Le monde de l’Internet des Objets (IoT) ne cesse de se développer et de s’étendre à tous les domaines, créant une explosion de données provenant de capteurs, d’équipements industriels, de dispositifs domestiques connectés ou de systèmes automobiles intelligents. Face à cette croissance exponentielle du nombre de nœuds connectés, le besoin d’échanger des informations rapidement et efficacement est essentiel. Le protocole MQTT se positionne alors comme un acteur central permettant de faciliter ces échanges dans le monde de l’IoT.
Table des matières
Mieux comprendre MQTT et son fonctionnement
MQTT signifie Message Queue Telemetry Transport. Il a été développé par IBM dans les années 90 pour répondre aux besoins des industries pétrolières et gazières en matière de communication légère et robuste entre les différentes étapes de la chaîne de production.
Fonctionnement général du protocole MQTT
Il s’agit d’un protocole de type « publish-subscribe », où chacun peut être à la fois client et serveur : en effet, les participants sont libres de diffuser une information selon différents sujets (topics), mais aussi d’y souscrire pour recevoir les mises à jour correspondantes. Les messages échangés sont asynchrones, c’est-à-dire que le protocole ne nécessite pas une connexion permanente entre les participants ; ils peuvent ainsi se connecter, transmettre leurs messages puis se déconnecter tout en restant informés des dernières évolutions.
Protocole léger, MQTT repose sur le modèle client-serveur et définit l’échange entre un broker (ou serveur) MQTT qui reçoit, stocke et redistribue les messages et un ou plusieurs clients qui publient et/ou souscrivent à ces messages. Les messages sont de taille réduite, permettant un échange rapide et peu consommateur de données, et chaque message émis est aisément routé vers les clients intéressés grâce au mécanisme de sujets.
Les avantages du protocole MQTT face aux alternatives
Trois principaux avantages font de MQTT une solution privilégiée pour la communication dans les environnements IoT :
- La légèreté : comme mentionné précédemment, les messages sont de petite taille et leur traitement nécessite donc moins de ressources tant pour l’émetteur que pour les destinataires, ce qui est crucial pour les dispositifs connectés souvent sous contraintes d’alimentation en énergie, de puissance ou de connexion.
- La qualité de service : MQTT offre trois niveaux de qualité de service différenciés selon le besoin d’assurance de livraison des messages : « fire and forget », où le message est envoyé sans garantie que le destinataire y ait accès ; « at least once », où le message sera livré avec la certitude qu’il sera bien reçu par tous les abonnés ; et « exactly once », où la garantie est donnée que le message sera unique et non doublonné lorsqu’il sera publié pour chaque client ayant souscrit.
- La sécurisation des échanges : mqtt prévoit des mécanismes d’authentification et de chiffrement des flux afin d’assurer la confidentialité et l’intégrité des données échangées entre les participants. Il peut notamment être utilisé conjointement à TLS (Transport Layer Security), un protocole de sécurisation largement répandu sur internet, pour sécuriser les échanges.
Applications de MQTT dans différents environnements IoT
Le protocole MQTT trouve potentiellement son utilité dans une vaste gamme d’applications IoT, que ce soit pour transmettre des informations en temps réel aux acteurs concernés, pour superviser des systèmes industriels ou automatiser des actions de manière efficace et sécurisée. Voici quelques exemples concrets où MQTT est couramment utilisé :
MQTT dans la domotique et les bâtiments intelligents
L’une des premières applications du protocole MQTT dans l’univers de l’IoT concerne le secteur de la domotique et des « smart buildings ». En effet, ces environnements regroupent une multitude de capteurs et d’équipements connectés qui doivent pouvoir dialoguer rapidement et simplement, tout en consommant peu d’énergie. MQTT s’avère ainsi idéal pour envoyer régulièrement des informations sur l’état de fonctionnement des dispositifs (température, CO2, humidité, etc.), ainsi que pour déclencher des actions automatisées telles que la mise en marche de ventilateurs, chauffages ou autres équipements selon les besoins.
MQTT pour l’industrie 4.0 et la maintenance prédictive
Dans le monde industriel, et plus particulièrement dans les usines dites « intelligentes » ou « connectées », MQTT se révèle être un outil central pour la communication entre les équipements. Le protocole est parfaitement adapté pour transmettre des données depuis une machine à un système de supervision, par exemple lorsqu’un capteur détecte une anomalie de fonctionnement ou une baisse de performance. Les informations transmises via MQTT peuvent alors servir à mettre en place des scénarios de maintenance prédictive afin de minimiser les temps d’arrêt de production et d’améliorer la sécurité sur site.
MQTT et l’automobile connectée
Enfin, l’automobile connectée représente un autre secteur où le protocole MQTT trouve toute son utilité. En effet, avec l’avènement des véhicules électriques, hybrides et autonomes, il devient nécessaire de pouvoir échanger rapidement des informations entre les différents systèmes embarqués et les infrastructures routières, opérateurs de services et autres acteurs de cet écosystème hyper-connecté. MQTT permet non seulement d’assurer la transmission de données telles que le niveau de recharge des batteries, les conditions de trafic ou la géolocalisation, mais aussi d’optimiser le confort et la sécurité à bord du véhicule grâce à une rapidité d’échange inégalée.
Quelques alternatives open-source au protocole MQTT
Si MQTT s’impose comme un choix pertinent pour de nombreux projets IoT, il existe également d’autres protocoles qui peuvent convenir selon les besoins et contraintes spécifiques de chaque environnement. Parmi les alternatives open-source, on retrouve notamment :
- AMQP (Advanced Message Queuing Protocol) : un autre protocole de messagerie basé sur le modèle « publisher-subscriber », mais plus lourd et complexe que MQTT, offrant cependant davantage de fonctionnalités avancées. Il est particulièrement adapté aux applications où la fiabilité des transmissions est primordiale.
- CoAP (Constrained Application Protocol) : développé pour les réseaux bas débit à faible consommation d’énergie, ce protocole permet de simplifier la communication entre les nœuds par rapport à HTTP grâce à une adaptation aux contraintes matérielles et réseau. Il s’appuie toutefois sur un modèle requête-réponse et peut donc ne pas convenir à certains cas d’utilisation.
- XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol) : initialement conçu pour la messagerie instantanée et la présence en ligne, ce protocole repose sur populaire standard XML pour proposer des communications sécurisées, extensibles et interopérables entre différentes plateformes ou clients.
Au final, quelle que soit la solution choisie, les protocoles de messagerie légers et performants comme MQTT sont devenus essentiels pour relever les défis résultant de la croissance rapide et continue de l’IoT. Déjà largement répandu, MQTT semble encore destiné à équiper bon nombre de dispositifs et d’applications connectés à l’avenir, démontrant ainsi sa pertinence dans un monde de plus en plus exigent en termes d’échanges de données.
