P7 Régulation temps réel sur réseau sans fil
Sommaire
Régulation temps réel sur réseau sans fil
Présentation du projet
Les réseaux temps-réels réclament l'acheminement en temps contrôlé des données avec un grand niveau de confiance. L'utilisation de réseaux sans fil pose donc un grand problème dû à la difficulté d'être sur de la délivrance des données dans un temps borné.
Liste des tâches
Le projet consistera en :
- Recherche bibliographique sur les réseaux sans fils temps-réel,
- Implémentation d’un protocole de communication avec des notions temps-réel, soit à partir de la littérature (si possible), soit développé par nos soins.
Les différents algorithmes seront développés sur cartes de développement STM32F4 avec un lien radio de type Zigbee, La délivrance de l’information par lien radio étant sujette à risque, éventuellement modification de l’algorithme de commande pour résister à une perte plus ou moins sévère d’information en provenance des capteurs.
Planning prévisionnel
| Tâche | Date | ||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2016 | 2017 | ||||||||||||||||||||||||
| 19/09 | 26/09 | 03/10 | 10/10 | 17/10 | 24/10 | 31/10 | 07/11 | 14/11 | 21/11 | 28/11 | 05/12 | 12/12 | 19/12 | 26/12 | 02/01 | 09/01 | 16/01 | 23/01 | 30/01 | 06/02 | 13/02 | 20/02 | |||
| Recherche bibliographique sur les réseaux sans fils temps-réel | |||||||||||||||||||||||||
| Définition des problématiques et d'une application | |||||||||||||||||||||||||
| Recherches sur Riot, Contiki, RPL | |||||||||||||||||||||||||
| Choix de l'OS et implémentation sur les cartes STM32F4 | |||||||||||||||||||||||||
| 1er test : discussion entre 3 nœuds sans notions de temps-réel | |||||||||||||||||||||||||
| 2eme test : ajout d'un nœud pour ajouter une contrainte de routage (statique) | |||||||||||||||||||||||||
| Ajout des contraintes temps-réel (deadlines, priorités...) sans prendre en compte les fautes de transmission | |||||||||||||||||||||||||
| Prise en compte des fautes de transmission | |||||||||||||||||||||||||
Avancement du projet
Recherche bibliographique
La première phase de notre projet consiste à réaliser des recherches bibliographiques sur les réseaux sans fils temps-réel. Pour partager les résultats de ces recherches, nous avons choisi d'utiliser Google Drive : ainsi, nous pouvons à tout moment consulter les documents déjà trouvés sur internet, en déposer de nouveaux, et partager tout cela avec nos tuteurs école.Le but de ces recherches est, notamment, de répondre aux questions suivantes : - Existent-ils des réseaux sans fils temps-réel ? - Si oui, lesquels ? Quelles sont leurs limites ? Comment fonctionnent-ils ? - Si non, quelles sont les difficultés connues et que l'on peut rencontrer lorsqu'on souhaite mettre en place un tel réseau ?
Malheureusement, nous n'avons pas eu beaucoup de résultats, que ce soit sur Internet ou encore à la bibliothèque universitaire. Ceci est simplement du au fait que peu, voire aucun, travaux n'a été effectué sur ce sujet. Est-ce parce que les technologies actuellement existantes ne le permettent pas ou parce que l'apport d'une solution à ce problème n'apporte pas grand chose technologiquement parlant ? Le travail que nous réaliserons lors de ce projet permettra peut-être de répondre à cette question.
Suite à cela, nous avons décider de nous réunir avec nos tuteurs pour discuter un peu de ce sujet, puisque tout cela nous semblait un peu "vague".
Première réunion (05/10/2016)
Nous avons donc eu une première réunion avec Alexandre Boé (Thomas Vantroys n'étant pas disponible pour le créneau fixé). Nous lui avons présenté nos recherches et lui avons exposé nos difficultés à avoir des résultats, ce qui ne l'a pas surpris vu le sujet. Nous avons notamment discuté de la démarche à adopter sur ce projet : le but n'est pas de fournir un livrable fonctionnel à tout prix, mais plutôt de préciser le sujet, de tenter de traiter les problématiques une à une afin que notre travail puisse être repris par une autre personne à la fin du projet.
L'accent a également été porté sur l'aspect "gestion de projet", là encore pour que notre travail soit le plus clair possible. Il a ainsi été convenu qu'une réunion bimensuelle serait prévue afin de faire le point sur notre avancement. A la fin de chaque réunion, un compte-rendu sera établi. Ce dernier sera publié sur le Google Drive commun ainsi que sur le wiki.
Du 05/10 au 12/10/2016
Suite à cette première réunion, nous avons repris l'ensemble des documents que nous avions trouvés lors de nos recherches pour en lister les principales problématiques qu'il serait intéressant de traiter pendant ce projet. Trois problématiques ressortent de ces documents : - le routage : mettre en place un routage "complexe" : non-linéaire et dynamique - le type de temps-réel : doit-on mettre en place un temps-réel dur ? - Que faire en mode dégradé ? (cette question est liée à la problématique précédente)
D'autres questions pourraient être intéressantes à traiter comme la sécurité et la gestion de l'énergie. Toutefois, nous décidons de ne pas prendre en compte ces problématiques pour notre projet.
Nous avons également réfléchi à une application possible, assez simple : le but étant que celle-ci soit la vitrine de notre travail. Elle consisterait à allumer une lampe lorsqu'une personne est détecter dans la pièce.
Enfin, nous avons établi un premier calendrier prévisionnel que l'on peut retrouver plus haut dans cette page.
Jusqu'ici, nous avons travaillé ensemble, sans se répartir les tâches. En effet, il a fallu se mettre d'accord sur l'application, sur le calendrier pour pouvoir ensuite répartir les tâches et avancer efficacement.
Du 13/10 au 19/10/2016
Lors de la première réunion, nous avons décidé d'orienter nos recherches principalement sur deux systèmes d'exploitation : Contiki et Riot. Ce sont tous deux des OS très légers avec une faible empreinte mémoire. Ils présentent beaucoup de points communs, mais Contiki n'offre pas de support temps-réel. Nous avons également fait des recherches sur FreeRTOS, car cet OS temps-réel est proposé par l'aide au développememnt STM32CubeMX. Il est très simpliste, nous pourrons donc l'utiliser assez facilement, mais cela peut être un inconvénient : il ne convient peut-être pas à notre projet.
Le choix de l'OS sera discuté lors de la 2ème réunion avec nos encadrants.
Deuxième réunion (19/10/2016)
Lors de cette réunion, trois points ont été abordés : - Application choisie - Passage en revue du calendrier prévisionnel - Présentation des recherches et choix de l'OS
Après discussion, l'application a été jugée trop simpliste. Nous l'avons donc changer pour prendre celle-ci : commander un robot en ligne droite. Il y aura donc une notion de régulation et un vrai problème en cas de dégradation de la transmission des données (il devra continuer à avancer en ligne droite même s'il ne reçoit plus les ordres).
Comme nous le pensions, nous ne pourrons pas utiliser FreeRTOS, car il ne correspond pas à ce que l'on a besoin pour mener à terme ce projet. Nous avons donc opter l'OS Riot qui implémente le protocole RPL (protocole de routage particulièrement adapté aux réseaux de capteurs). Il nous faudra donc effectuer le portage radio : pour cela, nous choisissons de développer une carte électronique au lieu de modifier le driver d'une carte déjà existante (solution plus rapide à priori).
Enfin, notre calendrier prévisionnel a été jugé trop linéaire. En effet, nos tâches se suivent en cascade, alors qu'il faudrait réaliser plusieurs tâches en même temps afin d'être plus efficace. Nous ajouterons également un échelon supplémentaire à la première version de ce calendrier : la communication entre deux nœuds.
Matériel
Liens bibliographiques et documents
Recherches sur les travaux déjà existants liés aux réseaux sans fil temps-réel
Recherches sur Contiki
http://www.contiki-os.org/
https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_d%27exploitation_pour_capteur_en_r%C3%A9seau
