Nesnelerin interneti : IOT: etkin bir veri yönetim sistemi tasarlama

IoT : Designing an efficient data management system - Although much progress has been made, a certain number of issues must be resolved before the IoT can be used in the same way as the Internet. In this chapter, we will first list the main technological obstacles that hinder the development of the IoT, and then we will address the matter of competition between technologies (second part) and the current principal standardization processes (third part). Currently, three major points must be addressed : improvement of the performance of solutions, better interoperability between systems while guaranteeing optimal security, and the design of an efficient data management system. The definition of three types of performance helps in understanding of the current issues : first, sheer technical performance within laboratories ; second, technical performance in a real environment ; and third, the technical and economic equation contained in the solution. Over the past few years progress under laboratory conditions has been impressive. It is now possible to find RFID solutions that can function under water (thanks in particular to NFC – Near Field Communication – technology and ultra-high frequency) and in highly metallic environments. Similarly, reading ranges and rates have increased considerably over the past decade. Lastly, the consumption of energy by RFID solutions has dropped markedly ; although much progress is still to be made on this point in order for systems to function long-term while retaining a low ecological impact (this issue is particularly sensitive for active and semi-passive chips). Conversely, the reliability of solutions in certain usage contexts still needs to be improved. For instance, researchers from a University of Amsterdam laboratory have recently shown that the radio frequencies emitted by RFID solutions could cause interference with some vital medical equipment such as pacemakers, ventilators and the devices used for dialyses. Finally, the most reliable solutions remain too expensive for large-scale dissemination. It is of course possible to find passive RFID chips on the market for less than 10 euro cents, but they will neither be equipped with a very secure system, nor have an effective reading rate. To promote rapid dissemination, it is necessary to develop solutions that better respect the technical and economic equations of companies, for the current cost of change is often too high. Realistically, less costly solutions must be produced, not only regarding chips but also extending to all the system components (readers, antennae, middleware, etc.) which enable the storage of a moderate volume of data on an ever-shrinking surface, while at the same time maintaining an efficient reading rate. Where active chips are concerned, energy consumption will have to be cut in order to increase battery life, ensuring that batteries last as long as the object identified by the chip. As a final point, the issues of chip recycling and the ecological impact of RFID solutions will have to be resolved. When looking beyond the mere question of system performance, three types of problem should be examined : flexibility (the selected solution can evolve with the context), interoperability (the selected solution can communicate with other solutions), and security (the solution is secure for both data and users). There is no point in purchasing a costly solution that must be changed after a few months. Where supply chains are concerned, it is essential that the entire system evolves and adapts to modifications. For example, a solution which functions when the weather is fair but not when it is wet is inconceivable (indeed humidity has an impact on the performance of RFID solutions). Similarly, if delivery procedures change, the system must be flexible enough to adapt to new rules without disrupting the whole system, whether at hardware or software level. If the company decides to change or alter its ERP, would they also need to change the middleware or all or part of the RFID solution ? Although this case is somewhat theoretical, it is a good illustration of issues that could arise as RFID solutions evolve.
The success of the IoT will also depend on the interoperability of systems. As a first stage, it is essential that all the components of a solution be interoperable between each other. For instance, the RFID reader must be compatible with the chips used. To satisfy this requirement it is necessary to create an open system in which the different stakeholders may operate. Here, solutions that can adapt to heterogeneous contexts must be developed in order to guarantee reliable functioning throughout the period of use. Interoperability is also relevant in the convergence between RFID and mobile solutions. Up to this point no definitive solution to this problem has been designed. Decisions made by telecommunications companies will naturally be far-reaching, but for the moment their strategy in this field appears undecided. As we will see later, the question of interoperability is not limited to the merely technical. Indeed it affects several domains : the legal (in particular the proliferation of patents), the economic (the complex question of royalties) and also governance (this will be examined, with a focus on the role of the European Commission and of the major standardization institutions). Any system must also ensure the security of data. If an RFID solution is deployed between a client and a supplier, the two parties must share a certain quantity of information, but at the same time the data that is useful for the supplier does not necessarily have to be disclosed to the client. This point is clearly very sensitive in the healthcare sector, for the information held on each patient must not be accessible to all involved (insurance organisations, pharmaceutical industry, employers, etc.). Of course, this issue is not new, but the technical set-up of the IoT could have a strong impact on storage options (quantity, and location of storage, local or dispersed) and on data access (it is possible to read data contained in a chip remotely, perhaps at the expense of the user). Technical systems that ensure data security must be put into place ; and beyond this, there is the need for a framework that gives guidance and also prevents prejudicial and illicit practices. Lastly, and specifically, the impact of radio frequencies on the human body must be examined (this question will be addressed in the final two chapters of the report). The technical levers and constraints are numerous, and we have provided only a brief description of the critical factors. Other points, such as the relation of the IoT to nanotechnologies and robotics, might have also been mentioned.
According to Venture Development Corporation, Wal-Mart would produce almost 7 terabytes of data each day if there were a chip on each item sold. What is to be done with this “flood of data” ? Do current solutions used in particular in Business Intelligence have the means to satisfactorily manage the quantity and complexity of this data ? The data emanating from RFID chips is highly specific, as it must give information on space (location) and time (including the movement of objects in time). For this data to make sense, it has first to be cleaned in order to avoid repetition (sometimes, however, under the pretext that there is a large mass of data, the problem is rather the loss of critical data !). At times it must also be aggregated and, depending on the required granularity, it is not always necessary to have access to all the data. In other cases it may be preferable to note information on a pallet and not on specific objects. Lastly, it is necessary to be able to structure this data. It will be necessary to invent new datawarehouses in order to provide managers with dashboards to assist in decision-making. At present, although some research projects and a few applications offer some solutions, there is still a long way to go before there is real-time integration of data originating from different geographical locations.

Même si de nombreux progrès ont été réalisés, avant de pouvoir utiliser l’IdO comme l’internet il reste encore un certain nombre de points à résoudre. Dans ce chapitre, nous listerons dans la première partie les principales nouveautés technologiques qui limitent le développement de l’IdO, puis nous aborderons les problématiques de concurrence entre technologies (deuxième partie) mais aussi les principales démarches de standardisation en cours (troisième partie). Trois enjeux majeurs se posent actuellement  : améliorer la performance des solutions, permettre une meilleure interopérabilité des systèmes en garantissant un niveau de sécurité optimal et enfin concevoir une gestion efficiente des données. Il faut distinguer trois types de performance pour bien comprendre les problématiques actuelles  : premièrement, la performance technique pure dans un cadre de laboratoire, deuxièmement, la performance technique dans un environnement réel, et troisièmement, l’équation technico-économique de la solution. Sur le premier aspect, les progrès ont été tout à fait impressionnants depuis quelques années. Ainsi, il est désormais possible de trouver des solutions RFID qui fonctionnent même immergées dans l’eau (grâce notamment aux technologies NFC – Near Field Communication – et aux ultra-hautes fréquences) ou dans des environnements très métalliques. De la même façon, les distances de lecture et les taux de lecture ont considérablement augmenté depuis une décennie. Enfin, la consommation d’énergie requise par les solutions RFID a nettement diminué, même si sur ce point d’énormes progrès restent encore à accomplir pour obtenir des dispositifs qui fonctionnent sur la longue durée et avec un impact écologique faible (cette question est tout particulièrement sensible pour les puces actives ou semi passives). À l’inverse, la fiabilité des solutions dans certains contextes d’usage complexe reste à améliorer. Pour ne donner qu’un exemple, une recherche menée par un laboratoire de l’université d’Amsterdam a récemment montré que les radiofréquences émises par les solutions RFID pouvaient produire des interférences portant atteinte au bon fonctionnement de certains dispositifs médicaux critiques tels que les pacemakers, les ventilateurs ou encore les appareils utilisés pour les dialyses. Enfin, les solutions qui fonctionnent avec une grande fiabilité restent trop chères pour permettre une large diffusion. Il est bien sûr possible de trouver des puces RFID passives à moins de 10 centimes d’euros sur le marché, mais elles ne seront dotées ni d’un système très sécurisé, ni d’un taux de lecture performant. Pour favoriser une diffusion rapide, il faut donc concevoir des solutions qui respectent mieux les équations technico-économiques des industriels, car à ce jour le coût de changement est souvent trop lourd à supporter. Concrètement, il faudra réussir à produire des solutions moins onéreuses, non seulement au niveau des puces mais aussi de l’ensemble des composants du système (lecteurs, antennes,middlewares, etc.), qui permettent un stockage de données suffisant sur une surface toujours plus petite, et tout cela avec un taux de lecture performant. Pour les puces actives, il faudra également diminuer la consommation d’énergie pour avoir des batteries qui durent plus longtemps – au moins le temps de la durée de vie de l’objet que la puce doit identifier. Enfin, il faudra résoudre la question du recyclage des puces et de l’impact écologique des solutions RFID.
Si l’on dépasse la question de la seule performance d’un système, il faut distinguer trois classes de problèmes  : premièrement, la flexibilité (la solution mise en œuvre peut évoluer avec le contexte), deuxièmement l’interopérabilité (la solution mise en œuvre peut communiquer avec d’autres solutions), troisièmement la sécurité (la solution est sécurisée à la fois pour les données mais aussi pour les personnes qui l’utilisent). Il ne sert à rien d’acquérir une solution onéreuse qu’il faudra changer au bout de quelques mois. Dans un contexte de chaîne logistique, il est essentiel que l’ensemble du dispositif puisse évoluer et s’adapter. Il est par exemple impensable d’avoir une solution qui fonctionne par beau temps mais pas lorsqu’il pleut (l’humidité affecte en effet la performance des solutions RFID). De la même façon, si les procédures évoluent, il faut que le système soit suffisamment flexible pour intégrer de nouvelles règles sans remettre en cause l’ensemble du dispositif à la fois au niveau du matériel et des logiciels. De la même façon, si l’entreprise décide de changer d’ERP ou de le faire évoluer, cela implique-t-il le changement du middleware ou de toute ou partie de la solution RFID  ? Ce cas un peu théorique illustre néanmoins l’enjeu lié à l’évolutivité des solutions RFID. Le succès de l’IdO dépendra aussi de l’interopérabilité des systèmes. À un premier niveau, il est essentiel que tous les composants d’une solution soient interopérables. Il faut par exemple que le lecteur RFID soit compatible avec les puces utilisées. Pour résoudre cette question, il est nécessaire de créer une boucle ouverte où les différentes parties prenantes pourront intervenir. Dans ce cas, il faut trouver des solutions qui s’adaptent à des contextes hétérogènes pour garantir un fonctionnement fiable tout au long de l’utilisation. La question de l’interopérabilité se pose également quand on envisage la convergence entre les solutions RFID et les solutions mobiles. À ce jour, la résolution de ce problème reste encore très incertaine. Les actions des entreprises de télécommunication seront bien évidemment déterminantes, mais il semble que leur stratégie sur cette question ne soit pas encore pleinement arrêtée. Comme nous le montrerons plus loin, la question de l’interopérabilité dépasse largement la seule dimension technique. Elle a en effet des incidences juridiques (avec en particulier le problème de la prolifération des brevets), mais aussi économiques (avec toute la question des royalties) et de gouvernance (nous aborderons notamment cet aspect en précisant le rôle de la Commission européenne et des principales institutions de standardisation).
Il faut également mettre en œuvre un système qui assure une sécurisation des données. Si une solution RFID a été mise en œuvre entre un client et un fournisseur, il faut certes que les deux parties partagent un certain nombre d’informations en commun mais dans le même temps, des données utiles pour le fournisseur n’ont pas nécessairement à être transmises au client. Dans le cas du secteur de la santé, ce type de question est évidemment très sensible car les informations détenues sur chacun des patients ne doivent pas être accessibles par toutes les parties (assureurs, industrie pharmaceutique, employeurs...). Cette problématique n’est certes pas nouvelle mais le dispositif technique de l’IdO peut fortement modifier à la fois les possibilités de stockage de données (quantité et localisation du stockage qui pourra se faire en local, de façon distribuée) et d’accès aux données (il est possible de lire à distance les données contenues dans une puce, aux dépens de son utilisateur). Des systèmes techniques de sécurisation des données et, au delà, un cadre qui oriente et empêche certaines pratiques dommageables ou illicites devront être mis en oeuvre. Enfin, le problème des effets des radiofréquences sur le corps humain devra faire l’objet d’études spécifiques (ces questions seront abordées dans les deux derniers chapitres). Les verrous et les leviers techniques sont très nombreux et nous n’avons proposé qu’une brève description des facteurs critiques. D’autres points, tels que les relations de l’IdO avec les nanotechnologies ou encore la robotique, auraient également pu être abordés. Selon Venture Development Corporation, Wal-Mart générerait près de 7 teraoctets de données chaque jour s’il y avait une puce sur chaque article vendu. Que faire de ce «  déluge de données  »  ? Les solutions actuelles utilisées notamment en Business Intelligence sont-elles en mesure de gérer correctement à la fois la quantité et la complexité de ces données  ? Les données issues des puces RFID sont particulières car elles doivent permettent de prendre en compte à la fois l’espace (la localisation) et le temps (avec notamment la durée de vie des objets). Pour que ces données fassent sens, il faut dans un premier temps les «  nettoyer  » pour éviter les redondances (mais il ne faut pas non plus oublier, sous prétexte qu’il y a beaucoup de données, que dans certains cas, le problème est plutôt la perte de données critiques  !). Il faut également réfléchir à leur «  agrégation  » car, en fonction de la granularité requise, il n’est pas toujours nécessaire d’avoir accès à toutes les données. Dans certains cas, il sera par exemple préférable d’avoir une information au niveau d’une palette et non pas au niveau d’un objet. Enfin, il faudra être capable de structurer ces données. De nouveaux datawarehouses (entrepôts de données) devront être inventés pour permettre aux managers d’avoir des tableaux de bord qui puissent les aider à décider. Actuellement, s’il existe des recherches et quelques applicatifs qui apportent des éléments de solution, le chemin à parcourir est encore long pour permettre une gestion en continu avec une intégration en temps réel des données s’inscrivant dans des ensembles géographiquement distribués.

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