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SensLab Anr Stic2010

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Very large scale open wireless sensor network platform

Publié dans : Technologie, Business
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SensLab Anr Stic2010

  1. 1. SensLAB Grand Colloque STIC 2010 5-7 janvier 2010 Paris, Cité des sciences et de l’industrie <ul><li>Pr. Eric Fleury </li></ul><ul><li>ENS-Lyon / INRIA D-NET </li></ul><ul><li>http://www.ens-lyon.fr/LIP/D-NET/ </li></ul>
  2. 2. PLAN <ul><li>Principaux objectifs / contexte </li></ul><ul><li>Description de la plate forme SensLAB </li></ul><ul><ul><li>Hardware / Sensor </li></ul></ul><ul><ul><li>Software / Service </li></ul></ul><ul><li>Conclusion </li></ul>
  3. 3. Contexte & Principaux objectifs
  4. 4. <ul><li>Dense monitoring & analysis of complex phenomena over large regions of space for long periods </li></ul>The (A) Promise of Sensor Networks <ul><ul><li>Many, small, inexpensive sensing devices </li></ul></ul><ul><ul><li>Frequent sampling over long durations </li></ul></ul><ul><ul><li>Non-perturbing </li></ul></ul><ul><ul><li>Compute, communicate, and coordinate </li></ul></ul><ul><ul><li>Many sensory modes and vantage points </li></ul></ul><ul><li>Close to the physical phenomena of interest </li></ul><ul><li>Observe complex interactions </li></ul>
  5. 5. Embedded Networked Sensing <ul><li>Many critical issues facing science, government: </li></ul><ul><ul><li>Public call for high fidelity and real time observations of the physical world </li></ul></ul><ul><ul><li>Networks of smart, wireless sensors can reveal the previously unobservable </li></ul></ul><ul><ul><li>Designing physically-coupled, robust, scalable, distributed-systems is challenging </li></ul></ul><ul><li>The technology will also transform: </li></ul><ul><ul><li>business enterprise (from inventory to manufacturing), </li></ul></ul><ul><ul><li>human interactions (from medical to social) </li></ul></ul>© INRIA / Photo Keksonen
  6. 6. Plate-forme expérimentale <ul><li>Contexte du projet SensLAB </li></ul><ul><ul><li>Recherche dans les réseaux de capteurs </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Environnement contraint </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Créer de nouveaux protocoles </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>spécification, conception </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>simulation </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>expérimentation </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Problème d’expérimenter à large échelle </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Extrêmement fastidieux dès 10 capteurs </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>procédure manuelle, longue, contraignante, peu gratifiante </li></ul></ul></ul><ul><li>Nécessité de créer un outil scientifique spécifique </li></ul><ul><ul><ul><li>Notion d’expérience scientifique / reproductibilité </li></ul></ul></ul>
  7. 7. Plate-forme expérimentale <ul><li>6 partenaires du projet SensLAB </li></ul><ul><ul><li>Académiques </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>INRIA </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>ASAP </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>D-NET </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>POPS </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>UMPC / LIP6 </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>LSIIT </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Industriels </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Thalès </li></ul></ul></ul>
  8. 8. Cahier des charges <ul><li>Outil scientifique national </li></ul><ul><ul><li>Large échelle  1000 nœuds </li></ul></ul><ul><ul><li>Générique / Ouverte </li></ul></ul><ul><ul><li>Automatisée </li></ul></ul><ul><ul><li>Hétérogène </li></ul></ul><ul><ul><li>Accessible à distance </li></ul></ul><ul><li>Fonctionnalités </li></ul><ul><ul><li>Monitoring non intrusif des applications </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Énergie, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Radio </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Activité </li></ul></ul></ul><ul><li>Outils de validation </li></ul><ul><ul><li>A posteriori </li></ul></ul><ul><ul><li>Prototypage, debug, </li></ul></ul><ul><ul><li>Evaluation de performance </li></ul></ul><ul><li>Expériences reproductibles </li></ul><ul><ul><li>Versioning des expérimentations </li></ul></ul><ul><ul><li>Log / replay des stimuli </li></ul></ul>
  9. 9. Cahier des charges <ul><li>Hardware </li></ul><ul><ul><li>Accès temps réel / robuste / fiable à la plate forme distribué </li></ul></ul><ul><ul><li>Canal retour fiable / filaire pour la gestion et les logs </li></ul></ul><ul><li>Software </li></ul><ul><ul><li>Support de plusieurs applications simultanément </li></ul></ul><ul><ul><li>Garanti de la sécurité et de l’intégrité des données générées durent une expérience </li></ul></ul><ul><ul><li>Offrir un accès au données en temps réel durant une expérience </li></ul></ul>
  10. 10. Dream team <ul><li>INRIA / ASAP </li></ul><ul><ul><li>M. Bertier </li></ul></ul><ul><ul><li>A. Boutet </li></ul></ul><ul><li>INRIA/D-NET </li></ul><ul><ul><li>E. Fleury </li></ul></ul><ul><ul><li>G. Chelius </li></ul></ul><ul><ul><li>A. Fraboulet (INRIA Amazones) </li></ul></ul><ul><ul><li>R. Pissard Gibollet (INRIA) </li></ul></ul><ul><ul><li>C. Braillon (INRIA) </li></ul></ul><ul><ul><li>C. Burin des Roziers (INRIA) </li></ul></ul><ul><li>INRIA / POPS </li></ul><ul><ul><li>N. Mitton </li></ul></ul><ul><ul><li>D. Simplot Ryl </li></ul></ul><ul><ul><li>J. Vandaele (INRIA) </li></ul></ul><ul><li>UMPC / LIP6 </li></ul><ul><ul><li>M. Dias de amorim </li></ul></ul><ul><ul><li>T. Claveirole </li></ul></ul><ul><ul><li>C. Magnien </li></ul></ul><ul><li>LSIIT </li></ul><ul><ul><li>A. Gallais </li></ul></ul><ul><ul><li>T. Noel </li></ul></ul><ul><ul><li>G. Schreiner </li></ul></ul><ul><li>Thales </li></ul><ul><ul><li>Vania Conan </li></ul></ul><ul><ul><li>J. Leguay </li></ul></ul><ul><ul><li>V. Gay </li></ul></ul>
  11. 11. Architecture des nœuds Déploiement de la plateforme
  12. 12. Caractéristiques très générales <ul><li>4 sites complémentaires : </li></ul><ul><ul><li>Technologies radio </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Zigbee IEEE 802.15.4 2,4GHz (TI CC2420) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Open MAC 868MHz (TI CC1101) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Wi-Fi IEEE 802.11b </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Senseurs standards </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>température </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>luminosité </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>acoustique </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Senseurs optionnels </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Accéléromètre / gyroscope </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>accéléromètre + GPS </li></ul></ul></ul>+ + et / ou
  13. 13. Architecture d’un capteur <ul><li>Redéveloppé en interne </li></ul><ul><li>Caractéristiques techniques </li></ul><ul><ul><li>Micro-contrôleur TI MSP430-1611 </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>[email_address] </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>48Ko ROM </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>10Ko RAM </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Interface Radio TI CC1101/CC2420 </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>fréquence 868Mhz/2.4Ghz </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>puissance de -30dBm à +10 dBm </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Numéro de série unique DS2411 sur 6 octets </li></ul></ul><ul><ul><li>Mémoire Flash externe ST M25P80 de 1Mo </li></ul></ul><ul><ul><li>Batteries Varta avec contrôleur de charge MCP73861 </li></ul></ul>
  14. 14. Capteurs SensLAB (D1.1a) <ul><li>Composants </li></ul>Acoustique Luminosité Température Connecteur de carte fille LEDs FLASH MSP430 ID Radio Antenne I/O + JTAG
  15. 15. Nœud SensLAB (D1.1b) <ul><li>Qu'est-ce qu'un Noeud SensLAB ? </li></ul><ul><ul><li>Ouvert, i.e., pas d’hypothèse sur le soft déployé sur le capteur </li></ul></ul><ul><ul><li>Canal retour fiable </li></ul></ul><ul><ul><li>un nœud ouvert SensLAB dédié à l’utilisateur / expérience </li></ul></ul><ul><ul><li>un nœud de contrôle SensLAB </li></ul></ul><ul><ul><li>une gateway SensLAB </li></ul></ul><ul><li>Noeud Ouvert + Gateway SensLAB + Noeud de Contrôle </li></ul>Nœud ouvert Gateway SensLAB Nœud contrôle
  16. 16. Nœud SensLAB <ul><li>Rôle de la Gateway SensLAB </li></ul><ul><ul><li>Contrôler le Nœud Ouvert et le Nœud de Contrôle </li></ul></ul><ul><ul><li>Contrôler et mesurer l'alimentation électrique du Noeud Ouvert </li></ul></ul><ul><ul><li>Simuler une panne du Nœud Ouvert </li></ul></ul><ul><ul><li>Récupérer les mesures du Nœud de Contrôle </li></ul></ul><ul><ul><li>Fournir une interface de communication pour le Node Handler </li></ul></ul>
  17. 17. Architecture du nœud SensLAB <ul><li>Déploiement automatique de firmware </li></ul><ul><li>Monitoring de consommation (batterie/DC) </li></ul><ul><li>Monitoring radio / injection bruit </li></ul><ul><li>Configuration des capteurs en mode polling (température, luminosité, acoustique) </li></ul><ul><li>Ethernet Fixed / WiFi pour les communications avec le Node Handler </li></ul><ul><li>Power over Ethernet pour une alimentation standardisée et une gestion simple </li></ul><ul><li>Configuration de chaque nœud ouvert en mode « sink » (redirection des input/oputput) </li></ul><ul><li>Possibilité de cartes filles </li></ul><ul><li>Mise à jour distante du firmware des GW/CN </li></ul>
  18. 18. Se connecter à un nœud SensLAB <ul><li>Comment se connecter au Noeud SensLAB ? </li></ul><ul><ul><li>Par l'intermédiaire de la Gateway en IPv4 </li></ul></ul><ul><ul><li>En Ethernet (nœud fixe) </li></ul></ul><ul><ul><li>En Wi-Fi (nœud mobile, nœud extérieur) </li></ul></ul>
  19. 19. Plate-forme expérimentale <ul><li>Résumé des fonctionnalités par site : </li></ul>
  20. 20. Site INRIA Grenoble – Rhône Alpes <ul><li>Halle robotique </li></ul><ul><ul><li>14m x 14m </li></ul></ul><ul><ul><li>Mur / plafond / irrégulier </li></ul></ul>
  21. 21. Déploiement sur le site INRIA Grenoble – Rhône Alpes © INRIA / Photo Keksonen
  22. 22. Déploiement sur le site INRIA Grenoble – Rhône Alpes © INRIA / Photo Keksonen
  23. 23. Déploiement sur le site INRIA Grenoble – Rhône Alpes <ul><li>Ouverture le 24 novembre 2009 </li></ul><ul><li>Premier tutoriel public sur SensLAB </li></ul>© INRIA / Photo Keksonen © INRIA / Photo Keksonen
  24. 24. Site INRIA Lille - Nord Europe <ul><li>Euratechnologies </li></ul><ul><ul><li>2 plateaux de plexiglas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>2.50m et 3.40m </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>32 capteurs mobiles sur rail </li></ul></ul>Ouverture le 5 février 2010 Second tutoriel public sur SensLAB
  25. 25. Site INRIA Lille - Nord Europe
  26. 26. Site INRIA Rennes - Bretagne Atlantique <ul><li>IRISA </li></ul><ul><ul><li>2 salles </li></ul></ul><ul><ul><li>Goulot d’étranglement </li></ul></ul>
  27. 27. Site INRIA Rennes - Bretagne Atlantique
  28. 28. Site Strasbourg – LSIIT
  29. 29. Site Strasbourg – LSIIT
  30. 30. Architecture de services Outils logiciels
  31. 31. Fonctionnalités souhaitées <ul><li>Réseaux </li></ul><ul><ul><li>Accès temps réel / robuste / fiable à la plate forme distribué </li></ul></ul><ul><li>Expériences </li></ul><ul><ul><li>Multi sites </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>interface unique pour l’utilisateur </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Support de plusieurs applications simultanément </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>sécurité et l’intégrité des données générées </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Accès au données en temps réel durant une expérience </li></ul></ul><ul><li>Software </li></ul><ul><ul><li>Outils de test / debug </li></ul></ul>
  32. 32. Vue très simplifiée !
  33. 33. Architecture des Services <ul><li>Services utilisateurs </li></ul><ul><ul><li>Portail Web </li></ul></ul><ul><ul><li>Base de données de résultats des expérimentations </li></ul></ul><ul><ul><li>Espace de stockage NFS </li></ul></ul><ul><ul><li>Accès SSH </li></ul></ul><ul><ul><li>Machine virtuelle (compte administrateur) </li></ul></ul><ul><ul><li>Outils de développements adaptés à la plate-forme </li></ul></ul>
  34. 34. Architecture des Services <ul><li>Services infrastructures </li></ul><ul><ul><li>LDAP </li></ul></ul><ul><ul><li>DNS/DHCP </li></ul></ul><ul><ul><li>VPN </li></ul></ul><ul><li>Services expérimentations </li></ul><ul><ul><li>Reservation System </li></ul></ul><ul><ul><li>Experiment Handler </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Experiment Manager </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Node Handler </li></ul></ul></ul><ul><li>Tous les services fonctionnent au-dessus d'IP </li></ul>
  35. 35. Architecture des Services (D2.1) <ul><li>Architecture des Services à l'échelle d'un site </li></ul>
  36. 36. Architecture des Services <ul><li>Répartition des services à l'échelle d'un site </li></ul>
  37. 37. Conclusion
  38. 38. SensLAB un outil scientifique <ul><li>Prochain tutoriel le 21janvier à grenoble </li></ul><ul><li>Prochain tutoriel le 5 février à Lille. </li></ul><ul><li>Un site pour communication publique : </li></ul><ul><ul><li>www.senslab.info </li></ul></ul><ul><ul><li>www.senstools.info </li></ul></ul><ul><li>Un gforge pour collaboration </li></ul><ul><ul><li>senslab.gforge.inria.fr </li></ul></ul><ul><ul><li>Support pour le svn et les mailing-lists </li></ul></ul><ul><ul><li>Wiki interne, blog </li></ul></ul><ul><li>Mailing-lists : </li></ul><ul><ul><li>[email_address] </li></ul></ul>
  39. 39. The Time is Right <ul><li>Don’t be afraid to go out and tackle REAL problems. </li></ul><ul><li>They often reveal interesting challenges. </li></ul><ul><li>The technology is ready for it. </li></ul><ul><li>There is much innovation ahead. </li></ul><ul><li>And use SensLAB & SensTOOLS ! </li></ul>

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