Communications fiables pour l'Internet des objets industriels

Reliable Communications for the Industrial Internet of Things

• Auteur / Autrice : Vasileios Kotsiou
• Direction : Fabrice Théoleyre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 25/09/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Montavont
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Georgios Papadopoulos, Thomas Watteyne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Martin Heusse, Nathalie Mitton

Mots clés

Mots clés contrôlés

Internet des objets

Ordonnancement (informatique)

Mots clés libres

Internet des objets industriels

Fiabilité

Interférences externes

Ordonnancement

Industrial Internet of things

Reliability

External interference

Résumé

L’Internet des Objets Industriel (IIoT) cible les applications critiques telles que les usines intelligentes. Cependant, les applications industrielles requièrent souvent une haute fiabilité. Afin de répondre à ces contraintes, IEEE 802.15.4 a proposé le mode Time-Slotted Channel Hopping (TSCH). TSCH ordonnance les transmissions afin d’éviter les collisions, et du saut de fréquences lent pour combattre les interférences externes. Nous proposons ici d’améliorer TSCH pour les applications industrielles critiques. Nous avons tout d’abord caractérisé spatialement et temporellement les liens radio, à travers une série d’expérimentations sur testbeds. Nous avons également proposé des techniques de type blacklisting permettant d’exclure les moins bons canaux de la séquence de saut de fréquences, permettant ainsi d’améliorer globalement la fiabilité. Finalement, nous avons proposé un algorithme d’ordonnancement des transmissions permettant de fournir haute fiabilité et faible délai.

The Industrial Internet of Things (IIoT) re-uses the Internet of Things mechanisms to enable smart factories. However, industrial applications often require deterministic communications as well as end-to-end reliability close to 100%. To address these requirements, the Time-Slotted Channel Hopping (TSCH) mode of the IEEE 802.15.4 standard was proposed in 2015. TSCH schedules the transmissions to avoid collisions and exploits a slow channel hopping technique to combat external interference. TSCH can be further improved for the IIoT to be exploited in critical industrial applications, which is the main goal of this work. Towards this direction, we highlighted radio links' spatial and temporal characteristics by conducting experiments in indoor testbeds. We proposed blacklisting techniques that exclude from the channel hopping sequence the low-quality channels, thus enhancing the overall performance. Finally, we proposed a scheduling function that aims to meet the requirements of IIoT.