Conclusion

Les réseaux de capteurs ouvrent la voie à des applications variées dans de nombreux domaines et per-mettront, à plus ou moins long terme, le développement de l’intelligence ambiante, où l’environnement sera capable de comprendre l’activité de l’utilisateur et lui présenter les interfaces de communication adaptées.

Avant d’atteindre ce niveau de maturité, il est nécessaire de développer des plateformes matérielles et des protocoles de communication et d’auto-organisation efficaces en énergie. En effet, dans un réseau de capteurs, l’énergie est la contrainte essentielle qui modifie profondément toutes les hypothèses sur lesquelles sont basées des systèmes enfouis et des réseaux sans fil. L’énergie étant finie pour chaque nœud, l’optimisation de la consommation d’énergie n’est pas seulement un facteur accessoire de confort pour l’utilisateur, mais un facteur essentiel pour la faisabilité et l’acceptabilité d’un réseau de capteurs. Par exemple, pour que les nœuds puissent être noyés dès leur fabrication dans des plaques de placoplâtre ou dans l’épaisseur du papier peint, il faut que la durée de vie soit supérieure à celle généralement admise pour ces matériaux.

Pour économiser l’énergie du réseau, il est nécessaire d’adopter une approche verticale. En effet, il n’est pas souhaitable d’étudier une architecture de noeuds ou de réseaux sans tenir compte de ses performances, de l’environnement et de son impact sur les applications mais il faut au contraire bien repenser une architecture globale de réseaux de capteurs où la maîtrise de l’énergie est au coeur des préoccupations pour, notamment, augmenter la durée de vie du réseau.

Pour cela, il faut s’interroger sur les architectures logicielles et matérielles optimisant l’énergie des éléments de base : les capteurs intelligents. À partir de ces composants, de nouveaux protocoles de com-munication doivent être élaborés en tenant compte de l’environnement radio et en minimisant l’éner-gie dissipée en communication. Puis il est nécessaire de concevoir des algorithmes distribués mettant en oeuvre des mécanismes pour l’autonomie du réseau (configuration, organisation, auto-réparation) où le compromis durée de vie/performances/efficacité devra être établi.

C’est ce que propose de réaliser le projet ANR RNRT numéro ANR-05-RNRT-01703, ARESA [24], qui regroupe plusieurs laboratoires universitaires – le LIG-LSR, le TIMA et VERIMAG à Grenoble, le CITI à l’Insa de Lyon – ainsi que l’opérateur France Télécom R&D Meylan et l’entreprise Coronis Systems spécialisée dans les réseaux de capteurs sans fil. Ce projet, qui se terminera en juin 2009, vise plus spécifiquement à :

– explorer de nouvelles architectures logicielles et matérielles évènementielles optimisées pour la très faible consommation,

– proposer de nouveaux protocoles au niveau MAC et réseau qui tiennent compte de la consomma-tion de l’énergie,

– trouver de nouveaux protocoles applicatifs adaptés à la fusion et à l’agrégation de données, – étudier de nouvelles structures de réseaux qui permettent l’auto-configuration, l’auto-organisation

et l’auto-réparation,

– étudier les besoins d’un environnement de développement d’une application à base de réseaux de capteurs, ainsi que fournir des outils de modélisation globale et de validation,

Chapitre

2

Les circuits asynchrones

Lorsque la conception de circuits numériques a débuté, il n’existait pas de distinction entre circuit synchrone et asynchrone. Les circuits synchrones correspondent à une classe restreinte de circuits qui sont séquencés par un signal périodique uniformément distribué : l’horloge. Au contraire les circuits asynchrones sont des circuits dont le contrôle est assuré par une toute autre méthode que le recours à un signal d’horloge global. Le contrôle se fait de manière locale par une synchronisation entre blocs fonctionnels. Très vite le style de conception synchrone s’est imposé pour répondre à des besoins de calcul croissants et pour s’adapter à une technologie encore bridée.

Pourtant l’étude des circuits asynchrones a commencé au début des années 1950 pour concevoir des circuits à relais mécaniques. En 1956, Muller et Bartky, de l’université de l’Illinois, ont travaillé sur la théorie des circuits asynchrones. Huffman est le premier à concevoir des machines à états asynchrones en 1968 avec ses travaux en « switching theory ». Ces travaux ont ensuite été étendus par Huffman lui-même, Muller, Unger et Mac Cluskey. Muller fut le premier à proposer d’associer un signal de validité aux données, introduisant ainsi un protocole de communication quatre phases. En 1966, le « Macromo-dule Project » lancé par W.A. Clark de l’université de Washington, St Louis [15] montre qu’il est possible de concevoir des machines spécialisées complexes par simple composition de blocs fonctionnels asyn-chrones. Par la suite, Seitz introduit un formalisme proche des réseaux de Petri pour concevoir des circuits asynchrones, ce qui aboutit à la construction du premier calculateur « dataflow » (DDM-1) [18]. Enfin, en 1989, Yvan Sutherland a largement contribué à l’intérêt croissant porté par les institutions académiques mais aussi industrielles à la conception de circuits asynchrones en publiant un article maintenant célèbre intitulé « Micropipeline » [67]. Depuis, les travaux sur la conception de circuits asynchrones ne cessent de s’intensifier [34].

Aujourd’hui, malgré la prépondérance des circuits synchrones, des outils de conception associés à ce type de circuits qui ne cessent de progresser, ainsi qu’une formation d’ingénieurs uniquement

consa-crée à ce style de conception, de plus en plus d’acteurs du domaine du semiconducteur s’intéressent à la conception asynchrone. En effet, le rôle de plus en plus important des variations de process, de tem-pérature et de tension dans la conception de circuits en technologie submicronique, rend extrêmement complexe la conception de circuits synchrones [16]. Les circuits asynchrones sont donc l’objet d’un re-gain d’intérêt et d’activité de recherche du fait de leurs bénéfices potentiels en faible consommation, faible bruit, robustesse aux variations (technologiques ou d’utilisation) et modularité [8].

Ce chapitre est largement inspiré du manuscrit de thèse de Bertrand Folco [30] et d’un rapport écrit par Marc Renaudin sur l’état de l’art de la conception de circuits asynchrones [62].