Mise en service sans fil dans les maisons intelligentes

Vous devez penser au déballage, à la configuration, à la connexion et au provisionnement lors de la mise en service sans fil dans une maison intelligente.

La mise en service fait partie des premières étapes du cycle de vie d'un appareil IoT ; cela se fait dans les premières minutes que vous passez avec votre appareil domestique intelligent nouvellement acheté. La première étape consiste à déballer l'appareil et la seconde à l'associer à votre réseau domestique. Cette étape d'appairage reste souvent très simple du point de vue du consommateur.

La pire expérience utilisateur serait un appareil d'appairage compliqué. Aucun consommateur ne veut lire des catalogues ou approfondir les aspects techniques de l'association du produit de maison intelligente. Tout ce qu'ils veulent, c'est ouvrir la boîte, appuyer sur un bouton ou deux, glisser deux ou trois fois et faire fonctionner l'appareil.

Figure 1 :Les consommateurs de maisons intelligentes s'attendent à un processus de mise en service simple. Source :Silicon Labs

Mais ce qui se passe réellement tout au long du processus d'appairage a un poids important pour la fiabilité du cycle de vie de l'appareil. L'appairage implique la configuration de l'appareil sans fil en fonction de son environnement, pour des paramètres tels que le réglage des niveaux de puissance et de la synchronisation, et la mise en service de l'appareil.

L'approvisionnement ou l'authentification est le processus d'attestation de l'identité de l'appareil. L'approvisionnement est essentiel pour protéger les utilisateurs contre les appareils contrefaits, sans oublier que chaque réseau doit disposer d'un protocole d'approvisionnement solide pour se protéger contre les intrus et les pirates qui pourraient tenter de s'associer au réseau afin d'accéder à des informations sensibles.

Par conséquent, lorsque vous pensez à la mise en service, vous devez penser au déballage, à la configuration, à la connexion et à l'approvisionnement. Ces quatre étapes doivent être effectuées de manière sécurisée, transparente et rapide. Cependant, les consommateurs recherchent un processus simple et intuitif. Alors, quelles sont les technologies disponibles aujourd'hui pour effectuer la mise en service sans fil et comment fonctionnent-elles ?

La technologie de mise en service la plus intuitive disponible aujourd'hui est la communication en champ proche (NFC).

Provisionnement avec NFC

L'un de mes héros de l'ingénierie disait toujours que « Vous pouvez faire tellement de choses avec juste les bases. » Sa sagesse s'applique à la façon dont NFC utilise un mécanisme d'induction simple pour « scanner » l'identité d'un appareil. Lorsqu'un lecteur NFC s'approche d'une étiquette NFC, les inducteurs des deux appareils forment un canal d'induction mutuelle sur lequel un échange d'informations a lieu (Figure 2).

Figure 2 :NFC est la technologie la plus couramment disponible pour la mise en service sans fil dans la maison intelligente. Source :Silicon Labs

L'identité d'une étiquette NFC peut être confirmée en la faisant glisser avec un lecteur NFC. Pour un consommateur de maison intelligente, cela signifierait glisser l'ampoule nouvellement achetée par le téléphone pour attester son identité. Les choses ne deviennent pas plus intuitives que cela. Les humains aiment la sensation d'affirmation qu'ils obtiennent en glissant des objets comme on le voit couramment dans les transactions par carte de crédit.

Aussi intuitif soit-il, le provisionnement NFC présente un inconvénient :un coût et un encombrement supplémentaires. Les circuits NFC ne consomment pas beaucoup de surface et sont des composants relativement bon marché. Cependant, les circuits NFC ne sont censés être utilisés qu'une seule fois tout au long du cycle de vie de l'appareil et pour une seule mission :provisionner l'appareil. Ainsi, même avec un coût aussi bas que 10 centimes, les circuits NFC s'avèrent être un fardeau que les OEM ne veulent généralement pas absorber.

Un autre inconvénient est la fonctionnalité limitée de NFC. La mise en service est une opération en plusieurs étapes et un NFC peut bien gérer le provisionnement; Cependant, cela n'inclut pas la configuration et la connexion de l'appareil au réseau. Les tags NFC sont des stockages de données passifs qui peuvent être lus et, dans certaines circonstances, écrits par un périphérique NFC. Ils contiennent généralement de petites quantités de données (des milliers d'octets) et sont en lecture seule en utilisation normale. On ne peut pas faire grand-chose d'autre avec une si petite quantité de données.

De plus, les balises NFC ne s'adaptent pas très bien avec un nombre de nœuds plus important. Ce n'est peut-être pas trop un problème dans le scénario de la maison intelligente, mais plus encore un défi dans les environnements de bâtiments intelligents où les installateurs envisagent de mettre en service des milliers de nœuds à la fois. Le balayage de chaque nœud avec un smartphone peut prendre quelques jours. Cela ferait également une grande différence de mettre en service des produits de maison intelligente placés dans des endroits difficiles d'accès, comme un réseau de capteurs de maintenance attaché à une unité de climatisation. Les utilisateurs seraient ravis de voir un moyen de mettre en service de tels nœuds à distance et en toute sécurité.

Figure 3 :Plusieurs technologies sans fil offrent des fonctionnalités de mise en service à distance pour les paramètres de la maison intelligente. Source :Silicon Labs

Technologies de mise en service à distance

Existe-t-il alors une technologie distante, évolutive et sans surcoût ? Alors que la mise en service à distance n'en est qu'à ses débuts, il existe en fait une gamme de technologies qui existent et sont en phase de développement. Cela inclut l'authentification et le couplage Bluetooth, le démarrage intelligent Z-wave et Zigbee Direct. Le fil conducteur entre les trois est qu'ils permettent aux utilisateurs de mettre en service des appareils à distance sans frais supplémentaires, car ils utilisent tous la même technologie radio sous-jacente pour mettre en service leurs terminaux.

Ainsi, les fabricants d'appareils intelligents peuvent éviter l'intégration de radios ou de circuits supplémentaires uniquement pour permettre la mise en service à distance. Les technologies de mise en service à distance peuvent également permettre une attestation continue des appareils en cours d'utilisation. Étant donné que le provisionnement est effectué à distance, il peut être répété pendant le cycle de vie de l'appareil pour confirmer son identité et vérifier son état de santé. Enfin, la mise en service à distance permet une évolutivité. Avec les technologies de mise en service à distance, il existe un avenir potentiel où la mise en service de milliers de nœuds ne demande ni temps ni effort.

Figure 4 : Zigbee Direct, une fonctionnalité actuellement en cours de développement, permet aux utilisateurs d'interagir de manière transparente avec leurs réseaux Zigbee à l'aide de smartphones, de tablettes et d'autres appareils compatibles Bluetooth. Cela, à son tour, simplifie et rationalise le processus de mise en service. Source :Silicon Labs

Alors, qu'offrent ces technologies ? Explorons l'un des mécanismes de connectivité les plus utilisés :Bluetooth. La forme la plus basique de couplage Bluetooth s'appelle Just Works, qui offre le chemin le plus simple pour coupler deux appareils Bluetooth. Cependant, il n'offre pas un moyen de vérifier que les appareils font partie de la connexion et rendent le réseau vulnérable aux attaques.

Par exemple, les attaques de l'homme du milieu se produisent lorsqu'un troisième appareil, l'appareil malveillant, usurpe l'identité de l'un ou des deux appareils légitimes. Ici, l'appareil malveillant achemine la communication entre les deux autres appareils, donnant aux appareils légitimes l'illusion qu'ils sont directement connectés l'un à l'autre lorsque leur connexion a été compromise. Cette configuration permet non seulement au dispositif malveillant d'intercepter toutes les données envoyées, mais lui permet également d'injecter de fausses données dans la communication ou de supprimer des données avant qu'elles n'atteignent le destinataire prévu.

Pour contrer cette menace, l'appariement par comparaison numérique peut être utilisé pour améliorer Just Works, mais il ajoute une autre étape à la fin, allant à l'encontre de l'objectif d'un couplage Bluetooth facile. Le marché a besoin d'un processus automatique et simple de mise en service à distance, mais malheureusement, nous n'en sommes pas encore là. Nous ne voyons pas de protocole qui rationalise la mise en service et l'amène à une expérience sans contact. Cependant, nous sommes sur le point de résoudre ce problème. Avec la bonne vision, les développements qui se produisent aujourd'hui nous amèneront au Saint Graal de la mise en service sans fil.

—Asem Elshimi est responsable marketing produit chez Silicon Labs.

>> Cet article a été initialement publié sur notre site frère, EDN.