Le protocole LwM2M (Lightweight Machine to Machine) est un standard de communication conçu spécifiquement pour les objets connectés et l’IoT (Internet of Things). Son objectif est de permettre une gestion à distance des dispositifs IoT de manière efficace et sécurisée, et cela, même avec des contraintes de bande passante ou d’alimentation. Il utilise des protocoles légers, notamment le CoAP (Constrained Application Protocol ou CoAP protocole de transfert de données optimisé pour les périphériques et réseaux contraints), optimisé pour les réseaux à faible débit et permet donc une économie de la bande passante.
Le LwM2M prend en charge des fonctionnalités essentielles telles que la gestion de périphériques, la surveillance, la mise à jour des firmwares, ou encore la collecte de données. Avec sa structure standard et l’usage d’interfaces et d’objets pré-définis, il facilite l’intégration et l’interopérabilité entre différents équipements et services IoT.
Origine du protocole LwM2M
Le protocole LwM2M a été développé par l’OMA (Open Mobile Alliance). C’est une organisation qui élabore des standards ouverts pour les services mobiles. Il est le résultat de la collaboration entre différents acteurs de l’industrie visant à créer un standard commun pour la gestion des objets connectés. Lancé officiellement en 2017, il est désormais un protocole implémenté dans le secteur de l’IoT.
Historiquement, le lwM2M a été conçu pour simplifier et unifier les protocoles de communication dans le secteur des objectifs connecté. Un réel enjeu pour assurer la maintenabilité et l’interopérabilité des équipements.
De plus, afin d’assurer un transport des données et instructions sécurisées, le LightWeight M2M s’appuie également sur les spécifications de l’IETF (Engineering Task Force) et utilise donc les recommandations suivantes :
- CoAP pour le transport de données
- DTS TLS et Oscore pour la sécurité
- IPSO pour la structure des données
Principes et fonctionnement de LwM2M
Le LwM2M permet la gestion à distance et la surveillance de périphériques IoT (Noeuds ou Nodes), de manière sécurisée. Basé sur le modèle REST, LwM2M simplifie les échanges entre les objets connectés et les plateformes de gestion.
Un des principes fondamental de LwM2M est l’optimisation des ressources. Ce protocole a été conçu pour être léger. Il utilise très peu de bande passante et donc d’énergie, deux ressources souvent critiques dans les objets IoT.
L’interopérabilité est également au cœur de LwM2M. Il permet ainsi à différents dispositifs et services de communiquer entre eux sans problème de compatibilité. C’est un atout stratégique pour concevoir un écosystème IoT cohérent et évolutif.
Ce standard léger offre plusieurs fonctionnalités-clés qui facilitent la gestion des appareils IoT :
- Enregistrement des appareils : Les nœuds IoT s’enregistrent auprès d’un serveur pour se rendre identifiables et recevoir des instructions.
- Gestion des configurations : LwM2M permet de configurer à distance les paramètres des nœuds.
- Télémétrie : Il est possible de collecter des données telles que la température, vibration ou encore l’humidité à partir des capteurs connectés.
- Mise à jour du firmware : LwM2M facilite les mises à jour logicielles, permettant ainsi de déployer des améliorations ou des correctifs en toute sécurité.
- Gestion des erreurs : Le protocole permet la détection des erreurs pour une maintenance proactive des appareils.
Le protocole LwM2M établit une structure de communication client-serveur, où l’appareil IoT agit comme un client et la plateforme de gestion comme un serveur. Les interactions principales sont:
| Interaction | Description |
|---|---|
| Enregistrement | À la mise en marche, l’appareil s’enregistre auprès d’un serveur LwM2M. |
| Reporting | L’appareil envoie des mises à jour régulières concernant ses ressources et états. |
| Notification | Des notifications sont envoyées sur la base d’événements spécifiques ou de seuils déclencheurs. |
| Commande et Contrôle | Le serveur peut envoyer des commandes pour contrôler l’appareil ou le configurer à distance. |
Avantages du LwM2M pour l’IoT
Efficient en termes d’énergie et de bande passante: Econome, il permet aux dispositifs réduire la quantité de données à transmettre.
Sécurisé: Il offre des mécanismes de sécurités robustes, comme le chiffrement des données et l’authentification.
Interopérable: Grâce à des standards ouverts, il assure une meilleure compatibilité
Ce protocole permet donc d’implémenter facilement des fonctionnalités critiques pour gérer de manière homogène cette typologie de matériel comme la :
Mise à jour à distance des appareils IoT (OTA – Over The Air updates).
Surveillance de l’état de santé et maintenance prédictive des machines industrielles.
Nombre de plateforme IoT implémente ce protocole afin d’apporter, en plus de la remontée de données, des fonctionnalités de supervision. On pourra par exemple citer Orange avec LiveObjects, Advantech avec WISE-IoT, Adeunis, Kuzzle, Wiifor, CommonSense, …
LwM2M vs MQTT, vs CoAP vs HTTP(s)
Alors qu’on retrouvera très facilement MQTT et MQTTs implémentés dans les objets et plateforme IoT, découvrez un tableau comparatif des différences entre ces standards ci-dessous :
| Protocole | Bande passante | Standard de copmmunication | Sécurité |
|---|---|---|---|
| LwM2M | Faible | UDP, TCP, SMS, NIDD, LoRaWAN | DTLS et TLS, OSCORE |
| MQTT | Moderée | TCP | SSL/TLS |
| CoAP | Bas à Modéré | UDP ou TCP | DTLS |
| HTTP/HTTPS | Élevée | TCP | SSL/TLS |
On remarquera donc qu’un des avantages principaux de LwM2M est sa très faible empreinte vis à vis de MQTT ou HTTP. De même le payload par défaut utilisé dans ce standard peut prendre 4 formes :
- TLV,
- JSON,
- Opaque,
- SBOR
Là ou MQTT, même si le JSON est largement répandu, n’impose aucune structure.
Contrairement à d’autres protocoles comme MQTT qui sont orientés message, LwM2M est modelé autour de la gestion des appareils et des ressources. Alors que ces fonctions doivent être implémentés par dessus MQTT si nécessaire.
De nombreux capteurs, passerelles IoT, équipements connectés et plateformes de service sont déjà compatibles avec ce standard. N’hésitez pas à vérifier si c’est un prérequis pour vous !