Comment s'y retrouver parmi les protocoles de communication?

Il faut distinguer le protocole de donnees et le mode de communication

La prolifération de protocoles de communication pour la domotique et les autres techniques entraîne souvent de véritables casse-têtes. Parfois, cela demande plus de travail de programmation pour tout connecter que de temps pour tout installer. Comment gérer ça en tant qu'électricien? 

tout connecter?

Nous vivons dans un monde qui change vite. L'époque où seul le PC était connecté à Internet, est révolue depuis longtemps. L'Internet des Objets avance à grands pas, connectant à Internet divers appareils et objets du quotidien. D'ici l'année prochaine, pas moins de 30 milliards d'appareils devraient être reliés à Internet. Qui aurait osé prédire il y a quinze ans qu'un jour, nous contrôlerions notre éclairage via Internet? Est-ce une évolution que nous applaudissons? Oui, du point de vue du consom­mateur. Cela offre des possibilités sans précédent. Mais pour l'installateur, la situation n'est pas toujours aussi réjouissante.

nouveaux acteurs

Du côté des fabricants également, les développements sont suivis avec une attention toute particulière. Chaque semaine, les nouveaux produits des géants de la technologie comme Apple, Amazon et Google génèrent une attention pour les systèmes domotiques. Pensons à l'essor d'Alexa d'Amazon et de Google Home. Ces applications sont de plus en plus populaires, surtout auprès des jeunes générations – les futurs clients. Pour les géants de la technologie, ce marché est intéressant. Le lancement de thermostats intelligents tels que Google Nest en est un bon exemple. En tant qu'installateur, il est important d'être conscient de ces évolutions marquantes.

un exemple concret

situation

• Une maison avec une installation de panneaux solaires dont l'habitant veut pouvoir suivre le rendement sur son PC.
• Dans cette même maison, la sonnette doit passer par un système de contrôle d'accès dont l'image doit être communiquée à des appareils mobiles.
• Le système domotique fonctionne sur la base du standard KNX, mais l'habitant souhaite connecter à son routeur et au réseau LAN un assistant Alexa et son compte Google via un Raspberry PI.
• Sa nouvelle télé est une télé intelligente. Le système de sonorisation fonctionne via un processeur Crestron, mais la smart-tv et l'IHM (écran tactile) pour contrôler la maison sont également connectés à cet appareil.
• Il y a encore une commande séparée pour l'éclairage et les volets.
• Enfin, il faut également raccorder une centrale d'alarme.

Mission

Le défi? Veiller à ce que l'habitant puisse tout faire communiquer avec un seul écran tactile. Beaucoup d'électriciens vont s'arracher les cheveux, car ils sont bricoleurs de nature et non programmeurs. Pour rationaliser la communication entre tous ces composants, il suffit souvent d'installer une passerelle au niveau du hardware. Mais malheureusement, cela ne s'arrête pas là. Le véritable défi est le travail de programmation qui s'ensuit. Et même ceux qui ont tâté de la programmation, ont besoin du logiciel nécessaire pour effectuer cette tâche correctement. Le grand nombre de protocoles différents ne facilite pas les choses. Souvent, on doit connaître plusieurs logiciels pour pouvoir connecter tous les appareils. Il s'agit d'une situation absurde, dont la branche de l'installation n'a pas l'exclusivité. En attendant, l'abondance d'applications pour smartphones ne fait que taper sur les nerfs du client: il veut un système complet, pas 10 applications différentes pour contrôler son rendement photovoltaïque, sa lumière, ses volets et son chauffage. La solution réside dans la standardisation, mais ce n'est pas si simple.

protocoles ouverts et fermes

Quand on cite plusieurs protocoles de notre industrie, on constate que ce nombre augmente rapidement: EnOcean, Crestron, Autobus (Teletask), Duotecno, Niko Home, Apple HomeKit, Modbus (mesures énergétiques), Mbus, Qbus, Bticino, IFTTT, Loxone, Somfy, Casambi, ZigBee, capteurs BLE, 433 MHz, 868 MHz, Bluetooth, Bluetooth Smart (basse consommation), Google Cast, Infrarouge, IP, Somfy RTS, WiFi, X10, Z-Wave, ... Ces 'protocoles' sont souvent confondus, car le terme 'protocole' recouvre plusieurs choses. C'est devenu un concept flou dans lequel on fourre un peu de tout de manière erronée. Par exemple, un paquet de données KNX peut être envoyé via un système de bus, mais aussi via Ethernet, RF (sans fil) ou Powerline. Il y a donc une distinction importante entre la manière dont les données sont composées dans un protocole et celle dont les données sont communiquées aux autres entités. Mais il y a aussi plusieurs subdivisions dans les formes de communication. Par exemple, vous pouvez avoir du wi-fi, mais pas internet. Vous avez du sans-fil, mais là aussi, il existe des dizaines de subdivisions (ZigBee, EnOcean, Bluetooth, etc.). Vous remarquerez également qu'il existe des systèmes spécifiquement liés aux fabricants, mais aussi des systèmes proposés par plusieurs entreprises. C'est également une distinction importante: les systèmes fermés et ouverts. Les systèmes tels qu'Autobus de Teletask et Niko Home sont des protocoles fermés dépendant de la marque, mais cela ne signifie pas que l'utilisateur ne peut y connecter que les composants spécifiques du fabricant. Celui qui souhaite raccorder une commande d'éclairage DALI à son système fermé, peut le faire si le fabricant en question propose une passerelle à cet effet. Cependant, avec ces protocoles fermés, vous ne trouverez pas de passerelles vers d'autres protocoles fermés. Vous aurez du mal à trouver une passerelle entre Teletask et Niko, et vice versa. Avec les protocoles ouverts, les fabricants sont libres de rendre leurs composants compatibles avec cette norme. Ce faisant, ils doivent s'assurer que la communi­cation est entièrement conforme aux règles établies par l'organisation en question. Si nous prenons KNX comme exemple, cela signifie que l'organisation KNX ne développe pas ses propres appareils, mais seulement le standard ouvert. Les fabricants sont libres de donner à leurs appareils la possibilité de travailler selon la norme KNX et de les faire certifier comme tels, ce qui est maintenant largement soutenu par les fabricants.

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systeme centralise ou decentralise?

Une autre distinction importante que nous pouvons faire dans les protocoles, est la différence entre les systèmes centralisés et les systèmes décentralisés. Dans un système centralisé, il y a un composant qui contrôle l'installation et contient donc toute la logique. Avec les systèmes décentralisés, chaque appareil dispose de l'intelligence nécessaire pour accomplir sa propre tâche.

OSI-model

Un outil important pour cartographier et comparer les protocoles est le modèle OSI. Il signifie Open Systems Interconnection Model (modèle d'interconnexion des systèmes ouverts) et a été conçu par l'Organisation internationale de Normalisation (ISO). Celle-ci a senti le besoin d'un cadre comparatif entre les différents systèmes techniques de communication des données. Cela peut aussi s'appliquer aux protocoles domotiques. La structure se compose de sept couches, dont chacune peut être décrite en termes de méthode de travail, comme la régulation de la communi­cation, l'adressage du système cible ou la conversion des paquets de données en signaux physiques. Notez que le modèle OSI lui-même n'est pas un standard réseau, il décrit seulement les étapes qui sont reprises dans chaque protocole afin que la communication fonctionne dans le réseau.

chaque couche a son paquet de taches

Pour que la transmission de données via un réseau s’effectue facilement, de nombreuses tâches doivent être effectuées. Et celles-ci doivent être fiables, sécurisées et entières. Il s'est donc avéré utile de diviser la communication en couches, chacune se voyant attribuer un ensemble de tâches définies avec précision. C'est pourquoi un standard ne couvre donc généralement qu'une partie du modèle de couches. Le modèle est également structuré de manière hiérarchique. Au sein de chaque couche, les tâches à accomplir et les exigences à remplir sont clairement définies. Cela permet aux fabricants, indépendamment les uns des autres, d'élaborer des standards pour chaque couche. Comme chaque couche est clairement séparée de la couche suivante, les modifications apportées à un standard à l'intérieur d'une couche n'affectent pas les processus exécutés dans les autres couches. Cela facilite l'introduction de nouveaux standards.

couches orientees application et couches orientees transport

En outre, les couches peuvent être divisées en deux types: les couches orientées application et les couches orientées transport.

Les trois couches orientées application se réfèrent au mode de communication entre le protocole et la couche supérieure, comme les navigateurs web, les applications ou les clients de messagerie.

Les couches orientées transport décrivent comment s'effectue le transport des paquets de données au sein d'un modèle. Ces quatre couches sont respectivement la couche physique, la couche liaison de données, la couche réseau et la couche transport.

exemple

Un exemple tiré de l'IT peut apporter plus de clarté: dans la couche inférieure, les bits d'un paquet de données sont convertis en un signal physique qui correspond au support de transmission. Dans le monde informatique, cela pourrait être du Bluetooth, par exemple. Dans la couche de liaison de données, les données sont assignées à un emplacement physique (l'adresse MAC), tandis que le paquet est également vérifié pour d'éventuelles erreurs. Dans la couche 3 – la couche réseau – les terminaux sont adressés de manière logique en leur attribuant une adresse unique. L'IP est ici un standard Internet bien connu. Enfin, la couche de transport sert de lien entre la couche orientée application et la couche orientée transport. A ce niveau du modèle OSI, la connexion logique de bout en bout, le canal de transmission, est créée entre les systèmes communicants. En d'autres termes, le paquet de données est affecté à une appli­cation spécifique..

dans la pratique

D'abord, le signal est décodé dans la couche physique. Ensuite, les adresses MAC de la couche 2 et les protocoles de routage de la couche 3 sont récupérés. Sur la base de ces informations, le contrôleur peut décider comment et où le paquet doit être transféré. Le paquet de données peut donc être réencapsulé et envoyé à la station suivante vers le système cible sur la base des informations obtenues. Habituellement, plusieurs passerelles sont impliquées dans un transfert de données. Sur toutes ces passerelles, le processus décrit (désencapsulation et encapsulation) a lieu jusqu'à ce que le paquet de données arrive à la cible réelle sous la forme d'un signal physique. Ici aussi, le paquet de données est désencapsulé, car les couches du modèle OSI passent de la couche 1 à la couche 7. Le paquet peut ensuite être affiché comme information pour l'utilisateur. Cela ressemble à du chinois pour beaucoup de gens, mais en fait, ça ne l'est pas. Le modèle OSI permet de comparer les protocoles entre eux et de trouver la meilleure façon de les relier.