Enabling Energy Efficient Smart Object Networking at Internet-Scale : Experimental Tools, Software Platform, and Information-Centric Networking Protocols

par Oliver Hahm

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Emmanuel Baccelli.

Le président du jury était Jochen H. Schiller.

Le jury était composé de Emmanuel Baccelli, Mohamed Anis Laouiti.

Les rapporteurs étaient Carsten Bormann, Dirk Kutscher.

  • Titre traduit

    Internet des Objets : Bases Logicielles et Protocoles Réseaux pour unDéploiement Universel Efficace en Energie


  • Résumé

    L'Internet des Objets a pour but d'intégrer des milliards d'objets connectés dans l'Internet.Du point de vue matériel, ces objets connectés sont de petits ordinateurs très bon marché, basés sur des micro-contrôleurs et des puces radio efficaces en énergie apparus récemment, couplés avec des capteurs et actionneur divers, le tout alimenté par une batterie de très petite taille.Ces objets connectés sont donc typiquement très contraints en ressources telles que CPU, mémoire et énergie.De plus, les liens radio à travers lesquels communiquent les objets connectés ont une capacité très limitée, sont souvent sujet à des taux de perte importants, et peuvent requérir du routage spontané entre objets connectés pour fournir la connectivité nécessaire.Ces caractéristiques posent des défis, d'une part en termes de logiciel embarqué s'exécutant sur les objets connectés, et d'autre part en termes de protocols réseaux utilisés par les objets connectés pour communiquer.En conséquence, de nouvelles méthodes et outils expérimentaux sont nécessaires pour étudier in vivo les réseaux formés d'objets connectés, de nouvelles plateformes logicielles sont nécessaires pour exploiter efficacement les objets connectés, et des protocoles de communication innovants sont nécessaire pour interconnecter ces objets.La présente thèse relève en partie ces défis, en introduisant des nouveaux outils facilitant l'utilisation de grands réseaux test interconnectant de nombreux objets connectés, un nouveau système d'exploitation (RIOT) utilisable sur une très grande variété d'objets connectés, ainsi que plusieurs nouveaux mécanismes utilisant le paradigme des réseaux centrés contenus pour améliorer significativement l'efficacité énergétique des protocoles de communication standards de l'Internet des Objets.


  • Résumé

    The Internet of Things aims to seamlessly integrate billions of so-called Smart Objects into traditional Internet infrastructures.From the hardware perspective, Smart Objects emerged when tiny, cheap computers became available, combining energy efficient micro-controllers, low-power radio transceivers, and sensors as well as actuators interacting with the physical world, often powered by batteries.Typically, Smart Objects are thus heavily constrained in terms of CPU, memory and energy resources.Furthermore, wireless links used for communication among Smart Objects or towards the Internet are often slow, subject to high packet loss, and may require spontaneous store-and-forward among peer Smart Objects to ensure connectivity.Such characteristics pose challenges, on one hand in terms of software running on Smart Objects, and on the other hand in terms of network protocols Smart Objects use to communicate.In consequence, novel evaluation methods and experimental tools are needed to study Smart Object networks in vivo, new software platforms are needed to efficiently operate Smart Objects, and innovative networking paradigms and protocols are required to interconnect Smart Objects.This thesis addresses these challenges by introducing new tools for large scale testbed-driven experimental research, a novel operating system (RIOT) applicable to a wide variety of connected Smart Objects, and several new mechanisms leveraging information-centric networking which significantly improve energy-efficiency compared to state-of-the-art network protocols in the Internet of Things.


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