Service de communication ubiquitaire pour les réseaux de la ville intelligente.

par Pierre Brunisholz

Projet de thèse en Informatique

Sous la direction de Andrzej Duda et de Franck Rousseau.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Mathématiques, Sciences et technologies de l'information, Informatique , en partenariat avec Laboratoire d'Informatique de Grenoble (laboratoire) et de DRAKKAR - Réseaux et Multimédia (ancien LSR) (equipe de recherche) depuis le 01-10-2014 .


  • Résumé

    Contexte : Ce sujet s'inscrit dans la mouvance Internet of Everything, qui consiste à développer les objets intelligents et les communications machine à machine afin de créer des environnement “intelligents”, comme les Smart Cities, dans lesquels il est possible d'interagir avec le monde physique de manière transparente. Le projet ANR DataTweet propose d'étudier et expérimenter l'idée d'un service public ubiquitaire de transport de données pour capter, acheminer et diffuser de courts messages, un peu à la manière de Twitter. Les utilisateurs et sources pourront transmettre de courts message à faible débit en utilisant les diverses infrastructures d'accès sans fil environnantes : Wi-Fi/802.11, LTE, stations pour réseaux véhiculaires 802.11p, etc. Ces messages, récupérés par l'infrastructure, seront alors acheminés en multi-sauts vers leur destination. De même, cette infrastructure permettra la dissémination de courts messages destinés aux utilisateurs et équipements environnants. À la manière du cycle de l'eau, une multitude d'appareils et d'utilisateurs mobiles produisent une énorme masse de données issues des capteurs qu'ils portent. Ces données “s'évaporent” à destination du cloud où elles pourront être traitées. De ces données collectées sont alors extraites des connaissances par analyse, enrichissement et processus big data. Ces données enrichies peuvent alors être rediffusées dans un processus inverse vers les utilisateurs et équipements dans des zones cible pertinentes. Un exemple d'application immédiat est la gestion des déplacements dans une ville : par la collecte des positions et des vitesses des utilisateurs il est possible d'analyser les conditions de circulation urbaines, et ainsi de rediffuser cette information de manière localisée. De même, il est possible de gérer correctement une flotte de vélos, d'analyser les flux piétonniers et d'utilisation des transports en commun. Sujet de thèse : Ce sujet de thèse porte sur l'étude, la conception, et la validation des mécanismes de base ainsi que l'architecture réseau nécessaire au support de DataTweet. Les travaux porteront sur un service de collecte et de dissémination de données pour l'internet des objets et la ville intelligente. Les utilisateurs mobile et les capteurs pourront envoyer des données dans l'air qui seront captées et acheminées en multi-saut par l'infrastructure vers leurs destination finale. Egalement, des données pourront être diffusées vers les utilisateurs et capteurs situés dans l'environnement en zone de couverture. Les tâches consisteront à : — concevoir une architecture protocolaire pour le service DataTweet ; — concevoir et prototyper DataTweet pour des réseaux de type Wi-Fi et Bluetooth ; — évaluer et valider expérimentalement les propositions dans les scénarios applicatifs choisis avec les partenaires, (i) Smart Traffic et (ii) Smart Home. Bien que n'étant pas explicitement au centre du projet, les aspects liés à la sécurité et protection de la vie privée sont absolument primordiaux. Ils devront être considérés tout au long du projet, par une approche security by design.

  • Titre traduit

    Ubiquitous communication service for Smart Cities' Networks.


  • Résumé

    Smart Objects and the Internet of Things provide unparalleled means for connecting the physical world with the digital world, thus enabling important applications such as Smart Infrastructures, Smart Homes, or Smart Cities. At the same time, we can observe a rapid large-scale expansion of smartphones that are becoming sources of measures collected by mobile users - a trend called crowdsensing. For instance, commuters or Smart City services may be interested in various information on mobility patterns or traffic intensity as well as other information about the environment. Such applications can use different types of networks for data collection: cellular networks or sensor oriented technologies such as low rate long distance radio networks currently being developed by SigFox. However, such approaches are suited for only one type of sensor devices and we observe the lack of a unifying technology that will make use of existing and future access networks to gather data from all types of devices: smartphones, smart objects, cars etc. The DataTweet project proposes to explore the idea of a ubiquitous public data service for transmitting short messages in a similar way to Twitter. Any user or source of the service will be able to send a short message at a very low rate to some destination address over various access networks: open 802.11 hotspots, base stations of LTE, car-to-infrastructure stations of 802.11p. The user or a device sends its message to the nearest wireless network at hand (for instance a 802.11 hotspot) that will forward it in a multihop way to the destination by the elements of the infrastructure network. In a similar way to the Water Cycle, crowds of devices and mobile users may generate data sent to the Cloud through nearest access points like water evaporating to the sky to form clouds. Collected data become useful information in the Cloud, because of all the meaning and interpretation that we can attach to raw data. Then, the Cloud can shower the users and devices with the information transmitted in short messages in target areas. The DataTweet service requires a carefully designed support for security and privacy. The simplicity of the DataTweet communication mode stems from a lightweight operation without association with access points and only with a simple authorization of groups of users. Nevertheless, the content of a message should be encrypted and authenticated to guarantee confidentiality and authentication at several levels allowing plain or partial access to the content based on groups of users. The payload security is orthogonal to the data plane and will be supported out-of-band. The project will address the problems of privacy through anonymization techniques and information hiding. A message may include some metadata describing the content. DataTweet can support several types of applications. It can easily gather data from users and vehicles on a large-scale for improving traffic prediction and congestion management in Smart Cities. It can also provide a means for conveying data from deployed sensors or to a larger extent, from the Internet of Things to become an interconnection infrastructure. We aim at two applications to drive our work: Smart Traffic and Smart Home that will benefit from the deployed DataTweet service. We see experimental validation and evaluation as critical to the success of the project. Therefore, we will extensively rely on prototype deployment in the City of Grenoble. This gives a solid base for evaluation in realistic conditions and environments.