berry Pi). Ainsi, il est possible d’envisager nos algorithmes de contrôle de charge dans le cadre d’un système opérationnel y compris à bord d’un satellite.
Processeurs considérés
i5-5257 2.7 GHz ARM v7 rev4 (v71) Durée prédiction de la charge 0.345µs 4.05µs
Mise à jour mémoire 0.351µs 3.23µs
Calcul probabilité d’accès 65.05 ns 393.62 ns Calcul temps de blocage 72.38 ns 749.26 ns
TABLEAU6.8 – Temps de traitement moyen des principales fonctions du contrôle de charge
6.5 Impact du contrôle de charge sur les objets
On peut se poser des questions sur l’impact du contrôle de charge au niveau des objets étant donné que la consommation énergétique est un enjeu majeur. Dans le cadre du système de com- munication considéré, les objets reçoivent les paramètres de contrôle de charge via la signalisation diffusée par la station de base. Les traitements demandés à l’objet sont uniquement de générer un nombre aléatoire et de le comparer à la probabilité d’accès. Si l’objet ne réussit pas ce test d’accès, il doit calculer son temps de blocage en générant des nombres aléatoires (leur nombre dépend du type de temps de blocage) et en utilisant le(s) paramètre(s) de blocage diffusé(s) par la station de base. Il met finalement en place une temporisation pour se réveiller à la fin de son temps de blocage.
Nous constatons rapidement que ce schéma de fonctionnement est très simple pour les ob- jets, le contrôle de charge ne devrait donc pas avoir non plus un impact fort sur la consommation d’énergie et donc la batterie des terminaux. Cette consommation dépend surtout du fonctionne- ment du système de communication.
Extension aux constellations de satellites
discontinues
Chapitre 7
Modélisation d’une constellation
discontinue pour des applications IoT
« Tout grand progrès scientifique
est né d’une nouvelle audace de l’imagination »
John Dewey
Sommaire
7.1 Modélisation de constellations discontinues pour l’IoT . . . 88 7.2 Quadrillage de la couverture satellite . . . 88 7.3 Première méthode de modélisation spatiale du trafic. . . 90 7.4 Deuxième méthode de modélisation spatiale du trafic . . . 91
7.4.1 La durée de visibilité de la couverture satellite . . . 91
7.4.2 La durée de non-visibilité satellite . . . 92
7.4.3 Génération spatiale du trafic . . . 93
7.5 Intégration de la modélisation spatiale du trafic dans le simulateur du système de communication . . . 94
7.5.1 Avec la première méthode de modélisation spatiale du trafic . . . 94
7.5.2 Avec la seconde méthode de génération spatiale du trafic . . . 96
7.5.3 Discussions sur nos ajustements . . . 96
7.6 Gestion des passages multiples de satellites . . . 97 7.7 Scénarios et métriques. . . 98
Dans la partie précédente, nous avons présenté des algorithmes de contrôle de charge pour les canaux en accès aléatoire des systèmes de communication cellulaires, terrestre ou satellite géosta- tionnaire. Mais à la vue du regain de popularité des constellations de satellite nous ne pouvons être attentiste et cantonner notre travail uniquement aux systèmes terrestre ou géostationnaire.
Dans cette partie, nous nous intéressons aux constellations de satellite à couverture discon- tinue. Ce type de constellations a été présenté lors du chapitre1mais nous en rappelons la défi- nition. La propriété des constellations discontinues est qu’elles ne couvrent pas en permanence toute la surface de la Terre. Elles sont évidemment inadaptées à des services haut débit classique, mais l’Internet des Objets du fait de la flexibilité de délai de transmission des applications peut s’y adapter. De plus, pour des nouveaux opérateurs satellite, elles sont financièrement plus abor- dables du fait de leur coût de développement bien inférieur à celui d’un système géostationnaire. Le risque financier pour un opérateur est contrôlé, ces derniers peuvent débuter avec peu de sa- tellites puis, selon le bénéfice du premier déploiement, compléter au fur et à mesure leur constel- lation.
7.1. MODÉLISATION DE CONSTELLATIONS DISCONTINUES POUR L’IOT
L’objectif de cette partie est donc d’illustrer la façon avec laquelle nous pouvons adapter les al- gorithmes développés précédemment aux constellations discontinues de satellites. Bien évidem- ment, nous évaluerons les performances et nous étudierons l’implantation des modifications réa- lisées sur les algorithmes. Mais avant tout, dans ce chapitre nous explicitons comment modéliser ce type de constellations.
7.1 Modélisation de constellations discontinues pour l’IoT
Dans les années 90 des travaux de modélisation des constellations de satellite ont été effectués suite à l’émergence de sociétés comme Globalstar et Iridium. Malheureusement, ces modèles, qui simulaient le réseau complet, ne concernaient qu’un tout petit nombre d’équipements. Ces mo- dèles ne passent pas à l’échelle lorsque nous considérons des centaines de millions d’objets dé- ployés sur la surface terrestre. Il est donc nécessaire de repenser la modélisation, la discontinuité apportant également une nouvelle particularité qu’il faut prendre en compte.
Premièrement, le fonctionnement du système de communication est similaire à celui pré- senté lors du chapitre3. Les voies montantes et descendantes fonctionnent en mode slotté et elles sont synchronisées entre elles. La discontinuité s’accompagne de "trous" de couverture, les ob- jets doivent potentiellement attendre avant d’avoir un satellite en visibilité. Par conséquent, nous considérons que le satellite indique sa présence par un signal de synchronisation de référence. Ce signal est transmis à chaque intervalle de temps. Les objets se réveillant d’un sommeil profond s’efforcent de le détecter et de se synchroniser avec. Quand cette dernière procédure n’est pas fruc- tueuse, l’objet retourne en sommeil profond pendant une période de TSommeilsecondes. À la suite
de cette temporisation, l’objet tentera de nouveau la phase de détection et de synchronisation sur le signal de référence. Inversement, quand l’objet est parfaitement synchronisé avec le satellite, nous considérons qu’il suit le même plan de transmission que celui présenté lors du chapitre3, la figure3.8en est une parfaite illustration.
Ainsi, notre objectif est de réaliser une modélisation reposant sur celle du système de commu- nication précédent. Néanmoins, des ajustements sont nécessaires afin de modéliser une constel- lation discontinue, voici les questions auxquelles nous répondons dans les sections suivantes :
— Les objets possèdent une durée de couverture satellite finie, ils ont un point d’entrée et un point de sortie de couverture, comment modélise-t-on ce phénomène ?
— À cause du mouvement, il est primordial de connaître la position spatiale des objets sous la couverture du satellite. Comment modélise-t-on la répartition spatiale des objets lors de l’entrée de ces derniers sous la couverture satellite ?