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Contribution au domaine de la Conception d’Objets Communicants Embarqués Basse Consommation et Autonomes en Energie Alain Pegatoquet Université de Nice.

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1 Contribution au domaine de la Conception d’Objets Communicants Embarqués Basse Consommation et Autonomes en Energie Alain Pegatoquet Université de Nice Sophia Antipolis Laboratoire LEAT UMR CNRS 7248 Habilitation à Diriger des Recherches Sophia Antipolis, Jeudi 28 Novembre 2013

2 Plan  Parcours et synthèse des contributions  Domaine de recherche et contributions  Caractérisation à haut niveau de la performance et de la consommation  Approche de modélisation au niveau système  Modélisation et optimisation globale en énergie d’objets communicants autonomes  Projets de recherche Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre

3 Parcours 3 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013 IUT NICE – Département GEII Architecture et programmation des processeurs DSP Polytech’ Nice Sophia – Option TNS Master 2 GMI – Université d’Avignon Equipe MCSOC Master STIC Master MARS ENSSAT ENSEIRB de Bordeaux Option Télécom Systèmes de communications numériques GSM/GPRS/EGPRS Ingénieur Système L1-DSP Team leader Responsable du scheduler Ingénieur Système Acoustic Technical lead Responsable de l’ordonnanceur Support Client IUT NICE – Département GEII Polytech’ Nice Sophia Architecture Machine Président du Conseil de Département Responsable de 2 modules d’enseignement Licences Professionnelles AII/EER/IRI IUT de Nice Côte d’Azur Maître de Conférences LEAT – IUT de NICE, UNS Thématique MCSOC Membre du Conseil de Laboratoire Doctorant Convention CIFRE Doctorat Univ. Nice Ingénieur Système DSP Stagiaire

4 Positionnement des travaux  La conception de systèmes embarqués fait face à de nombreux challenges  Architectures de plus en plus complexes (multiprocesseurs, multi-cœurs…)  Toujours plus de fonctionnalités (user experience), donc plus de logiciels…  Nouveaux standards du multimédia ou de télécommunications 4 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013 Architecture  6 CPUs  Accélérateurs  Nombreux périphériques  Ethernet, USB, HDMI, Audio… Fonctionnalités  2G/3G/4G  Wifi, Bluetooth  Vidéo (2D/3D), Camera  Etc.  Des systèmes sous contraintes  Performance, consommation, dissipation thermique  Autonomie énergétique

5 Les défis pour les concepteurs  Comment faire les bons choix de conception?  Besoin de méthodologies et d’outils afin d’évaluer et valider ces choix  Besoin d’accroître le niveau de confiance 5 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  Comment contrôler l’énergie consommée (augmenter l’autonomie)?  Smartphones, Tablettes  Petits objets communicants (ex. réseaux de capteurs)  Comment appréhender la complexité de ces systèmes?  Modélisation à un niveau système

6 Le contrôle de la puissance [Delp 2009] 6 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  Optimiser le profil de puissance en fonction de la fonctionnalité à exécuter. Dynamic Power Profile Optimized Dynamic Power Profile Static Power Profile Optimized Static Power Profile System Workload Time Power

7 Contexte et Motivations  Différentes techniques de gestion de la consommation  Power ou Clock gating  Décomposition en Power ou Clock domain  DVFS, Multi-tension 7 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013 Qualcomm Serra 230 clock domain 32 power domain [Keating 2007] [Severson 2009]  La mise en œuvre de ces techniques présente de nombreux défis  Comment vérifier que l’architecture power est correcte?  La consommation et les performances sont-elles toujours celles attendues?  Définir une architecture logicielle/matérielle optimisée en performance/consommation est devenu un problème extrêmement complexe pour 2 raisons principales:  La complexité intrinsèque des SoC  L’insuffisance des outils d’aide à la conception

8 Vers un monde connecté…  50 milliards d’objets connectés en 2020… 8 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  Vers l’internet des objets Source: CCS 2013

9 Les défis de l’autonomie énergétique  Concevoir de « petits » objets communicants autonomes en énergie  Récupération et le stockage de l’énergie  Gestion de l’activité des nœuds : power management 9 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013

10 Thématiques Scientifiques 10 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013 Axe 1 Caractérisation de la performance et de la consommation Axe 2 Modélisation au niveau système pour la conception de SoC Axe 3 Modélisation globale d’objets communicants 1 doctorant 1 projet de recherche (COMCAS) 2 Doctorants 6 stagiaires 2 projets de recherche (HELP, HOPE) 3 Doctorants, 1 post-doc 4 stagiaires, 2 ingénieurs 1 projet de recherche (GRECO) HELP et HOPEGRECO

11 Plan  Parcours et synthèse des contributions  Domaine de recherche et contributions  Caractérisation à haut niveau de la performance et de la consommation  Approche de modélisation au niveau système  Modélisation et optimisation globale en énergie d’objets communicants autonomes  Projets de recherche Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre

12 Description de la méthodologie  Objectifs  Estimer les performances et la consommation d’énergie  Exigences industrielles  Utilisation des datasheets constructeurs  Modèles rapides à développer  Estimation rapide  Explorations d’architecture de l’ordre de quelques minutes  Des erreurs d’estimation inférieures à 20%  Méthodologie en 5 étapes  Modèle en Y-chart 12 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013 Application réelle Profiling Modèle de l’application Modèle de l’architecture Mapping Estimation de performance statique Modèle contraint de l’application Génération de code Application exécutable Simulateur niveau thread Traces d’exécution Datasheet constructeur Estimation de la charge CPU Estimation de la consommation Résultats d’exploration Exploration de l’espace de solutions Système embarquéHôte [Kriegel 2011] [Kriegel 2012]  Exécution sur un système hôte

13 Résultats d’Estimation  Estimation de la performance 13 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  Estimations précises compte tenu du niveau d’abstraction (<20%)  Optimisme de l’estimation (probablement dû au modèle de cache et à l’OS).  Estimation de la consommation à partir du modèle gros grain

14 Synthèse – Axe 1  Principales Contributions  Caractérisation à haut niveau de la performance et de la consommation  Outil d’estimation pour architectures mono ou multi-cœurs  Compromis entre effort de modélisation et précision des estimations  Démarche  Modèles paramétriques pour estimer la performance (profiling de l’application et paramètres matériels).  Modèle de consommation gros grain / grain fin  Adaptée pour un modèle gros grain avec une exécution hôte  Encadrement  1 doctorant  Publications  1 revue, 10 conférences (dont 7 internationales) Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre

15 Plan  Parcours et synthèse des contributions  Domaine de recherche et contributions  Caractérisation à haut niveau de la performance et de la consommation  Approche de modélisation au niveau système  Modélisation et optimisation globale en énergie d’objets communicants autonomes  Projets de recherche Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre

16 Décomposition en Power Domains et Clock Domains  Exemple avec l’OMAP3530 de Texas Instruments Wireless Terminals Software Development. Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre  Il existe des outils/formalismes au niveau RTL (UPF, CPF)  Ces formalismes n’existent pas au niveau SystemC/TLM.  Plus facile de gérer la complexité de ces systèmes au niveau ESL  Simulation rapide  Meilleures opportunités [Mentor 2010] Texas Instruments OMAP3530 Block Diagram

17 Exemple des concepts de UPF Concepts Power Domains Power Switches Level Shifters Retention Registers Supply Nets Exemple d’une table des états Power (PST) Isolation Cells Le standard de spécification power UPF  Les principaux concepts définis par UPF (Standard IEEE ) 17 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013

18 Flot Global de la Méthodologie Power-Aware  L’approche proposée permet d’ajouter de manière structurée le power intent ainsi que les stratégies de gestion de la consommation à un modèle existant de niveau TLM.  5 étapes séquentielles et une étape orthogonale dédiée à la vérification.  Méthodologie itérative permettant une exploration de l’espace de conception du power intent. 18 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013 [Mbarek 2011]

19 VGA_CFG VGA.cpp // reset all the VGA registers except VGA_CFG on power-down … VGA_INT = false; … Power switch control Retention handling Etape 3 : Spécification du Power Intent  Objectif: superposer aux composants fonctionnels les éléments de l’architecture power (power intent).  Abstraction du standard UPF au niveau TLM (PwARCH). 19 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  Modèles d’estimation de la consommation [Mbarek 2012a]  Le comportement power et son contrôle (interface avec le fonctionnel) sont aussi spécifiés.

20 PD_AOPD_CPUPD_SRAMPD_VGAPD_GPIO all_onONON_HON initializeONON_HONOFF displayONON_LON OFF process_INTONON_HON OFF handle_GPIOONON_HOFF ON int __start() { write_mem (VGA_BASEADDR+VGA_CFG_OFFSET, 0x02); … } void _interrupt () { Vga_isr (); write_mem (VGA_BASEADDR + VGA_INT_OFFSET,vga_irq); //Request to set the initialize power mode write_mem (PMUBASEADR + CGF_REG, 0X1); Timer_isr (); … } main.c Etape 4 : Modélisation de l’unité de gestion power (PMU)  2 objectifs principaux:  Contrôler localement les power domain (DPC).  Implémenter une stratégie de gestion des power domains (PM) et contrôler les DPC.  Le PM se base sur une PST (cas d’une stratégie basée scénario).  Ajout de transactions power dans le code fonctionnel. 20 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013

21 Etape 5 : Simulation du système Power-Aware  Objectif:  Vérifier la cohérence entre le code fonctionnel (augmenté de commandes de changement d’états power) et le power intent.  Évaluer la consommation du système  Des mécanismes permettent la mise à jour automatique durant la simulation des équations de consommation. 21 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013 [Mbarek 2011]

22 Application sur un Cas d’Etude White-Box  Approche par instrumentation du code source  Utilisation de la librairie PwARCH 22 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre alternatives power  (b), (c) et (d) offrent un gain énergétique d’environ 90% par rapport à la plateforme non partitionnée (a). Temps de simulation  Seulement 0,03% plus lent que (a) [Mbarek 2012b]

23 Application sur un Cas d’Etude Black-Box  Cas d’étude industriel (Outil Innovator).  Librairie DWSLL: IPs et plateformes virtuelles.  Approche basée sur des wrappers power-aware. 23 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre alternatives power  Gain énergétique de 53% par rapport à la plateforme non partitionnée. Temps de simulation  Seulement 0,02% plus lent que (a) [Mbarek 2013] [Mbarek 2012b]

24 Synthèse – Axe 2  Principales Contributions  Approche au niveau système pour la conception et la vérification de SoC  Méthodologie adaptée au cas white-box et black-box  Démarche  Modélisation de la consommation au niveau ESL pour la conception de SoC  Abstraction du standard UPF  Séparation des préoccupations fonctionnelles et power analogue à UPF  Encadrements  2 doctorants / 6 masters ou élèves ingénieur  Publications  2 revues, 8 conférences (dont 5 internationales) Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre

25 Plan  Parcours et synthèse des contributions  Domaine de recherche et contributions  Caractérisation à haut niveau de la performance et de la consommation  Approche de modélisation au niveau système  Modélisation et optimisation globale en énergie d’objets communicants autonomes  Projets de recherche Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre

26 Problématiques adressées au sein de l’axe 3  Objets communicants capables de collecter et de traiter une multitude de données (réseaux de capteurs sans fil) 26 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013 Source: SensLab  Le déploiement de ces objets ne fait que commencer… Source: Mercedes  Mobilité de ces objets  Autonomie énergétique  Récupération  Stockage  Une gestion optimisée de la consommation (power mangement)

27 Gestion de la mobilité pour le  La mobilité n’est pas gérée efficacement par le standard  Approche permettant d’anticiper le changement de cellule et d’effectuer une sélection spéculative du prochain coordinateur 27 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013 [Chaabane 2012a]  Seuil de déclenchement (LQI Threshold ) du changement de cellule [Chaabane 2012b]

28 Gestion de la mobilité pour le Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  Des gains significatifs (pour divers scénarios de mobilité) RWP: Random Way Point GM: Gauss-Markov MHT: Manhattan Simulations Ns-2 [Chaabane 2013]  L’autonomie énergétique…

29 Conception d’Objets Communicants Autonomes 29 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  Récupération d’Energie : un nouveau paradigme pour la gestion de l’énergie  L’objectif est d’équilibrer (en moyenne) l’énergie consommée et l’énergie récupérée afin d’optimiser les performances (projet GRECO)  Neutralité Energétique (Energy Neutral Operation (ENO)) Harvesters and Energy adapters Light Wind Thermal Energie RécupéréeEnergie Consommée =  La durée de vie du système peut théoriquement être indéfiniment étendue. Microcontroller RF Transceiver ADC Sensors Energy Storage

30 30 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  3 modes différents :  Energy-neutralE H = E C  Negative-EnergyE H < E C  Positive-EnergyE H > E C  Energie Récupérée (environnement) : disponibilité difficilement contrôlable  Energie Consommée : contrôlable  Couches PHY, MAC, NWK  Circuit RF (TX power)  Modes Low Power  Power Manager Harvesters and Energy adapters Light Wind Thermal Microcontroller RF Transceiver ADC Sensors Energy Storage Conception d’Objets Communicants Autonomes

31 Le Power Manager 31 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  Modèles de l’énergie consommée  Caractérisation des activités de l’objet (Look-Up Table) hors ligne  Fonction des scénarios ou des modes de fonctionnement  Comment contrôler la consommation de l’objet communicant?  Période de réveil du nœud (T wi )  Puissance d’émission (P TX )  Quel système de stockage de l’énergie?  Batterie ou super capacité?  Modèles de l’énergie récupérée  Prédictions ou mesures (ex. capteur de luminosité)? 500 cycles de recharge Difficile de connaître l’état de charge précisément Faible courant de fuite et grande capacité cycles de recharge Connaissance de l’état de charge Fort courant de fuite [HZ202F 2013] [Cymbet 2011]

32 Le Power Manager Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre  Les contraintes pour la gestion de la consommation  Faible complexité (modèles simples)  T PM = n * T WI Période de réveil Power Manager Modèle d’Energie Consommée basé scénario, modes Look-Up Table Energie consommée Energie stockée P TX Energie récupérée Récupération et Stockage de l’énergie

33 Un Power Manager centré sur la batterie βα SoC(α, β, t) Modèle de charge au niveau tâche (LUT) Modèle intégré du système de récupération de l’énergie Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre [Castagnetti 2012b] Estimation de l’état de charge (SoC)  L’Energie récupérée (β).  Le courant consommé par la plateforme ( )  Le courant de fuite (auto décharge de la batterie et modes low-power). Modèle de SoC de la batterie pour les n prochaines périodes de réveil (T wi )

34 Closed-Loop Power Manager (CL-PM) 34 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  CL-PM est adapté à un système de récupération solaire (en extérieur)  2 stratégies de power management sont disponibles :  Durant la journée (β > β th )  Le PM Energy Neutral est utilisé  Durant la nuit (β ≤ β th )  Le PM Negative-Energy est utilisé [Castagnetti 2012b]  En condition de neutralité énergétique, SoC(t) est constant dans le temps : SoC(t) = SoC(t + n T wi ) - Q pm [Castagnetti 2012a]  Prédicteur d’intervalle à énergie nulle (ZEI) fonction de β

35 Durant la nuit…  Problème: déterminer la prochaine période de réveil du nœud T wi qui évite une décharge complète de la batterie  Nous définissions les paramètres suivants :  t* : le début d’un intervalle sans énergie (ZEI)  SoC(t*) : l’état de charge de la batterie au début de l’intervalle ZEI,  M : une marge de décharge de la batterie  Condition nécessaire pour éviter une décharge complète de la batterie: Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre [Castagnetti 2012a]

36 Analyse des Performances 36 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  CL-PM a été simulé avec un profil de récupération d’énergie solaire de 5 jours.  Le power manager Closed-Loop améliore le débit d’environ 50% par rapport à [Kansal 2006]  CL-PM permet d’éviter une décharge complète de la batterie (battery failures)  CL-PM fournit une meilleure QoS durant la nuit…

37 Gestion conjointe de la période de réveil et de la puissance d’émission du nœud (CLPM-PTPC) 37 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  En fonction de la puissance du signal reçu (RSSI), le PM va adapter la puissance d’émission du nœud et donc sa consommation… Niveau d’énergie récupérée (β) Base Station Registre d’état système CL-PM Q TX (tp j )tp j End Device RSSI t T wi Feedback TX packets Speed [m/s]PRR (%)E u [µJ]Energy Gain (%) CLPM-Fixed CLPM-PTPC  Cette approche permet des gains énergétiques de 26%  Approche adaptée pour des nœuds mobiles. PTPC PowWow  CL-PM détermine la prochaine période de réveil (T wi ) sur la base de la nouvelle puissance d’émission (Q TX (tp j ))

38 Power Manager indépendant de la source d’énergie 38 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  Travail en collaboration avec l’IRISA Lannion (projet GRECO)  Co-encadrement de Trong-Nhan Le (18 mois au LEAT) T wu (n+1) V S (n) Energy Predictor (EWMA) Look-Up Table Energy Monitor ẽ Active (n) P H (n) ~ ê Active (n+1) P H (n+1) ^ Wake-up Adaptation V S (n)V Ref (n) ẽ Bud (n) Budget Energy  Approche mettant en œuvre un Power Manager  utilisant une SuperCap pour le stockage de l’énergie  indépendant du système de récupération de l’énergie [Trong-Nhan Le 2013b]

39 Gestion de la consommation en neutralité énergétique  Condition de neutralité (ENO) pour le prochain slot (n+1)  Prochaine période de réveil  Adaptation dynamique de la période de réveil Sleep ActiveCommunication T S (n-1) = kT WU (n-1)T S (n) = kT WU (n) T WU (n-1)T WU (n)T WU (n+1)?? T S (n+1) = kT WU (n+1) Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre [Trong-Nhan Le 2013c]

40 Résultats expérimentaux PowWow  Le Power Manager effectue des adaptations sur une plateforme matérielle de réseaux de capteurs (PowWow)  Récupération de l’énergie thermique (chaleur d’un adaptateur de PC portable) k = 10, C S = 0.09F α = 0.6, V Ref = 4V k = 10, C S = 0.18F α = 0.6, V Ref = 4V Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre [Trong-Nhan Le 2013c]

41 Synthèse – Axe 3  Principales Contributions  Gestion optimisée de nœuds mobiles au sein d’un réseau  Modélisation de haut niveau et globale de l’objet et de son environnement  Power manager indépendant de la source de récupération d’énergie  Démarche  Le PM prend des décisions en fonction des conditions de récupération de l’énergie et de l’état de charge de la batterie (SoC)  PM de faible complexité  Validation en simulations et sur des plateformes matérielles  Encadrements  1 post-doc / 3 doctorants / 2 ingénieurs / 4 masters ou élèves ingénieur  Publications  1 revue (3 soumissions en cours)  21 conférences (dont 14 internationales) Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre

42 L’heure du bilan...  Conception de systèmes embarqués  Problématiques liées aux performances et à la consommation, le plus souvent via des approches de haut niveau d’abstraction  Cette figure montre au travers de l’ensemble de ces activités une continuité et une cohérence des actions que j’ai pu menées jusqu’ici  L’ensemble de ces activités, y compris celles effectuées avant mon arrivée au LEAT en 2008, interagissent et se renforcent les unes les autres, et une contribution dans un domaine suscite de nouvelles idées dans un autre 42 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013

43 Plan  Parcours et synthèse des contributions  Domaine de recherche et contributions  Caractérisation à haut niveau de la performance et de la consommation  Approche de modélisation au niveau système  Modélisation et optimisation globale en énergie d’objets communicants autonomes  Projets de recherche Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre

44 Axe 1 – La conception de SoC  Techniques qui ont un impact significatif sur la consommation de puissance, la température et les performances:  Power gating, Clock gating, DVFS… 44 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  La consommation des systèmes sur puce est gérée à de multiples niveaux: matériel, noyau Linux, applications Android.  Proposer au niveau matériel des interfaces afin de contrôler avec finesse l’ensemble des paramètres permettant une gestion dynamique de la consommation.  Proposer une approche pour modéliser ces techniques et évaluer leur impact sur la consommation, les performances et la dissipation thermique  Comment décrire un arbre d’horloge et ses contraintes au niveau TLM?  Une gestion plus distribuée, hiérarchique de la consommation  Imaginer des power manager plus intelligents et réactifs…

45 Axe 2 – Objets moins gourmands et plus intelligents…  Les antennes directives ou reconfigurables 45 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013 [Trong-Nhan Le 2013a]  La communication RF : l’utilisation de Wake-Up Radio Thématique CMA [Yuz 2011]  53% de réduction de la consommation  82% d’augmentation du débit  La récupération de l’énergie  Rectenna  Mieux prendre en compte les modèles de récupération [Hoang 2013]

46 Axe 2 – Objets moins gourmands et plus intelligents…  Comment garantir l’interopérabilité de ces objets? 46 Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013  Besoin d’une approche globale de conception…  Impact global de choix locaux  Simulation conjointe du réseau (OMNET++) et de l’objet modélisé en SystemC-TLM  Simuler le code binaire (ISS)  Des niveaux d’expertises élevés et pluridisciplinaires… nécessitant des collaborations locales, nationales et internationales!

47 Un grand merci…  Antoine Courtay  Post Doctorant ( ) (MCF IRISA)  Andréa Castagnetti  Thèse soutenue le 11 octobre 2012 (CDI CEA-LIST)  Joffrey Kriegel  Thèse soutenue le 29 janvier 2013 (CDI CEA)  Ons Mbarek  Thèse soutenue le 30 mai 2013 (CDD LEAT)  Chiraz Chaabane  Soutenance prévue pour début 2014  Trong-Nhan LE  Soutenance prévue pour début 2014  Hend Affes  Soutenance prévue pour début Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013

48 48Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013

49 49Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013

50 Publications [Kriegel 2011]J. Kriegel, A. Pegatoquet, M. Auguin and F. Broekaert, A Performance Estimation Flow for Embedded Systems with Mixed Software/Hardware Modeling, 11 th International Conference on Embedded Computer Systems: Architectures, Modeling, and Simulation (SAMOS XI), SAMOS, Greece, July 18-21, [Kriegel 2012] J. Kriegel, A. Pegatoquet, M. Auguin and F. Broekaert, A High Level Mixed Software/Hardware Modeling Framework for Rapid Performance Estimation, 10 th IEEE International NEWCAS Conference, Montreal, Canada, June 17-20, [Mbarek 2011]O. Mbarek, A. Pegatoquet, M.Auguin, A Methodology for Power-Aware Transaction Level Models of Systems-on-Chip Using UPF Standard Concepts, 21 st International Workshop on Power and Timing Modeling, Optimization and Simulation (PATMOS), Madrid, September , Best Papers Awards. [Mbarek 2012a]O. Mbarek, A. Pegatoquet and M. Auguin, Using unified power format standard concepts for power-aware design and verification of systems-on-chip at transaction level, IET Circuits, Devices & Systems journal, Vol. 6, Issue 5, pp , [Mbarek 2012b] O. Mbarek, A. Pegatoquet, M. Auguin, Black-Box And White-Box Early Power Intent Simulation and Verification: Two Novel Approaches, IEEE Conference on Design and Architectures for Signal and Image Processing (DASIP), Germany, October 23-25, [Mbarek 2012c] O. Mbarek, A. Khecharem, A. Pegatoquet, M.Auguin, Using Model Driven Engineering to Reliably Accelerate Early Low Power Intent Exploration for a System-on-Chip Design, 27 th ACM Symposium On Applied Computing (SAC), Trento, Italy, March 26-30, [Mbarek 2013] O. Mbarek, A. Pegatoquet, M. Auguin, H.E. Fathallah, Power-Aware Wrappers for Transaction-Level Virtual Prototypes: a Black Box Based Approach, IEEE 26th International Conference on VLSI Design (VLSID), Pune, India, January 5-10, Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013

51 Publications [Castagnetti 2012a]Andrea Castagnetti, Alain Pegatoquet, Cécile Belleudy and Michel Auguin, A Framework for Modeling and Simulating Energy Harvesting WSN nodes with Efficient Power Management Policies, EURASIP Journal on Embedded Systems (JES), October 16 th, [Castagnetti 2012b]A. Castagnetti, A. Pegatoquet, C. Belleudy and M. Auguin, An Efficient State of Charge Prediction Model for Solar Harvesting WSN Platforms,19 th IEEE International Conference on Systems, Signals and Image Processing (IWSSIP), Vienna, Austria, April, [Trong-Nhan Le 2013a]Trong-Nhan Le, M. Magno, A. Pegatoquet, O. Berder, E. Popovici and O. Sentieys, Ultra Low Power Asynchronous MAC Protocol using Wake-Up Radio for Energy Neutral Wireless Sensor Networks, 1 st International Workshop on Energy Neutral Sensing Systems (ENSSys) organized in conjunction with 11 th ACM SenSys Conference, Roma, November 14 th, [Trong-Nhan Le 2013b]Trong Nhan Le, A. Pegatoquet, O. Berder and O. Berder, and C. Belleudy, Multi-Source Power Manager for Super-Capacitor based Energy Harvesting Wireless Sensor Networks, Demo session of the 1 st International Workshop on Energy Neutral Sensing Systems (ENSSys), Roma, November 14 th, [Trong-Nhan Le 2013c]Trong Nhan Le, A. Pegatoquet, O. Sentieys, O. Berder, and C. Belleudy, Duty-Cycle Power Manager for Thermal-Powered Wireless Sensor Networks, 24 th IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, pp , London, UK, 8-11 September [Chaabane 2013]Chiraz Chaabane, Alain Pegatoquet, Michel Auguin and Maher Ben Jemaa, Mobility Management Approach for IEEE /ZigBee Nodes in a Noisy Environment, 26 th IEEE International Conference on Architecture of Computing Systems (ARCS), 3 rd Workshop on Ultra Low Power (WUPS), Prague, Czech Republic, 20 February Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013

52 Publications [Chaabane 2012a]C. Chaabane, A. Pegatoquet, M. Auguin and M. Ben Jemaa, An Efficient Mobility Management Approach For IEEE /ZigBee Nodes, 14 th IEEE International Conference on High Performance Computing and Communications (HPCC-2012) – Third International Workshop on Wireless Networks and Multimedia (WNM-2012), Liverpool, UK, June, [Chaabane 2012b]C. Chaabane, A. Pegatoquet, M. Auguin and M. Ben Jemaa, Energy Optimization For Mobile Nodes in a Cluster Tree IEEE /ZigBee Network, IEEE Computing, Communications and Applications Conference (COMCOMAP), Hong Kong, China, January 11-13, Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013

53 Références [Delp 2009]G. Delp (LSI), J. Biggs (ARM) and S. Jadcherla(Synopsys), Design and Verification of Low Power SoCs. IsQED Symposium 2009 [en ligne]. [Keating 2007]M. Keating, D. Flynn, R. Aitken, A. Gibbons, K. Shi, Low Power Methodology Manual for Systems-on-Chip Design, Springer, [Severson 2009]Matt Severson, Low Power SOC Design and Automation, Qualcomm CDMA Technologies, July 2009 [en ligne]. [Mentor 2010]Yossi Veller and Shabtay Matalon, Why you should optimize power at the Electronic System Level, White paper, Mentor Graphics 2010 [en ligne]. [HZ202F 2013]CAP-XX Supercapacitor HZ202F, 2013 [en ligne]. [Cymbet 2011]Cymbet Corporation. Rechargeable Solid State Energy Storage EnerChipCBC050, 2011 [en ligne] [Alam 2011]M.M. Alam, O. Berder, D. Menard, T. Anger, and O. Sentieys, A hybrid model for accurate energy analysis of wsn nodes, EURASIP Journal on Embedded Systems, vol. 2011, p. 16, [Kansal 2006]Aman Kansal, Jason Hsu, Mani B Srivastava, Vijay Raghunathan, Harvesting Aware Power Management for Sensor Networks, 43 rd Design Automation Conference (DAC), Sna Francisco, USA, July [Yuz 2011]Zuoming Yuz et al. Connected Coverage in Wireless Networks with Directional Antennas, IEEE INFOCOM [Hoang 2013]Thi Quynh Van Hoang et al. 3D Voltage Pattern Measurement of a 2.45 GHz Rectenna, IEEE Trans. on Antennas and Propagation, Vol 61, Issue 6, Alain Pegatoquet – Soutenance HDR – Laboratoire LEAT – 28 Novembre 2013


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