MQTT Central : Construire les solutions GPS et télématiques de demain

Pour l'internet des objets, MQTT est devenu le principal protocole de données. Pour connecter les appareils et les applications en nuage, cette implémentation légère du modèle Publish/Subscribe avec qualité de service s'est avérée être le meilleur choix. La télématique des transports, qui fait partie du monde de l'IdO, est également en train de passer activement à MQTT.

Dans ce billet, nous expliquerons pourquoi MQTT gagne de plus en plus d'importance pour les intégrateurs de solutions GPS, quels sont les défis techniques auxquels il faut s'attendre lors de l'implémentation, et comment Navixy vous aide à les surmonter.

Les projets complexes et à grande échelle adoptent d'abord MQTT

Aujourd'hui, dans le domaine de la télématique des transports, MQTT est principalement utilisé dans les grands systèmes multifonctionnels. C'est là qu'il faut combiner des équipements et des applications de différents fournisseurs, avec des degrés de nouveauté variables. Dans les projets évolutifs, il est essentiel que ces composants puissent être facilement intégrés et maintenus par des équipes de développement indépendantes. Par conséquent, si vous créez de tels systèmes, vous avez probablement déjà rencontré MQTT ou cela ne saurait tarder.

Si vous regardez les projets mis en œuvre par les partenaires Navixy utilisant MQTT aujourd'hui, ils sont le plus souvent dans les sphères suivantes :

• Gestion de la chaîne d'approvisionnement: Les grandes chaînes de distribution et les sociétés de production exigent de leurs fournisseurs qu'ils respectent scrupuleusement les délais de livraison et les conditions de transport - par exemple, la température de la cargaison. Comme les flottes des fournisseurs sont équipées d'un large éventail de systèmes provenant de plusieurs fournisseurs de GPS, leurs données doivent être accumulées à partir de différentes sources.
• Applications gigantesques et économies de partage: Les services de taxi, de location de voitures, d'autopartage et de mobilité urbaine doivent traiter de grandes séries de données composées de données de machines et de demandes d'utilisateurs. Dans le même temps, les informations doivent souvent être traitées à la vitesse de l'éclair, alors que les serveurs peuvent être situés dans des régions différentes.
• Télématique d'assurance: Le calcul des primes d'assurance et les enquêtes sur les accidents de la route sont deux aspects pour lesquels les compagnies d'assurance s'appuient progressivement sur les données collectées à partir de dispositifs dédiés aux véhicules. Parallèlement, l'analyse du volume d'utilisation, l'évaluation des compétences de conduite, la reconstitution des accidents et l'analyse statistique et prédictive sont des tâches distinctes qui impliquent des algorithmes de traitement complexes. Par conséquent, l'échange de données IoT entre les appareils et les applications joue un rôle clé à cet égard.
• Villes intelligentes, fiscalité et réglementation nationale: La résolution des problèmes de sécurité routière, de trafic et d'environnement dans les villes modernes est associée à l'utilisation de signaux provenant de millions de capteurs montés sur les véhicules et les installations d'infrastructure. Ces données sont traitées de manière interconnectée et forment un contexte unique pour la gestion à tous les niveaux. Par conséquent, un échange efficace de données est nécessaire tout en respectant les lois relatives à leur stockage et à leur lieu de traitement.

Nombre de ces projets sont mis en œuvre sur la base de NavixyCloud et de IaaS en nuage, notamment les plateformes IoT spécialisées AWS IoT platform, Google Cloud IoT, IBM Watson IoT platform, Microsoft Azure IoT, etc.

La prise en charge de MQTT par les fabricants de traceurs GPS joue en leur faveur

Naturellement, les fabricants de dispositifs télématiques de transport souhaitent que les intégrateurs utilisent spécifiquement leurs produits dans les plus grands projets. C'est pourquoi on trouve de plus en plus souvent MQTT dans les nouvelles lignes d'équipement. De tels modèles sont maintenant produits à grande échelle par DCT, Xirgo, Globalmatix, Teltonika, TOPFLYtech et d'autres entreprises.

Étant donné que, dans la plupart des cas, les projets MQTT s'avèrent très spécifiques, les appareils dotés d'une configuration flexible deviennent des pilotes pour les fabricants. Il s'agit par exemple de passerelles 4G capables de se connecter à divers capteurs, de fonctionner avec le bus CAN et de définir une logique logicielle. Cependant, MQTT est progressivement apparu, au moins en tant qu'option, dans d'autres modèles, même avec des fonctionnalités de base. Les fabricants utilisent donc les avantages de MQTT de manière très rationnelle, notamment les modèles d'abonnement (sujets) et les trois niveaux de qualité de service (QoS).

Défis pratiques dans la construction de systèmes télématiques de transport basés sur MQTT

Bien qu'il s'agisse d'un protocole pratique et répandu pour créer des solutions IoT, la mise en œuvre de MQTT dans divers dispositifs de véhicules et fonctions télématiques de transport nécessite une attention supplémentaire de la part des intégrateurs, des fabricants et des développeurs.

Dans la pratique, deux facteurs doivent être pris en compte :

• Les données provenant des appareils sont hétérogènes. En raison de la diversité des modèles de traceurs GPS, des capteurs connectés et des véhicules eux-mêmes, les données se présentent sous différents formats et unités de mesure, et nécessitent des calculs supplémentaires. Il arrive même qu'un protocole MQTT contienne un protocole propriétaire du fabricant de l'appareil. Par conséquent, si les manipulations nécessaires des données ne sont pas effectuées au préalable pour les unifier, les développeurs d'applications IoT devront résoudre ces tâches pour chaque module fonctionnel séparément, ce qui annule le principal avantage de MQTT en tant que protocole universel et simple.
• Les dispositifs IoT des véhicules ne se contentent pas de transmettre des données aux applications, mais reçoivent aussi régulièrement des commandes de leur part. À cette fin, les appareils ont mis en œuvre des mécanismes MQTT non seulement pour publier, mais aussi pour s'abonner. La sémantique et la syntaxe des commandes sont largement déterminées par les capacités matérielles des appareils et leur utilisation prévue dans les véhicules. Il est plus rentable pour les développeurs d'applications de penser au-delà de ces différences afin de gagner du temps sur le développement et de rendre le système plus évolutif.

Pour aider les intégrateurs à surmonter efficacement ces défis, le module MQTT Central peut être intégré à la plateforme Navixy. Il facilite la communication unifiée entre les appareils IoT et les applications.

MQTT Central comme terminal de transport entre les composants IoT d'un système

Navixy MQTT Central est un module optionnel de la plateforme qui permet aux intégrateurs et aux développeurs d'organiser facilement l'échange entre les appareils IoT et les applications à l'aide d'un protocole MQTT commun.

Un avantage important de MQTT Central est que les données et les commandes transmises peuvent être simultanément unifiées, c'est-à-dire standardisées et normalisées. Cela permet aux développeurs d'éviter les caractéristiques qui ne sont pas essentielles pour la logique commerciale, telles que le "zoo" des dispositifs GPS utilisés ou les différences entre les contrôleurs CAN des véhicules.

L'utilisation de MQTT Central facilite la création, la personnalisation et l'intégration des systèmes télématiques dans un délai plus court, en fournissant des solutions avec une grande tolérance aux pannes et une excellente évolutivité, ainsi que la compatibilité avec les plates-formes IoT modernes.

Parmi les avantages supplémentaires de Navixy MQTT Central, induits par l'architecture interne, les suivants sont à noter :

• JSON ou XML : sortie des données dans le protocole sélectionné avec une faible latence.
• REST API et ETL : téléchargement des données vers les systèmes ERP et BI
• Sur site ou en nuage avec une disponibilité de 99,9 %.

Deux cas d'utilisation permettent d'illustrer plus clairement les capacités d'une telle approche sous différentes perspectives.

Cas А. Service de dépannage et assistance routière

Un système construit par un partenaire de Navixy pour un grand service national d'assistance routière peut servir de premier exemple, le plus simple. La flotte du client, composée de dépanneuses et de camions de réparation, était déjà équipée de solutions Skypatrol, Concox et TOPFLYtech. Le client avait besoin d'un partenaire pour développer une solution personnalisée de suivi de la situation avec des données affichées sur des écrans dans quatre centres de dispatching régionaux. Le système utilisait les paramètres du véhicule, notamment la localisation et la vitesse, ainsi que l'état de la disponibilité du véhicule pour un nouvel appel.

Les données devaient donc être collectées en temps réel à partir de plusieurs dispositifs différents fonctionnant à la fois sur MQTT et sur des protocoles propriétaires, et traitées indépendamment sur quatre sites. Au départ, il était prévu d'utiliser un transfert de données entre serveurs, ce qui permettrait un échange de données instantané et résoudrait le problème d'un protocole unifié et agnostique. Cependant, l'utilisation de Navixy MQTT Central et, par conséquent, du protocole MQTT pour la communication entre les applications a permis d'accélérer le développement de l'application, de rendre le système plus évolutif (il était prévu de lancer des centres de répartition supplémentaires) et tolérant aux pannes grâce au modèle d'abonnement avec QoS 1 et QoS 2.

Cas B. Service de covoiturage et de location de voitures

Le deuxième cas démontre l'avantage des sujets MQTT, lorsque des composants individuels de systèmes logiciels complexes peuvent s'abonner à l'ensemble de données requis. En d'autres termes, les sujets vous permettent de déterminer le sous-ensemble de données reçues par une application particulière d'un grand progiciel.

Dans ce cas, une entreprise opérant dans les segments du covoiturage et de la location de voitures s'engage indépendamment dans le développement d'applications commerciales clés où des modules fonctionnels distincts sont créés et maintenus par des équipes de développement différentes. Cette séparation est en partie motivée par des considérations de performance et en partie par des aspects organisationnels, étant donné que l'entreprise a connu une croissance active en rachetant des concurrents.

Le parc automobile de l'entreprise, qui comptait à l'époque plus de 1 500 voitures, était principalement équipé de passerelles télématiques sur mesure. Elles étaient équipées d'un système de navigation GPS, d'un système de fonctionnement par bus CAN et d'autres capteurs, ainsi que d'un système de vidéosurveillance mobile MDVR.

La partie opérationnelle de l'activité a été réalisée sur la base de la plateforme logicielle interne, tandis qu'une équipe distincte était responsable de chacune de ses fonctions :

• Applications mobiles avec recommandations sur les voitures disponibles les plus proches, commandes et paiements, et autres aspects liés à l'interaction avec l'utilisateur.
• Entretien des voitures avec les livreurs de voitures de la flotte et le personnel technique pour préparer les voitures sur la base des informations concernant le carburant restant, le kilométrage, les signaux d'erreur du système d'autodiagnostic basé sur le DTC, etc.
• Réponse aux situations d'urgence, y compris l'utilisation non autorisée, les accidents, les dommages et le vol.
• Lecalcul du coût du voyage, y compris la notation des conducteurs pour les manœuvres brusques et les infractions au code de la route.

Chacun de ces modules, à sa manière, est une tâche indépendante et complexe, mais ils utilisent souvent des données communes provenant du GPS, d'accéléromètres, du bus CAN et de capteurs, de la vidéosurveillance, etc. Il était donc important que les programmeurs puissent facilement obtenir les données nécessaires et envoyer des commandes aux appareils. Par exemple, pour une maintenance opportune, il est important d'obtenir le statut MIL et les codes d'erreur du bus CAN, le VIN et les relevés du compteur kilométrique, ainsi que des informations sur la vitesse, la ceinture de sécurité, la position de la pédale d'accélérateur et le régime moteur pour l'évaluation des aptitudes à la conduite.

L'utilisation de Navixy MQTT Central a permis de mettre en œuvre ces tâches de la manière la plus efficace possible. Les équipes de développement ont pu configurer leurs applications pour recevoir les données nécessaires et envoyer des commandes aux appareils. En outre, elles ont gagné du temps en combinant les anciens systèmes et le système actuel dans un espace commun, ont choisi de ne pas travailler avec les appareils à un niveau inférieur et ont pu se concentrer sur le développement de la fonctionnalité de l'entreprise. Les avantages de MQTT ont également permis une grande fiabilité de la communication entre des serveurs répartis géographiquement et une plus grande évolutivité du système.

L'importance de MQTT pour la construction de systèmes télématiques et IoT modernes dans le domaine des transports

Les fonctionnalités inhérentes à MQTT et la popularité croissante de ce protocole IoT lui-même poussent les fabricants, les développeurs et les intégrateurs à l'adopter activement. Les projets récemment mis en œuvre pour la surveillance des véhicules et des actifs mobiles en témoignent clairement. Au fil du temps, d'autres systèmes GPS basés sur MQTT, non seulement complexes sur le plan fonctionnel, mais aussi à grande échelle, verront le jour.

Les produits et solutions basés sur MQTT sont moins chers à développer et à mettre en œuvre. Le déploiement et la personnalisation sont plus rapides, tandis que le développement et l'assistance sont plus faciles. En même temps, il y a toujours des aspects associés aux caractéristiques distinctives de l'implémentation de MQTT dans les appareils GPS et les cas d'utilisateurs spécifiques. Navixy MQTT Central permet d'éliminer ces caractéristiques et de se concentrer sur la partie essentielle de la création de solutions évolutives et fiables. La fonctionnalité MQTT Central est disponible dans les trois options d'approvisionnement de Navixy et s'intègre facilement aux plateformes IoT en nuage les plus courantes.