentiel dans un XXIe siècle privilégiant davantage l’autonomisation de l’être l’humain». Les aspirations actuelles liées à l’Internet des objets sont encore empreintes de cette réflexion.

Dans son article remarqué du Scientific American en 1991, «L’ordinateur pour le XXIe siècle», Weiser a décrit ce qui pourrait être considéré aujourd’hui comme les conditions fondamentales requises pour l’architecture d’un Internet des objets (dispositif, réseau et domaines d’application). «La technologie nécessaire à l’informatique ubiquitaire comprend trois parties: des ordinateurs de faible puissance dont l’affichage est pratique, un réseau qui les relie tous et des systèmes logiciels qui mettent en œuvre des applications ubiquitaires».

D’innombrables laboratoires et groupes d’étude dans le monde se consacrent à l’informatique ubiquitaire. Des pays entiers ont élaboré des programmes fondés sur ce concept, par exemple u-Japan (qui succède à e-Japan) et u-Korea.

L’identification par radiofréquence

Vers 1998, Sanjay Sarma et David Brock du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont eu l’idée de placer des étiquettes RFID à faible coût sur tout et de les connecter à l’Internet. Si aujourd’hui cela semble aller de soi, à l’époque la décision d’inclure l’Internet dans cette architecture a été un véritable acte de foi.

En 1999, l’Uniform Code Council, l’European Article Number International (EAN International), Procter & Gamble et Gillette ont décidé de fonder l’Auto-ID Center au MIT, dont l’équipe de chercheurs comprenait (en plus de Sarma et Brock) Daniel Engels, Kai-Yeung Siu et Kevin Ashton, qui ont inventé l’expression «Internet des objets». Un des objectifs de l’Auto-ID Center était d’élaborer une technologie d’identification automatique, le code électronique de produit (EPC), appelé à remplacer le code universel des produits (CUP), imprimé sous forme de code à barres.

A la fin d’octobre 2003, l’Auto-ID Labs et EPCglobal ont remplacé l’Auto-ID Center. L’Auto-ID Labs est un réseau de sept universités situées sur quatre continents. EPCglobal était une coentreprise entre GS1 (anciennement EAN International) et GS1 US (anciennement Uniform Code Council). EPCglobal élabore des normes et gère le réseau EPC.

Alors que l’Internet des objets comprend toute une série d’interfaces autres que le RFID, nombreux sont ceux qui pensent toujours qu’il est par essence fondé sur le RFID et conçu pour le commerce de détail et la chaine logistique. En novembre 2012, Sanjay Sarma a annoncé le lancement de l’initiative «nuage des objets» au MIT, élargissant ainsi les recherches axées sur le RFID pour inclure l’informatique en nuage et les gros volumes de données (big data).

Les systèmes cyber-physiques

Il est incontestable que les concepts de systèmes cyber-physiques et d’Internet des objets sont étroitement liés. Vers 2006, Helen Gill de l’United States National Science Foundation (NSF) a affirmé que «les systèmes cyber-physiques sont des systèmes physiques, biologiques et résultant de l’ingénierie dont le fonctionnement est intégré, surveillé ou contrôlé par un noyau informatique». D’après elle, «l’informatique est ‘profondément intégrée’ dans tout composant physique, peut-être même dans les matériaux. Le noyau informatique est un système intégré, exige généralement une réaction en temps réel et est le plus souvent réparti.»

Ce nouveau concept, auquel ont pleinement adhéré nombre d’institutions fédérales des Etats-Unis, notamment le National Institute of Standards and Technology (NIST), n’a pas tardé à susciter des projets de recherche et des initiatives pédagogiques dans ce domaine. Ainsi, le premier stage d’été sur les systèmes cyber-physiques subventionné par la NSF a été organisé au Georgia Institute of Technology, Atlanta, en juin 2009.

A l’instar de l’informatique ubiquitaire, qui a été utilisée comme guide technologique au Japon et en République de Corée, les systèmes cyber-physiques sont cités en Allemagne pour expliquer le passage de ce pays à la production intelligente. Selon Germany Trade & Invest (GTAI), l’Agence fédérale de promotion du commerce extérieur et des investissements, l’industrie intelligente ou «industrie 4.0» constitue l’évolution technologique des systèmes intégrés vers des systèmes cyber-physiques. Pour GTAI, industrie 4.0 préfigure la quatrième révolution industrielle qui s’achemine vers un Internet des objets, données et services.

Les réseaux de capteurs hertziens

Les réseaux de capteurs hertziens sont un élément constitutif fondamental de l’Internet des objets. Largement soutenu par le secteur industriel et les milieux de la science et de la technologie, ce domaine possède un lien direct avec l’Internet des objets.

Ainsi, l’Université de Californie à Berkeley gère un projet intitulé Open Source Wireless Sensor Networks (OpenWSN), créé en 2010, dont le but est de mettre en œuvre l’Internet des objets. OpenWSN est un répertoire des mises en œuvre en code source ouvert de piles de protocoles fondées sur des normes de l’Internet des objets, qui utilisent diverses plates-formes logicielles et matérielles.

Dans le monde entier, on étudie l’extension des réseaux de capteurs aux niveaux très petits et moléculaires. Ce genre de recherche — comme les travaux novateurs de Kris Pister de l’Université de Californie à Berkeley sur la poussière intelligente (un ensemble d’innombrables systèmes micro-électromécaniques minuscules) et Ian Akyildiz à l’Institute of Technology de Géorgie sur l’Internet des nano-objets — ouvre des perspectives sur l’aspect futur de l’Internet des objets.

Les communications de machine à machine

Les communications de machine à machine (M2M) sont probablement la manifestation la plus précoce de l’Internet des objets.

Un partenariat international des principales organisations de normalisation — intitulé oneM2M — définit une solution M2M comme une «combinaison de dispositifs, logiciels et services qui fonctionne quasiment ou entièrement sans interaction humaine».

Des technologies de transmission des données pionnières comme les systèmes élémentaires de commande industriels et de télémétrie peuvent légitimement être considérées comme des précurseurs des communications M2M. Les services de télémétrie fournis par Mobitex, un réseau de données à commutation par paquets hertzien à basse vitesse et messages courts, créé au début des années 80 par le suédois Televerket (le prédécesseur de Telia Sonera) puis en partenariat avec Ericsson, constituent une des premières technologies qui réponde directement aux besoins du marché naissant des communications M2M.

Au fil des ans, les communications M2M ont évolué vers la commande et la surveillance avancées à distance. Récemment, les communications de machine à machine ont commencé à proposer des plates-formes habilitantes intégrant des architectures de réseau mobiles et/ou fixes, filaires et/ou hertziennes (comme les réseaux personnels hertziens) et des services cellulaires et satellitaires (notamment le système mondial de localisation). De par leur nature, les communications M2M sont liées à l’interaction entre objets et sont fondées sur le marché interentreprises. Elles sont un moteur essentiel de l’Internet des objets.

Une idée dont l’heure est venue?

L’intérêt mondial pour l’Internet des objets a crû de façon exponentielle depuis cinq ans. Des publications savantes se consacrant exclusivement à ce sujet ont été lancées, des forums, congrès et sommets mondiaux remarqués sont organisés et les médias du monde entier évoquent régulièrement les répercussions de son arrivée et les transformations de la société qui pourraient en découler.

Pour illustrer l’importance de l’Internet des objets comme force de transformation et moteur de croissance, soulignons que la Chine le considère comme une priorité stratégique nationale, qu’elle a incluse dans son plan quinquennal (2011–2015). Selon ce plan, l’Internet des objets est une orientation fondamentale de la nouvelle génération d’innovation et de développement des technologies de l’information. Nombre d’universités chinoises proposent aujourd’hui une licence en ingénierie de l’Internet des objets. La construction de villes intelligentes est un autre domaine dans lequel la Chine entend se fonder sur des applications de l’Internet des objets pour rendre les infrastructures et les services plus performants et mieux interconnectés. En janvier 2013, plus de 40 municipalités chinoises avaient déjà annoncé qu’elles envisageaient de créer des villes intelligentes de cette manière.

Ailleurs dans le monde, l’Union européenne donne un autre exemple. En juin 2010, le Parlement européen a adopté une résolution sur l’Internet des objets comprenant un grand nombre d’éléments et mesures connexes, estimant notamment que «au cours des prochaines années, le développement de l’Internet des objets et des applications qui y sont liées aura des répercussions considérables sur la vie quotidienne des citoyens européens et sur leurs habitudes, entraînant de nombreux changements économiques et sociaux.»

Aperçu des activités de normalisation

Les activités de normalisation alimentent le débat mondial actuel relatif à l’Internet des objets. L’UIT joue dans ce domaine un rôle essentiel de normalisation, par son Activité de coordination conjointe sur l’Internet des objets (JCA-IoT), son Initiative relative à la normalisation de l’Internet des objets (IoT-GSI) et son Groupe spécialisé sur la couche des services de machine à machine. JCA-IoT facilite la coopération multilatérale avec d’autres organisations de normalisation et veille à éviter une répétition des mêmes activités. IoT-GSI fédère les efforts de normalisation de l’Internet des objets dans le monde. De plus, en septembre 2010 à Beijing, la Collaboration pour la normalisation mondiale a créé un groupe de travail sur la normalisation des communications M2M (GSC MSTF) qui agit en faveur de l’harmonisation.

D’autres grands organismes internationaux de normalisation prennent aussi des initiatives dans le domaine de l’Internet des objets. Citons notamment l’Organisation internationale de normalisation (ISO), la Commission électrotechnique internationale (CEI) et le Groupe d’étude sur l’ingénierie (IETF), qui coopère étroitement avec le World Wide Web Consortium (W3C), l’ISO et la CEI.

Les travaux de l’IETF ont abouti à une pile de protocoles qui permet la mise en œuvre d’un Internet des objets interopérable. Parmi les protocoles connexes de l’IETF, on trouve le protocole IPv6 sur les réseaux personnels hertziens à faible puissance, le protocole IPv6 pour les réseaux avec pertes et à faible puissance et le protocole sur les applications avec contraintes.

Mentionnons aussi, bien sûr, les travaux fondamentaux de plusieurs comités de normalisation au sein de l’Institut des ingénieurs en électricité et en électronique (IEEE), sans lesquels l’Internet des objets ne pourrait pas être aussi performant.

Il existe aussi des projets nationaux intéressants au sein d’organismes de normalisation au Canada, en Chine, en Europe, en Inde, au Japon, en République de Corée et aux Etats-Unis. Certaines de leurs activités de normalisation sur les communications M2M sont progressivement transférées à oneM2M, qui a été lancé en juillet 2012.

L’Internet des objets fait l’objet de discussions et d’études au sein de nombreux autres groupes qui élaborent des lignes directrices, protocoles et normes qui peuvent accélérer son expansion. Les exemples vont du Bluetooth Special Interest Group, Broadband Forum, CDMA Development Group, Connected Device Forum, Coordination and Support Action for Global RFID-related Activities and Standardization, CTIA, GS1 (normes pour la chaine logistique), IPSO Alliance, Dash7 Alliance, Dynamic Spectrum Alliance, EnOcean Alliance, GSMA, HART Communication Foundation, Home Gateway Initiative, IEEE Standards Association, International Society of Automation, Forum IPv6, Modbus Organization, Near Field Communication Forum, Object Management Group, Open Geospatial Consortium, Open Mobile Alliance, OPC Foundation, Wave2M, Weightless Special Interest Group, ZigBee Alliance à la Z-Wave Alliance.

Des organismes similaires qui se concentrent sur les marchés verticaux ou régionaux sont aussi indissociables des débats relatifs à la normalisation de l’Internet des objets. On mentionnera notamment la Continua Health Alliance, American Telemedicine Association, European Research Cluster on the Internet of Things, European Internet of Things Architecture, European Internet of Things Initiative et divers groupes de recherche et de normalisation qui s’occupent de systèmes de transport intelligents, réseaux intelligents, fabrication intelligente, chaine logistique, etc.

Le mouvement des logiciels libres élabore aussi des normes et protocoles non négligeables pour l’Internet des objets, par l’intermédiaire notamment de la Contiki community, Eclipse M2M Working Group, Organization for the Advancement of Structured Information Standards (OASIS), TinyOS Alliance, du nouveau Open Source Internet of Things en Californie (Etats-Unis) et Open Source Solution for the Internet of Things into the Cloud (en Europe), et de toute une série de plates-formes matériel libre (par exemple Arduino).

Dans l’intervalle, des technologies de réseau et de messagerie normalisées comme Message Queue Telemetry Transport (MQTT), Advanced Message Queuing Protocol (AMQP), le service de diffusion de données (DDS) et les spécifications de réseau «espace blanc» dématérialisé suscitent de l’intérêt quant à leur aptitude à devenir la norme pour les communications M2M et l’Internet des objets.

Toutefois, cette activité intense se poursuit aussi ailleurs — songeons à tous les groupes professionnels qui ont été créés récemment dans les domaines des communications M2M et de l’Internet des objets et au travail de plaidoyer inlassable mené par l’Internet of Things Council. Certaines entreprises lancent aussi des initiatives qui portent sur des pistes prometteuses comme le «système nerveux central de la Terre», la «vie numérique», «l’Internet industriel», «l’Internet de tout», «l’Internet des objets et services», «l’Internet des objets et capteurs et actionneurs», une «planète plus intelligente» et la «Toile sociale des objets».

Perspectives d’avenir

Ce bref aperçu n’aborde pas certains aspects cruciaux de l’Internet des objets comme la sécurité, la protection de la vie privée et la confiance. Ces sujets sont étudiés par exemple dans le cadre de l’Agenda numérique pour l’Europe de la Commission européenne, par la Federal Trade Commission des Etats-Unis et, de façon plus générale, par l’UIT (Guide des normes relatives à la sécurité des TIC). Les gros volumes de données (big data) et l’informatique en nuage sont aussi liés à l’Internet des objets, mais ces relations n’ont pas été examinées dans le présent article.

Néanmoins, l’existence de nombreux écosystèmes enchevêtrés ayant des objectifs apparentés et rencontrant des difficultés comparables atteste de l’ampleur du virage sociétal que l’Internet des objets entraîne. Il provoque une transformation massive qui doit être parfaitement comprise, planifiée et intégrée harmonieusement et efficacement dans le tissu socio-économique pour le bien de l’humanité.


 

 

Attribuer des fréquences pour un monde qui change

Conférence mondiale des radiocommunications de 2015

Dans ce numéro
No.5 Septembre | Octobre 2015

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