Activités du Labo
Les techniques d’information et de communication ont connu au cours des dernières années une évolution très importante liée à la forte demande du marché public en qualité de service, en débit et en nouveaux services et domaines d’application. Notre laboratoire intègre plusieurs compétences couvrant divers domaines du TIC tel que les domaines de l’IoT, l’architecture des systèmes de communication, le traitement d’image, l’intelligence artificielle et la commande temps réel. Ce qui nous laisse la possibilité d’aborder des sujets relatifs aux architectures matérielles et logicielles, aux protocoles de communication, aux réseaux de capteurs sans fil, aux systèmes RFID, à la sécurité et la protection de la vie privée. Nous nous intéressons à la modélisation, la simulation et l’optimisation des réseaux utilisés dans l’Internet des objets.De même, nous nous intéressons, aux systèmes avancés pour l'asservissement visuel notamment la commande de systèmes, la vision et le traitement d'image, les systèmes embarqués et à l’optimisation hardware/software, la transmission numérique de la vidéo, à la modélisation des systèmes sur puces et l’étude des systèmes temps réel.
Nous nous intéressons également aux systèmes de communication de nouvelle génération notamment la modélisation, la simulation et l’optimisation des systèmes de communication par fibre optiques commutés, des circuits et antennes radiofréquences compacts et reconfigurables, les systèmes MIMO, les systèmes sans fil intelligents et les systèmes de communications radio cognitifs.
Les domaines décrits ci-dessus sont souvent traités séparément, avec certain interaction entre eux et une complémentarité. Les travaux de recherche sur les systèmes RFID font appel aux travaux sur les réseaux de capteurs, la vision et le traitement d’image et l’asservissement. Un robot mobile doté de caméras, de capteurs, de puce RFID, d’une antenne de communication radio en est un exemple parfait. Avec l’introduction de l’internet des objets et le monde des machines communicantes (M2M), il est indispensable d’intégrer toutes ces technologies ensemble dans un écosystème où les protocoles de communication se mêlent à la vision et aux systèmes asservis.
C’est dans cette optique que notre groupe de chercheurs composé de spécialistes en télécoms, réseaux, vision, automatismes, asservissement, électronique, systèmes embarqués, informatique, se sont lancé le défi d’apporter leurs propres contributions essentiellement suivant quatre axes :
Système de communication de Nouvelle génération
Les modulations adaptatives sont des techniques récentes qui permettent de varier le taux de transmission selon les conditions du canal de propagation. Ainsi, le transmetteur est en écoute permanente du canal pour estimer ses statistiques. Selon le niveau du bruit, l'émetteur ajuste la taille de la modulation dans l'optique de préserver la qualité de service souhaitée (taux d'erreur binaire). Les techniques de modulation adaptative qu'on trouve dans la littérature supposent que le canal de transmission est non sélectif en fréquences (flat fading). Toutefois, le canal radio-mobile est sélectif en fréquences à cause du phénomène de trajets multiples.
D’autre part, nous nous proposons d'investiguer la diffusion flexible et robuste de données vidéo par un système de communication sans fil haut débit. Nous visons à proposer des schémas de transmission vidéo innovants basés sur l’association des technologies MIMO avec un codage vidéo scalable de type HEVC/SHVC. La combinaison des techniques OFDM avec un système MIMO peut être mise en évidence. Nous avons expérimenté auparavant (dans un master) l’association entre H.264/SVC et la technologie MIMO-OFDM. De même, nous envisageons l’utilisation du standard de codage vidéo scalable HEVC/SHVC pour la distribution vidéo à travers un réseau LTE, dédié aux services multicast/broadcast et la diffusion sur un réseau braodcast DVB-NGH de flux vidéo HEVC en haute définition
En outre, nous nous intéressons aux techniques de traitement du signal dédiées aux systèmes de télécoms (codage canal, modulations hiérarchiques, bit loading, estimation de canal). Il s’agit d’étudier les stratégies de transmission de services multimédia spécifiques (image fixe, vidéo, ...) entre entités communicantes (véhicules, capteurs, objets, personnes, ...) présentant ainsi des mobilités variées dans des environnements difficiles (urbain dense, indoor, tunnel, milieu industriel, poste HT, ...) et évoluant au sein de réseaux cellulaires ou ad’hoc avec qualité de services. Les domaines d’application sont la diffusion vidéo broadcast sur réseaux filaires (ADSL, lignes électriques, fibre optique…) et sans fil (LTE, DVB-NGH), ainsi que la vidéosurveillance pour la sécurité dans les transports.
D’un autre côté, nous étudions la modélisons des systèmes de communication optiques très haut débit (>Tbit/s) utilisant des nouvelles générations de codage. L’objectif cet axe et d’étudier l’influence des transmissions très haut débit (> 100 Gbit/s) et des effets non linéaires sur la qualité d’une liaison ainsi que l’apport du codage correcteur pour les systèmes de transmission cohérents à débit élevé sur fibre optique et les spécificités propres à chacun des formats de transmission sur l’amélioration de la qualité de transmission. Les nouveaux services et usages (diffusion TV HD, vidéo à la demande, cloud computing, etc) ont un impact direct sur la croissance du trafic internet. Pour faire face à cette forte croissance des débits sur les réseaux de transport par fibre optique, les opérateurs ont entamé le déploiement de systèmes multiplexés en longueur d’onde (WDM) cohérents à 40Gb/s et 100Gb/s, en remplacement des systèmes non-cohérents traditionnels à 10Gb/s
Architectures et protocoles de communication pour l’Internet des Objets
Dans cet axe de recherche, nous nous intéressons à la problématique liée à l’introduction des technologies de NFC (communication en champ proche) telles que le RFID et des technologies biométriques pour l’identification des objets dans l’Internet. Nous nous intéressons également aux réseaux de capteurs sans fil du type 6LowPAN et Zigbee. Les objectifs sont de proposer des architectures et protocoles de communication adéquats, répondant aux spécificités de l’IoT. Nous proposons des modèles mathématiques pour la conception optimale de ces réseaux.
L’une des mises en œuvre de ces travaux de recherche sera dans le cadre de la maison et cité intelligentes. Nous nous proposons d’intégrer des systèmes RFID et réseaux de capteurs sans fil dans ces environnements et de s’en servir comme plateformes de tests pour valider les architectures et systèmes proposés en termes de performance et fiabilité. Notons qu’un prototype de maison intelligente et un parking intelligent sont en cours de construction à l’ENISo.
Nous nous proposons également d’étudier les nouveaux types d’attaques menaçant les systèmes et les utilisateurs dans le contexte de l’Internet des objets. En particulier, nous nous intéressons au problème de menace à la vie privée. Nous visons à proposer des paradigmes permettant d’évaluer l’impact des nouveaux types de menaces. Nous envisageons également proposer des protocoles et mécanismes de sécurité adéquats pour pallier les problèmes de sécurité.
Techniques avancées pour l’asservissement visuel
Dans cet axe, nous nous intéressons aux problèmes de l’utilisation de l’information visuelle dans le contexte de robots. Particulièrement, l'utilisation de robots aériens afin d'obtenir une information visuelle s'est fortement développée ces dernières années avec l'apparition de vecteurs aériens fiables et de caméras performantes et facilement embarquables.
De nombreux travaux pour la surveillance du trafic routier, la détection d'incendie, l'évaluation de dégâts suite à une catastrophe naturelle ou encore la cartographie ont été récemment proposés. La problématique dans notre approche est double. Elle concerne d'une part la mise en correspondance entre les images obtenues par les robots aériens et celles acquises par un véhicule et d'autre part, la détection des autres véhicules ou obstacles.
Nous proposons d'utiliser un robot aérien survolant une zone où se trouve un véhicule afin de partager l'information visuelle et de proposer ainsi une information à plus long terme. Le problème de mise en correspondance est particulièrement difficile car les points de vue sont radicalement différents, ce qui élimine les approches basées sur des primitives telles que les points d'intérêt ou encore les droites. Il est alors nécessaire d'envisager des approches d'un niveau supérieur où la mise en correspondance s'effectuera dans des espaces enrichis tels qu'une carte 3D ou une mosaïque d'images.
Un système de communication sera intégré dans le robot aérien permettant de communiquer avec le véhicule et/ou un serveur dédié. Il faudra spécifier les protocoles de communication adéquats, qui seront mis en œuvre en coopération avec les autres axes de recherche.
Dans ce thème, l’étude des systèmes différentiellement plats, particulièrement les systèmes UAV tels que les quadrirotors sera considérée. Ces systèmes présentent une très grande sensibilité aux défaillances qui peuvent se présenter, à la fois au niveau de ses paramètres ainsi que ses chaines de commandes et de mesures. L’apparition d’une défaillance doit résulter en une modification du comportement du système. Une fois la détection de cette modification réalisée, celle-ci devrait pouvoir être mise à profit en tenant compte notamment de la propriété de la platitude différentielle pour réaliser le diagnostic
Artificial Intelligence
L’activité de cette équipe s’intéresse aux applications des techniques de l’intelligence artificielle dans tous les domaines en relation avec les activités du laboratoire NOCCS et ses membres. Jusqu’à présent des études ont été faites pour appliquer la technologie agent et l’autonomic computing dans divers domaines y compris les services Web, Cloud/Fog/Edge Computing, réseaux ad-hoc (réseaux de capteurs, réseaux véhiculaires, …).
Des travaux sont actuellement menés en vue de traiter des aspects sécuritaires liés à l’IoT au niveau du Edge en utilisant des techniques d’intelligence artificielle.