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Sujet de thèse - 2020

Ordonnancement temps réel au service des objets autonomes en énergie de l’IoT


Niveau : Thèse

Parmi les différents réseaux de l’Internet des Objets (IoT), on peut citer LoRa, Sigfox, LTE-M, NB-IoT et 5G. Alors que LoRa et SigFox permettent l’envoi de messages légers tout en étant économes en énergie, LTE-M, NB-IoT et 5G permettent d’envoyer des messages plus lourds mais au détriment d’un fonctionnement plus énergivore.
La technologie radio LoRa (Long Range – « longue portée » environ 15 km) est actuellement au coeur de la révolution IoT dans le secteur de l’énergie. Les dispositifs qui l’utilisent se multiplient, depuis les capteurs de données impulsionnelles (ex : température, humidité, présence, luminosité…) aux concentrateurs de données (GPS, accéléromètre, gyroscope, microcontrôleur…) en passant par les applications de monitoring (véhicules chaîne du froid de marchandises…).
Parmi les caractéristiques contribuant à faire de LoRa un réseau économe en énergie (et maximisant par là-même la durée de vie de la batterie des objets connectés), l’adaptabilité de la puissance de transmission en fonction de la taille des données, du débit d’envoi, et de la portée d’émission est un élément clé. Le protocole de communication s’appuie en effet sur un algorithme chargé de déterminer le niveau de puissance requis pour l’envoi d’un message.
L’idée des travaux envisagés dans cette thèse consiste à adapter le protocole de communication LoRaWan à des objets connectés supposés autonomes du point de vue énergétique (c’est-à-dire connectés par exemple à une source d’énergie renouvelable). L’objectif n’est plus alors de maximiser la durée de vie de la batterie mais bien de garantir perpétuellement la neutralité énergétique de l’objet par une adaptation dynamique de sa consommation à la production par la source renouvelable. Il s’agirait en particulier de transposer les travaux précédemment menés sur l’ordonnancement de tâches temps réel avec autonomie
d’énergie [1,2,3,4] à de l’ordonnancement de données LoRa avec autonomie d’énergie.
Dans cette thèse, nous ciblons des adaptations du protocole de communication LoRaWAN dédiées aux objets connectés alimentés par une source d’énergie renouvelable. La singularité des travaux réside dans la prise en compte conjointe de contraintes d’ordre énergétique et temporel. L’enjeu est d’assurer une maîtrise fine de l’envoi des messages de manière à satisfaire les besoins en communication tout en garantissant une autonomie énergétique.

Audrey Queudet LS2N / Systèmes Temps Réel – 02 51 12 58 23 – audrey.queudet@univ-nantes.fr
Maryline Chetto – LS2N / Systèmes Temps Réel – 02 28 09 21 09 – maryline.chetto@univ-nantes.fr

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