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Communications opportunistes dans des environnements hybrides contraints

Sujet proposé par
Directeur de thèse:
Encadré par
Doctorant: Salah Eddine BELOUANAS
Unité de recherche UMR 7606 Laboratoire d'informatique de Paris 6

Domaine: Sciences et technologies de l'information et de la communication

Projet

Les objets intelligents (Smart Objects) et l’Internet des Objets (IoT) sont en passe de devenir une réalité. En connectant le monde physique au monde numérique, ils rendent possibles des applications telles que les villes intelligentes (Smart Cities), les maisons intelligentes (Smart Homes), les infrastructures intelligentes, ou encore les systèmes de transport intelligents. Dans le même temps, nous assistons à un essor phénoménal des smartphones qui sont autant de sources potentielles de données et de mesures, obtenues via les différents dispositifs électroniques intégrés (capteur de proximité, capteur de luminosité, caméra, micro, GPS, boussole, accéléromètre, etc.). Le concept de Crowd Sensing, où des utilisateurs le plus souvent mobiles mettent à disposition de la collectivité les informations nécessaires pour mesurer ou dresser la carte de phénomènes pour lesquels ils partagent un intérêt commun, quoique relativement récent, fait l’objet de nombreux travaux de recherche. Des applications ciblées ont été développées et des prototypes ont été implémentés. Néanmoins, la plupart des travaux existants se sont focalisés sur les aspects de distribution des logiciels, de configuration ou d’interrogation des données, sans se préoccuper particulièrement des aspects réseaux et en utilisant un type de capteurs particulier et un réseau d’accès réseau homogène.

Les travaux de la thèse s’inscriront dans le cadre du projet ANR DataTweet qui se propose d’explorer l’idée d’un service public de communications opportunistes pour la transmission de courts messages, d’une façon similaire à Twitter. Tout utilisateur ou toute source de données aura la possibilité d’envoyer de courts messages, à très bas débits, vers une adresse de destination considérée, et en exploitant la pluralité des réseaux d’accès disponibles (hotspots 802.11 libres d’accès, stations de base LTE, stations 802.11p) ; l’utilisateur ou l’équipement source enverra son message au réseau d’accès le plus proche qui le fera suivre par multi-sauts vers la destination en utilisant les éléments de l’infrastructure réseaux. De façon duale, l’infrastructure pourra ensuite disséminer le message, après l’avoir traité et éventuellement enrichi, aux utilisateurs ou aux équipements intéressés. Les communications sont dites opportunistes dans la mesure où les nœuds de l’infrastructure sont mobiles, de portée radio potentiellement limitée et qu’ils ne forment donc pas toujours un réseau connecté. Les hypothèses classiques des réseaux actuels ne tiennent plus, ce qui amène à repenser l’ensemble des problématiques de réseau. Les travaux de thèse traiteront dans ce cadre des deux problèmes majeurs que sont l’adressage et le routage des données.

Enjeux

Dans le mode de communication visé, les adresses de destination peuvent représenter des entités ou des groupes d’entités – à l’instar de ce qui se fait dans les architectures classiques reposant sur une connectivité hôte-à-hôte, mais aussi des contenus – comme dans le concept émergent des réseaux orientés contenus (CCN, NDN, ICN, etc). Un premier but dans la thèse est de proposer une forme d’adressage pertinente pour les communications opportunistes, en se basant sur les schémas existants (incluant les adresses anycast, multicast, Publish/Subscribe, etc.).

Se pose également le problème du routage de l’information, puisque la connectivité de bout-en-bout est intermittente. Les protocoles utilisés dans les réseaux ad hoc mobiles ne sont pas adaptés, puisqu’ils peuvent échouer à établir un chemin instantané entre deux nœuds d’extrémité. L’alternative est alors d’utiliser des protocoles de type Store-and-Forward, dans lesquels les nœuds stockent les données reçues jusqu’à ce qu’ils trouvent un nœud adéquat à qui les faire suivre. Le but principal de la thèse est de proposer, sur la base du schéma d’adressage retenu, des stratégies d’acheminement d’information innovantes, permettant de relayer les messages en mode multi-sauts vers les destinataires tout en prenant en compte la dynamique et l’hétérogénéité du réseau. Les pistes possibles couvrent entre autres IPv6 (avec un schéma d’adressage étendu), des protocoles de type CCN (Content-Centric Network), des protocoles de type DTN (Delay-Tolerant Network). L’approche adoptée fera une large place à l’expérimentation.