Programme de Recherche d’Initiative Régionale 2006-2009 PRIR CAPTIV Projet CAPTIV Consommation et strAtégies cooPératives pour les Transmissions entre.

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1 Programme de Recherche d’Initiative Régionale 2006-2009 PRIR CAPTIV Projet CAPTIV Consommation et strAtégies cooPératives pour les Transmissions entre Infrastructure et Véhicules Olivier BERDER IRISA/ENSSAT 6 rue de kerampont - 22300 LANNION Tél.: 02 96 46 91 70 Fax.: 02 96 46 90 75 e-mail: oberder@irisa.froberder@irisa.fr www: http://www.irisa.frhttp://www.irisa.fr

2 PRIR CAPTIVDiapositive n°2 Contexte  Sécurisation des usagers de la route  Gestion de la fluidité du trafic  Emergence de nouveaux services  Solutions innovantes de communications radio- mobiles entre les véhicules et l’infrastructure  Réseaux de capteurs

3 PRIR CAPTIVDiapositive n°3 Agenda  Enjeux et objectifs du projet CAPTIV  Choix technologiques  Conception d’antennes et caractérisation du canal de propagation  Simulateur  Conclusions

4 PRIR CAPTIVDiapositive n°4 CAPTIV : objectifs  Transmission d’informations vers les véhicules (ou depuis les véhicules)  À travers un réseau ad-hoc (dense)  Panneaux de signalisation communicants, capteurs divers (GPS, image, comptage, …), infrastructures (GSM, UMTS, …), véhicules, cyclistes, piétons  Débit faible à moyen (jusqu’à qq 10kbits/s)  Autonomie énergétique et faible coût  Milieux hétérogènes (urbain, semi-urbain, campagne…)

5 PRIR CAPTIVDiapositive n°5  Optimisation de l’énergie par bit utile transmis dans le réseau  Techniques de transmission coopératives et de traitement du signal  Architecture électronique faible énergie  Antennes  Expérimentations et mesures de canal CAPTIV : solutions

6 PRIR CAPTIVDiapositive n°6 Verrous scientifiques et techniques  Composants électroniques et antennes optimisés en efficacité énergétique  Reconfiguration, faible énergie, veille, …  Communications coopératives  Réseau ad-hoc hétérogène (sans infrastructure) –Densité hétérogène des nœuds –Routage, gestion de l’énergie  Transmissions multi-antennes

7 PRIR CAPTIVDiapositive n°7 Partenaires  Laboratoires de recherche  Soutiens financiers et collectivités  Partenaires académiques

8 PRIR CAPTIVDiapositive n°8 Applications potentielles  Informations liées à la sécurité  Authentification de la signalisation –e.g. passages piétons, deux-roues, ralentisseurs, vitesse, feux  Détection de situations anormales  Densité, fluidité du trafic  Régulation de vitesse  Services  Signalisation active  Parkings, transports en commun, …  Géolocalisation  …

9 PRIR CAPTIVDiapositive n°9 Reconnaissance de signalisation  Restitution –Affichage sur tableau de bord –Synthèse vocale  Signalisation dynamique –Travaux –Bouchons

10 PRIR CAPTIVDiapositive n°10 Détection de contresens  Estimation de direction –Détection de l’anomalie –Avertissement aux voitures proches –Propagation de l’information vers un central contresens

11 PRIR CAPTIVDiapositive n°11  Paramètres et indicateurs pertinents pour le démonstrateur  Consommation < 100mw  Portée de 100m minimum  Mobilité de 100km/h  Nomadisme  Réactivité de 100 ms maximum  Coût faible  Débit >10kbit/s  Densité d’utilisateurs >10 Cahier des charges  Disponibilité  Maturité industrielle  Facilité de développement  Licence d’utilisation  Encombrement physique

12 PRIR CAPTIVDiapositive n°12 Caractérisation du standard IEEE 802.15.4/ZigBee  Mesures effectuées avec une plate-forme Silabs 2.4 DK  Portée en utilisation fixe 190 m  Distance d’accrochage en mobilité : (180 m, 50 km/h), (150 m-100 km/h) –Bon fonctionnement en mobilité mais effet de la réactivité  Réactivité : temps(connexion + première trame) = 587 ms  Débit pour deux longueurs de trame : (5 o, 8,8 kbit/s), (94 o, 94 kbit/s)  Consommation 55 mA  Test en charge avec 10 modules  La réactivité et le débit non conformes aux besoins  utilisation de la couche physique IEEE 802.15.4 avec un protocole plus réactif

13 PRIR CAPTIVDiapositive n°13  Application : antenne à 2,45 GHz  monocouche d’ITO (oxyde d’indium dopé à l’étain) matériau transparent et conducteur Film ITO (0,68 µm) sur verre Corning transparent : 71% < %T < 88% conducteur : R  =  /e = 11,1  /  Antennes transparentes Détail gravure (F = 1 J/cm 2 )

14 PRIR CAPTIVDiapositive n°14 Canal de propagation  Objectif  Liaison fiable sur au moins 100 m  Emission : 2,45 GHz, 10 dBm  Système de mesure  Emetteur placé dans un véhicule (1 antenne omni sur le toit)  2 récepteurs synchronisés placés sur les panneaux de signalisation  Prototype d’antennes  2 réseaux de 2 patchs alimentés par un diviseur de Wilkinson  Ouverture à -3 dB de 80° dans le plan H  Ouverture à -3 dB de 45° dans le plan V  Gain de 8,4 dB à 2,45 GHz

15 PRIR CAPTIVDiapositive n°15 Evanouissements non corrélés  Utilisation de la diversité d’antennes Résultats de mesure

16 PRIR CAPTIVDiapositive n°16 Techniques « multi-antennes » entre nœuds du réseau Communications coopératives  Système distribué à transmission coopérative

17 PRIR CAPTIVDiapositive n°17 Intérêts de l’environnement de simulation  Conception sans contraintes matérielles  Validation du code embarqué  Création d’un réseau avec un nombre important de nœuds (fixes et mobiles)  Immersion du conducteur dans un environnement virtuel réaliste  Création de scénarii paramétrables (conditions climatiques, intensité du trafic)  Intégration de l’utilisateur final dans l’élaboration des différents services

18 PRIR CAPTIVDiapositive n°18 Caractéristiques de l’environnement de simulation  Modèle de propagation radioélectrique  Co-simulation avec le logiciel de simulation de conduite EF-X ECA-FAROS  Compatibilité avec le protocole de communication développé à l’IRISA EF-X version light EF-X version intégrale

19 PRIR CAPTIVDiapositive n°19 Conclusions  Projet Captiv  avril 2006 - mars 2009  coûts additionnels (Région Bretagne, CG22)  Démonstrateur radio  Simple à déployer, faible coût, faible énergie  Intégration dans un simulateur de conduite  Performance des antennes et des transmissions coopératives

20 PRIR CAPTIVDiapositive n°20 IHM du démonstrateur

21 PRIR CAPTIVDiapositive n°21 Perspectives  Carrefours à équiper  Route du futur, vehipole  Fiabilisation du protocole de communication  Optimisation de l’efficacité énergétique  Conception d’antennes  Algorithmes multi-antennes  Ergonomie de l’IHM  Autres applications  Partenaires industriels  Appel à projets ANR (ex PREDIT)

22 PRIR CAPTIVDiapositive n°22 Participants  INRIA (projet CAIRN)  Olivier Berder  Olivier Sentieys  Philippe Quémerais  Jérôme Astier  Tuan Duc Nguyen  Michel Bernard  Telecom Bretagne  Gerald Le Mestre  Jacky Ménard  Yvon Le Roux  IETR  Ratiba Benzerga  Xavier Castel  Mohammed Himdi  Ghaïs El Zein  Yvan Kokar  Gheorge Zaharia  LRPC  Sophie Jégou  Vehipole  Philippe Cosquer