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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