1.3 D´ etail des travaux
2.1.2 Mod` ele et structure dans l’empilement protocolaire
Pour atteindre l’objectif vis´e, nous avons propos´e dans ces travaux plusieurs protocoles et algorithmes, ainsi qu’un mod`ele g´en´eral comprenant un objet d’abstraction de localisation, ouAbstracted Localisation Object (ALO). Cet objet est plac´e aux cˆot´es de l’empilement protocolaire, comme on peut le voir sur la figure2.1, ainsi que ces principaux composants internes. Dans cette id´ee, ALOcollecte des informations issues des diff´erents niveaux de la pile protocolaire et, `a partir de ces informations, fournit le service de localisation. Ce service est rendu `a l’utilisateur et `a l’application, mais aussi aux diff´erents niveaux protocolaires eux-mˆemes qui ont besoin de l’information de localisation `a des fins d’optimisation, comme par exemple dans le cadre d’un routage g´eographique au niveau 3.ALOfournit le service de localisation au travers de son point d’acc`es de service LOC-SAP (LOCalisation-Service Access Point ).
PHY MAC NWK ToF Timer Protocoles de Ranging APL Diffusion de positions ALO Protocoles Range-free Service de Données Service de Localisation LOC-SAP DATA-SAP Estampilles temporelles Distances Angles d'arrivées Positions Algos de localisation
Figure 2.1 – ALO: Abstract Localisation Object Comme on peut le voir sur la figure2.1,ALO:
1. est en lien direct avec chaque couche de l’empilement protocolaire, de fa¸con transversale. Il peut, `a ce titre :
- r´ecup´erer des informations propres `a ces niveaux protocolaires, comme des informations issues d’une analyse du signal radio (force du signal re¸cu, instant d’´emission ou de r´eception) ou des informations stock´ees pour le fonctionnement des protocoles (tables de voisinage, tables de routage, etc.),
- d´eclencher l’ex´ecution de protocoles vari´es, de type range-based ou range-free pour parvenir `a une nouvelle localisation ou confirmer une localisation d´ej`a en m´emoire. Ces protocoles peuvent demander la transmission de messages d´edi´es, ou ˆetre inclus dans le trafic existant, dans la charge utile (payload ) des protocoles classiques.
2. m´emorise plusieurs informations relatives aux donn´ees de localisation, telles que les positions connues (par configuration ou par une d´etermination ant´erieure), des distances connues (rangings) entre nœuds, des estampilles temporelles ou bien encore des angles d’arriv´ees. Ces informations sont stock´ees dans des tables locales `a l’objet,
3. comprend un ou plusieurs algorithmes de localisation, li´es ou d´ecorr´el´es des protocoles ex´ecut´es. Typiquement, l’algorithme de localisation se base sur les informations pr´esentes dans les diff´erentes tables pour parvenir `a l’obtention d’une solution.
Utilis´e initialement `a des fins de recherche pour permettre la comparaison des syst`emes de ranging et de localisation,ALOest ´egalement utilis´e comme entit´e op´erationnelle dans un nœud OpenWiNo (cf. §1.3.5.2.1) par exemple. Dans ce contexte, chaque information calcul´ee par ALO est stock´ee en table en m´emorisant la source du calcul. Par exemple, des distances entre nœuds estim´ees par temps de vol pourront ˆetre stock´ees au mˆeme titre que des distances estim´ees par force du signal, `a condition que la source utilis´ee dans l’estimation (temps de vol ou force du signal) soit m´emoris´ee avec la distance. Diff´erents protocoles doivent pouvoir nourrir diff´erents algorithmes de localisation ; la solution la plus convenable sera utilis´ee, selon des crit`eres comme la pr´ecision ou la consommation d’´energie induite par la recherche de la solution.
Les travaux pr´esent´es dans la suite de ce chapitre s’int`egrent dans le mod`eleALO.
2.2 Synth`ese des directions, projets et encadrements
2.2.1 Projets
La figure2.2illustre la chronologie des diff´erents projets r´ealis´es sur la p´eriode. L`a encore, une distinc-tion est faite entre les projets sous contrat en direcdistinc-tion (2), ainsi que les projets sans contrat (financement sur le budget r´ecurrent de l’´equipe, reliquats, etc.) (2).
Figure 2.2 – Projets sur la th´ematique Localisation
- 2010-2012 (20 mois) : NanoLoc (Localisation avec Nanotron). ´Evaluation de transceivers Chirp Spread Spectrum (CSS)Nanotron, conception et fabrication d’un nœud et ´evaluation ; d´emonstrateur des travaux de th`ese de R´ejane Dalc´e.
- 2012-2014 (20 mois) : Int´egration d’Algorithmes de Localisation dans un R´eseau de Capteurs Sans Fil (IAL-RCSF). ´Evaluation de transceivers UWB DecaWave (acc`es aux premiers ´
echantillons du constructeur sous NDA) et production d’un d´emonstrateur. Projet co-financ´e par la commission valorisation de l’Universit´e Toulouse 2 Jean Jaur`es.
- 2014-2016 (18 mois) : DecaDuino (DecaWave sous Arduino). D´eveloppement d’un framework mat´eriel et logiciel pour l’impl´ementation et l’´evaluation des performances de protocoles de ranging sur couche PHY UWB bas´ee sur le transceiver DecaWave DW1000. Publication de DecaDuino sous licence GPL et conception et fabrication du DecaWiNo, un nœud capteur sur couche PHY UWB. - 2015-2016 (14 mois) : GUINNESS (Projet financ´e par la r´egion MPY et le FEDER). M´ethodes
de synchronisation fine sur UWB. Prototype r´ealis´e avec DecaDuino.
2.2.2 Encadrements
Dans la cat´egorie des travaux pr´esent´es dans ce chapitre, nous comptons cinq encadrements distincts : 1 encadrement de niveau Master, 2 co-encadrements de th`ese `a 50% et 2 co-encadrements post-doctoraux. La figure2.3illustre la chronologie des diff´erents encadrements et co-encadrements r´ealis´es sur la p´eriode.
Figure 2.3 – Encadrements sur la th´ematique Localisation Les travaux sont ´enum´er´es ici chronologiquement :
- 2009-2013 (42 mois) : co-encadrement (50%) de la th`ese de Mlle R´ejane Dalc´e. M´ethodes et syst`emes de localisation combinant plusieurs technologies de transmission et de positionnement. - 2013 (6 mois) : encadrement de M. Hassane Marrou dans son stage de Master
Re-cherche. ´Etude et caract´erisation d’une PHY/MAC 802.15.4a UWB et impl´ementation d’algo-rithmes de localisation sur un r´eseau de capteurs sans fil. Production d’un d´emonstrateur. Stage dans le cadre du projetIAL-RCSF.
- 2013-2014 (12 mois) : encadrement du post-doctorat de Mlle R´ejane Dalc´e. Localisation 2D et 3D dans le contexte des r´eseaux de capteurs sans fil UWB : du protocole de ranging par temps de vol `a l’algorithme de localisation.
- 2014-2017 (44 mois) : co-encadrement (50%) de la th`ese de M. Ibrahim Fofana. Contri-bution aux architectures protocolaires pour syst`emes de localisation des nœuds dans un r´eseau de capteurs sans fil.
- 2015-2016 (12 mois) : co-encadrement (33%) du post-doctorat de M. Fran¸cois Despaux. Synchronisation fine sur couche PHY UWB.
Ces travaux sont d´etaill´es dans les sections suivantes.
2.2.3 Publications
Les travaux pr´esent´es dans ce chapitre ont donn´e suite `a :
- deux publications dans des revues internationales dont une en navette (Elsevier Adhoc Networks, Irvine WET),
- treize publications dans des conf´erences internationales avec comit´e de lecture et actes publi´es (PIMRC, VTC, Ad-Hoc Now, Wireless Days, IPIN, CFIP...).