Communication
Le principe même de l'IoT est de faire communiquer les objets connectés ensemble ou avec un utilisateur. Cette unité de formation s'intéresse à la façon de réaliser cette transmission. Elle est composée de 4 modules différents : "Protocole pour les objets connectés", "Energie pour les systèmes embarqués", "Sûreté de fonctionnement et sécurité informatique", et "Réseaux émergents".
Protocoles pour les objets connectés
Ce module lui-même décomposé en plusieurs "sous-modules" apporte de nombreuses notions théoriques qui cependant sont bien assimilées grâce aux nombreux cas concrets et situations réelles évoqués pendant les cours ainsi que par le biais de présentations et rapports permettant une bonne implication.
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Description
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Au cours de ce module, nous avons commencé par étudier quels étaient les différents protocoles de communication utilisés aujourd'hui dans le domaine de l'IoT, puis nous avons insisté sur les différentes couches MAC, nous avons été sensibilisés à l'arrivée de la 5G et avons travaillé sur les problématiques des communications sans fil.
Les notions importantes vues au cours de ce modules sont les suivantes :
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Etude et comparaison des différents protocoles de communication de l'IoT (Sigfox, LoRa, BLE, Zigbee, GSM)
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Etude des différentes couches MAC utilisées pour l'IoT ainsi que de leurs caractéristiques à prendre en compte pour faire un choix pertinent (méthode d'accès, QoS, consommation énergétique, sécurité, mobilité...)
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Présentation de la 5G et des possibilités qu'elle apporte
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Présentations de use cases innovants liés aux nouvelles technologies de communication
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Etude des problématiques liées aux communications sans fil (bilan de liaison, problèmes d'interférences, d'évanouissement, de multi-trajets etc...)
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Etude des traitements numériques réalisés dans les communications radio (radio logicielle)
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Problèmes rencontrés et résolution
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Les premiers problèmes rencontrés dans ce modules ont été liés à l'études des couches MAC. En effet, venant de la spécialité Réseaux et Télécommunications, je n'ai pas eu de problème à appréhender le principe de fonctionnement et les différentes fonctions de la couche MAC du modèle OSI, cependant, les couches MAC sur lesquelles nous avons du travailler n'avaient jamais été évoquées précédemment dans la formation et j'ai du faire beaucoup de recherches personnelles pour me documenter sur ces notions ce qui m'a permis d'avoir une vision plus critique et plus précise des enjeux liés à cette partie de la chaîne de communication.
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Un autre problème auquel j'ai du faire face en suivant ce module a été la partie théorique des TP. Le principe de ces TP était particulièrement intéressant et nous a permis de comprendre tout l’intérêt de la radio logicielle. La difficulté résidait dans la partie théorique qui faisait intervenir des notions complexes de traitement du signal qui étaient nouvelles pour moi. Pour faire face à ces difficultés, nous avons travaillé ensemble avec mon groupe en faisant beaucoup de recherches sur internet afin de comprendre ces notions très théoriques qui n'étaient pas abordées dans les cours.
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Synthèse et auto-évaluation
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Ce module a représenté un grand volume horaire et nous a permis, grâce aux différents rapports et présentations qui jalonnaient le semestre d'assimiler et de se perfectionner sur un grand nombre d'aspects allant de notions très théoriques de traitement du signal jusqu'à l'étude de cas concrets et de problématiques réelles. Cette méthode de fonctionnement alliant cours, TP, rapports et présentations m'a permis de m'impliquer pleinement dans le module et d'en tirer le maximum. C'est pourquoi aujourd'hui, je peux prétendre avoir un niveau d'expertise sur les aspects suivants :
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Compréhension des étapes majeures de développement des communications mobiles et des développements technologiques associés
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Connaissance des enjeux des nouvelles générations de communications mobiles
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Capacité d'analyse et d'évaluation des technologies réseaux sans fil optimales
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Capacité de proposition de solutions de technologies réseaux optimales applicables à l'IoT
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Connaissance des principaux traitements utilisés dans une communication numérique et capacité à expliquer la structure de base des émetteurs-récepteurs radiofréquences numériques
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Les travaux réalisés lors du projet intégrateur nous ont également permis de nous perfectionner sur ces domaines. En effet, il nous a fallu faire une étude des différents protocoles de communications possibles dans un domaine à fortes contrainte : l'environnement marin.
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Energie pour les systèmes embarqués
La problématique énergétique est omniprésente lorsque l'on parle d'IoT. En effet, les objets connectés faisant des relevés de mesures dans des environnement extrêmement variés n'ont que rarement la possibilité de s'alimenter sur le réseau électrique 50Hz. C'est pourquoi il est primordial d'étudier quelles peuvent être les alternatives et les solutions utilisées aujourd'hui.
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Description
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Au cours de ce module, nous avons étudié les différentes façons de stocker l'énergie depuis les premières piles et batteries réalisées jusqu'aux supercondensateurs utilisés aujourd'hui en insistant sur les caractéristiques et les capacités de chaque méthode de stockage. Nous avons fini par l'étude des systèmes permettant de récupérer l'énergie naturellement présente dans l'environnement. Les points clés abordés dans le module sont les suivants :
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Historique du stockage de l'énergie
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Etude du fonctionnement des piles
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Etude du fonctionnement des accumulateurs
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Etude de la charge des accumulateurs
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Etude de l'association série/parallèle
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Etude du fonctionnement des supercondensateurs
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Etude de la récupération de l'énergie dans l'environnement d'un système
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Problèmes rencontrés et résolution
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Nous avons rencontré des problèmes liés au stockage de l'énergie dans notre projet car notre prototype devait être autonome, en effet la bouée intelligente doit envoyer des données fournit par les capteurs. Nous avons du mettre en place des panneaux solaires afin de rendre le prototype autonome en termes d’énergie. Cependant il y a eu un problème sur la réception des composants commandes pour la transformation de l’énergie reçu par le soleil en électricité. Nous avons tout de même l'analyse de la consommation de notre prototype afin de prévoir les besoins énergétiques.
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Synthèse et auto-évaluation
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Ce module a été l'occasion de comprendre des problématiques essentielles dans le domaine de l'IoT, celle du stockage de l’énergie. Les nombreux exemples ainsi que les cas concrets abordés pendant le cours me permettent de dire que j'ai acquis un niveau d'expertise dans la compréhension et la prise en compte des contraintes dans le domaine de l'IoT.
De plus, les études réalisés au cours du projet et des cours nous ont permis de faire face à des problématiques réelles ce qui a confirmer notre compréhension de ces notions.
Sûreté de fonctionnement et sécurité informatique
Une problématique importante dans le domaine de l'IoT est la sûreté de fonctionnement. En effet, les objets connectés qui prennent de plus en plus d'ampleur dans la société actuelle se doivent d'être le plus robuste possible. De plus ils doivent également être capable de faire face à des menaces provenant d'attaquants extérieurs, ce qui soulève également la question de la sécurité.
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Description
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Au cours de ce module, nous avons abordé les grands principes de la sûreté de fonctionnement et de la sécurité informatique. Les points essentiels sur lesquels le cours était porté étaient les suivants :
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Classification des fautes, erreurs, défaillances
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Moyens utilisés pour garantir la sûreté
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Techniques de tolérance aux fautes (traitement d'erreur / de faute, détection d'erreur, recouvrement d'erreur)
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Protection vis-à-vis des malveillances et tolérance aux intrusions
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Méthodes qualitatives et quantitatives d'évaluation d'un système (fautes accidentelles ou issues de malveillances)
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Problèmes rencontrés et résolution
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Le principal problème de ce module a été le manque d'applications que cela soit en terme de TD ou de TP. Cependant, ayant de nombreux camarades qui suivent la filière sécurité, j'ai pu discuter avec eux de ces aspects et me renseigner sur les TP qu'ils avaient réalisés tout au long du semestre afin d'avoir une vision plus pratique du sujet.
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Synthèse et auto-évaluation
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Ce cours intervient en fin de semestre et aborde de nombreuses notions difficiles à prendre en compte dans le cadre de nos projets de par le manque de temps et de pratique. Cependant, combiné au cours très complet de 4ème année sur la sécurité des réseaux et la sécurité logicielle, ainsi qu'à celui de QSE, ce module m'a permis d'obtenir un niveau d'expertise dans le domaine de la sûreté de fonctionnement, et je suis désormais capable de :
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Comprendre et maîtriser la prise en compte de la contrainte sécurité dans l'optimisation de protocoles.
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Comprendre les notions de base de la sécurité
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Identifier les faiblesses d'une architecture IoT
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Identifier l'impact de l'exploitation d'une vulnérabilité sur une architecture IoT
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Proposer des contre-mesures de sécurité adaptées
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Réseaux émergents
Aujourd'hui, de nouvelles architectures de réseaux sans fil voient le jour, et ce module est l'occasion de comprendre le fonctionnement de ces réseaux qui s'avèrent être très intéressants pour le domaine de l'IoT.
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Description
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Il s'agit d'un cours permettant de comprendre les problématiques et les enjeux des réseaux émergents, et notamment les réseaux multi-sauts sans fil. L'accent est également mis sur les techniques de routage ainsi que sur les Sotware Defined Networks. Les éléments clés abordés au cours de ce module sont les suivants :
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Enjeux pour les réseaux actuels et à venir
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Défis pour les réseaux de demain
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Paradigme de ces réseaux
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Définition et problématiques (notamment de routage) liées aux réseaux multi-sauts sans fil
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Principe de fonctionnement des réseaux SDN
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Positionnement des réseaux SDN par rapport aux réseaux conventionnels
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Avantages des réseaux SDN
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Principe de fonctionnement du protocole Openflow
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Introduction à LISP
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Problèmes rencontrés et résolution
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Ce module n'a pas posé de problème particulier dans la compréhension des principes exposés dans la mesure où le cours était très détaillé et construit de façon à ce qu'il soit le plus facile possible à aborder indépendamment de la filière d'origine des étudiants. Les seules difficultés rencontrées ont eu lieu au cours des TP car nous avons peu de temps pour comprendre des notions assez poussé dans le domaine mais les professeurs étaient présents pour répondre aux questions et faire avancer le TP.
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Synthèse et auto-évaluation
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Ce module a permis d'avoir une vision actuelle de l'avancée des technologies dans le domaine des réseaux sans fil. Le cours clair permet de comprendre facilement les nouvelles notions abordées et les TP permettent de mettre en pratique ce qui a été vu sur les Software Defined Networks, une technologie d'avenir avec laquelle nous sommes sans doute amenés à travailler dans le futur. Issu de la filière Réseaux et Télécommunications, j'ai été particulièrement intéressé par ces cours et TP qui sont dans la continuité des notions abordées en 4ème année. A 'lissu de ce module, et compte tenu du background de 4ème année RT, je peux affirmer avoir acquis un niveau d'expertise dans le domaine de la topologie des réseaux émergents. En effet, je suis capable de comprendre le fonctionnement d'un réseau, de mettre en oeuvre un SDN en utilisant le protocole Openflow et de comprendre et proposer des solutions concernant les problématiques des réseaux et plus particulièrement des réseaux émergents sans fil.