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Plateforme Inetlab : laboratoire grandeur nature pour objets connectés

10 novembre 2023 • Industrie du futur - Médias du futur - Réseaux & IoT

Évaluer les performances et la consommation énergétique d’une application ou d’un protocole de communication pour objets connectés s’avère généralement complexe. Cela impose en effet de disposer d’un réseau d’équipements communiquant entre eux. C’est pour répondre à ce besoin qu’a été mise au point l’infrastructure de recherche nationale SILECS, dont le site strasbourgeois est opéré par l’équipe de la plateforme Inetlab, qui met son expertise au service de projets en France et à l’international.

Si l’Internet des objets (IoT) promet de révolutionner de nombreux usages, ses applications restent aujourd’hui limitées par rapport au potentiel de la technologie. À travers le monde, des chercheurs et des industriels continuent ainsi de développer de nouveaux systèmes tirant profit de réseaux d’objets connectés. Cependant, une fois un modèle mis au point et testé sur ordinateur, comment l’éprouver en conditions réelles ? Une telle expérimentation nécessite en effet une large infrastructure, composée de multiples équipements communiquant entre eux, souvent trop coûteuse pour un laboratoire.

Plus de 1 000 objets connectés accessibles à tous

L’initiative nationale SILECS vise à pallier ce manque, à travers son service IoT-LAB, en mettant à disposition une infrastructure comptant plus d’un millier d’objets connectés. Ces derniers sont répartis sur sept sites en France, dont un au laboratoire ICube de l’université de Strasbourg, opéré par la plateforme Inetlab et qui regroupe plusieurs centaines d’équipements. « Il est important de noter que notre activité principale consiste à contribuer à un réseau d’infrastructure nationale », souligne Guillaume Schreiner, ingénieur responsable technique de la plateforme Inetlab, au sein du laboratoire ICube. « De plus, le service va bientôt s’inscrire dans un projet couvrant toute l’Europe. » SILECS deviendra alors le nœud français de l’initiative européenne SLICES (anagramme de SILECS).

Le service IoT-LAB est aujourd’hui ouvert à tous et gratuit : il suffit de créer un compte sur le portail dédié pour réserver des équipements disponibles dans toute la France et réaliser des expérimentations à grande échelle. L’infrastructure propose notamment des objets connectés dits « contraints », c’est-à-dire peu puissants et gourmands en énergie, équipés de capteurs standards.

Les utilisateurs de la plateforme peuvent donc venir d’horizons très divers : particuliers passionnés d’IoT, start-up, grands groupes… Mais en pratique, la communauté est majoritairement issue du milieu académique, dans le monde entier. En effet, les chercheurs y voient un moyen de partager leurs expérimentations avec leurs pairs et de valider scientifiquement les résultats obtenus.

Suivi des performances et de la consommation d’énergie

IoT-LAB s’avère ainsi particulièrement réputé pour tester les protocoles de communication entre objets connectés. L’outil permet notamment d’évaluer leurs performances à travers diverses mesures : puissance radio, vitesse de transmission des données, latence, taux de perte de messages… « Notre communauté de chercheurs s’en sert fréquemment afin de tester des réseaux maillés d’objets connectés », relève Guillaume Schreiner. « Par exemple, au sein d’un bâtiment, il est possible de concevoir un réseau comprenant une seule passerelle reliée à Internet. Et à l’intérieur de ce maillage, chaque objet va passer par ses voisins pour répéter son message, jusqu’au point de sortie. » Une conception qui facilite le déploiement d’un tel réseau d’équipements, puisqu’un seul d’entre eux doit alors être relié à Internet.

Le service offre également à ses utilisateurs la possibilité de suivre la consommation énergétique des équipements. Une mesure primordiale dans la conception de réseaux d’objets connectés, et pas uniquement en raison de leur impact écologique. Car certains dispositifs sont conçus pour fonctionner sur batterie, de façon autonome. Il est donc capital d’optimiser leur consommation d’énergie, de sorte à maximiser leur durée de vie.

Pluviométrie dans une région isolée de l’Ouganda

Par ailleurs, pour des applications concrètes de réseaux d’objets connectés, l’équipe de la plateforme Inetlab travaille directement avec des chercheurs dans divers domaines : industrie, santé, météorologie… Elle met alors son expertise réseau au service de collaborations pluridisciplinaires, comme dans le cadre de la ville connectée de l’Eurométropole de Strasbourg.

Ainsi, l’équipe Inetlab a été sollicitée par deux chercheuses de l’université du Maryland (États-Unis), Inbal Becker-Reshef et Catherine Nakalembe, respectivement directrices monde et Afrique du programme Harvest de la NASA, qui regroupe les projets autour de l’agriculture et de la sécurité alimentaire. L’objectif : déployer un réseau de stations météo à très longue portée radio, afin de mesurer la quantité de précipitations dans une vallée isolée de l’Ouganda, à la frontière avec le Kenya. « Pour ce projet, nous nous sommes appuyés sur les travaux que nous avions réalisés à Strasbourg », se souvient le responsable technique. « Différence notable ici : il n’y avait pas de point de connexion à Internet à proximité des instruments de mesure. Nous avons alors déployé nos propres antennes nomades, basées sur la technologie autonome de longue portée radio LoRaWAN, puis nous y avons relié les instruments de mesure dans un rayon de 10 à 15 km. » Un réseau qui a permis de récolter des données météo depuis des points éloignés de la vallée et de les remonter, en temps réel, sur des serveurs situés à Strasbourg.

Du point de vue du programme Harvest de la NASA, ce déploiement répondait premièrement à un enjeu scientifique : recouper les données de télémétrie avec celles recueillies sur le terrain via les stations météo, afin d’évaluer l’intensité des précipitations de façon plus précise et fiable. Une information cruciale dans cette région du monde. Elle permet tout d’abord d’identifier les endroits et les moments où il est nécessaire d’irriguer un champ et ceux où il est possible de s’en passer, dans un pays où l’eau est une ressource précieuse. Elle peut également aider à protéger la population, en l’alertant quant à d’éventuels glissements de terrain, en fonction de la quantité d’eau absorbée par le sol.

Vers un suivi sur tout le cycle de vie de la donnée

Cet exemple illustre bien la richesse des applications possibles des objets connectés. Afin de favoriser le développement de tels projets, la plateforme Inetlab ne manque pas d’ambition, toujours en s’inscrivant dans les initiatives nationales et européennes. « Notre prochain objectif est de pouvoir suivre la donnée sur l’ensemble de sa vie », présente Guillaume Schreiner. « Aujourd’hui, nous disposons des producteurs de données : les objets connectés. À présent, nous voulons étudier la suite du chemin, à commencer par les grands réseaux Internet, qui doivent s’adapter à un nouveau trafic de petits messages arrivant en masse. Et nous souhaitons également ajouter à notre suite expérimentale le dernier maillon de la chaîne : les data centers, qui récoltent, stockent et traitent les données. » L’idée est ainsi de reproduire, à chaque étape, les expérimentations déjà en place, afin de suivre les performances et la consommation énergétique tout au long de la vie de la donnée. En cherchant à répondre à de nouvelles problématiques, comme la question de la centralisation ou la décentralisation (fog computing) du traitement des données.

Une évolution soutenue par le Carnot TSN, que le responsable technique considère importante : « Aujourd’hui, nous jouissons d’une réputation solide et d’une crédibilité affirmée aux yeux du milieu académique. Mais les entreprises ne connaissent pas forcément l’ensemble des possibilités offertes par la plateforme. Nous souhaitons que ce soit le cas, avec une visibilité encore plus grande grâce au Carnot TSN, pour créer davantage de liens avec le monde industriel, en apportant des garanties sur le sérieux de nos travaux. »

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