Nous décrivons ce que sont les réseaux maillés Bluetooth et comment ils fonctionnent. Pourquoi ils sont utiles dans l’industrie mais aussi pour la maison intelligente.
Depuis des années, on parle du maillage Wifi et de la manière dont ces systèmes permettent d’étendre la portée de la couverture du réseau sans fil, d’améliorer la disponibilité et la fiabilité de la connexion, d’éviter les déconnexions soudaines et d’utiliser partout le même SSID, c’est-à-dire l’identifiant ou le nom du réseau Wifi.
En revanche, on a moins parlé du Bluetooth mesh, une technologie de communication sans fil qui permet aux appareils de communiquer entre eux de manière souple et dynamique, en formant un réseau de nœuds interconnectés.
Nous avons vu ce qu’est Bluetooth et comment activer Bluetooth sur vos appareils, ainsi que les différences entre Bluetooth classique et Bluetooth Low Energy (BLE).
Le Bluetooth classique n’est pas compatible avec le Bluetooth LE et vice versa, mais il existe de nombreux appareils qui prennent en charge les deux au sein d’un même produit.
Les appareils tels que les smartwatches, les bracelets de fitness intelligents (fitness trackers) et autres wearables utilisent généralement le BLE pour maximiser la durée de vie de la batterie et donc l’autonomie tout en étant capable de communiquer avec le smartphone et d’autres appareils.
La plupart d’entre nous ont entendu parler de la communication point à point dans le cas du Bluetooth classique et du BLE : les appareils se parlent à l’aide d’un canal bidirectionnel qui est toujours « un à un ».
Dans un système maillé, en revanche, les communications sont par définition de type « many-to-many ». Le système maillé Bluetooth ou Bluetooth mesh ne fait pas exception à la règle, puisqu’il permet l’échange de données entre des nœuds situés à plusieurs endroits en utilisant uniquement la spécification BLE. Il existe également plusieurs itinéraires, c’est-à-dire plusieurs « routes » pour atteindre un autre nœud connecté au réseau maillé. Cette caractéristique est particulièrement utile pour garantir la fiabilité du réseau maillé Bluetooth et assurer la résilience en cas de problème affectant un seul nœud, par exemple.
Les avantages d’un réseau Bluetooth mesh ou Bluetooth maillé
Dans un réseau maillé Bluetooth, chaque dispositif peut fonctionner comme un répéteur et acheminer des messages à travers le réseau pour atteindre des dispositifs qui seraient autrement hors de portée. La technologie de maillage est donc très utile pour étendre la couverture et communiquer avec des dispositifs qui seraient autrement hors de portée du dispositif Bluetooth individuel.
Il est également possible de gérer un grand nombre de dispositifs avec une consommation minimale de ressources et d’énergie. En outre, l’approche maillée Bluetooth garantit une compatibilité maximale avec les appareils existants, notamment les ordinateurs portables, les smartphones Android et iOS, les tablettes, les systèmes 2-en-1, etc.
Les appareils peuvent également être facilement ajoutés ou retirés du réseau maillé Bluetooth sans avoir à modifier la configuration de chacun d’entre eux.
Le schéma de publication et d’abonnement
Avec la technologie maillée Bluetooth, le schéma de publication et d’abonnement est utilisé pour permettre aux appareils d’envoyer et de recevoir des messages au sein du réseau.
En quoi consiste ce schéma particulier ? Les appareils Bluetooth peuvent envoyer des messages à certaines adresses (publication).
Dans le même temps, les dispositifs peuvent s’abonner aux communications Bluetooth qui les intéressent afin de recevoir des messages pertinents (abonnement).
Les dispositifs Bluetooth peuvent donc communiquer entre eux sans qu’il soit nécessaire d’établir une connexion directe.
Qu’est-ce que le relais dans les réseaux maillés Bluetooth ou Bluetooth mesh ?
Nous avons mentionné qu’un réseau maillé Bluetooth permet de couvrir même de grandes zones. Lorsque des murs ou d’autres éléments architecturaux ne permettent pas à un appareil Bluetooth d’atteindre directement les autres, un mécanisme appelé relais est utilisé.
En d’autres termes, les dispositifs peuvent être configurés comme des relais, des nœuds intermédiaires qui se chargent d’acheminer le message jusqu’à sa destination.
En plus d’étendre le rayon de couverture, le relais augmente également la robustesse du réseau car il permet de créer des voies de communication alternatives qui peuvent être exploitées en cas de problèmes sur les dispositifs Bluetooth individuels.
Les dispositifs peuvent être configurés comme des relais permanents ou temporaires, selon les besoins. Ils peuvent également être configurés pour acheminer uniquement les messages d’un certain type ou pour acheminer uniquement les messages vers certains dispositifs.
Managed flooding ou Inondation gérée : quelle est son utilité ?
Grâce au managed flooding, un dispositif connecté au réseau maillé Bluetooth peut envoyer un message à tous les nœuds présents sans avoir besoin de connaître l’identité ou l’emplacement exact des destinataires.
Les dispositifs qui reçoivent le message vérifient l’adresse du destinataire dans le paquet et, s’ils ne sont pas le destinataire réel, ils transmettent le message jusqu’à ce qu’il atteigne le bon destinataire ou soit abandonné. Aucun nœud ne doit assumer la responsabilité d’agir comme un routeur spécialisé (par exemple, le rôle généralement joué par un routeur Wifi, un point d’accès ou un commutateur Ethernet).
Cette méthode de communication garantit la livraison du message même si des problèmes surviennent sur les dispositifs intermédiaires. Une série d’algorithmes de routage détermine le meilleur chemin pour acheminer les messages à travers le réseau.
Des filtres peuvent être appliqués pour limiter la propagation des messages en fonction de certaines caractéristiques (par exemple en fonction de l’expéditeur ou du destinataire) et éviter automatiquement la congestion.
Qu’est-ce que le Thingy:53 et comment mettre en œuvre le Bluetooth mesh ?
La plateforme Thingy:53 de Nordic Semiconductor est une solution de développement qui intègre une large gamme de capteurs et de fonctionnalités sans fil dans un dispositif compact.
Le Thingy:53 utilise un module BLE, prend en charge la spécification Matter qui sera de plus en plus essentielle pour les appareils de maison intelligente, le NFC, est ouvert à l’apprentissage automatique et comporte des éléments comme un accéléromètre, un gyroscope, un magnétomètre, un capteur de température, un capteur d’humidité, un capteur de pression et un capteur de lumière ambiante.
L’appareil dispose également d’un microphone, d’un haut-parleur et d’un bouton programmable ; il peut être alimenté soit par une batterie interne, soit par une source d’alimentation externe.
Il utilise également un SoC basé sur ARM Cortex-M33 capable de gérer une charge de calcul élevée sans avoir d’impact négatif sur la connexion sans fil.
Un dispositif tel que Thingy:53, qui coûte environ 50-60 euros, peut être facilement intégré dans diverses applications de l’Internet des objets : domotique, surveillance de l’environnement, automatisation industrielle, surveillance de la santé et bien plus encore.
Fourni avec une application mobile dédiée, compatible avec les appareils Android et iOS, Thingy:53 est facilement configuré pour créer un réseau maillé Bluetooth ou de créer un réseau Bluetooth mesh et donc adaptable à tout projet que l’on peut avoir en tête.
Nordic Semiconductor fournit également un large éventail d’échantillons de code et de documentation technique pour faciliter le développement d’applications personnalisées basées sur Thingy:53.
En fin de compte, le Bluetooth mesh et un produit comme Thingy:53 sont particulièrement utiles pour les applications où la communication avec un grand nombre de dispositifs est nécessaire, comme dans les systèmes d’automatisation, d’éclairage intelligent et de contrôle industriel.
Grâce à leur capacité à créer des réseaux robustes et évolutifs, Bluetooth mesh et Thingy:53 permettent le développement de solutions IoT avancées et complexes.