Développement de nœuds intelligents multiprotocoles pour l’efficacité énergétique dans les réseaux de capteurs sans fil

Cette thèse sera menée au sein de l’équipe RUBIH (Réseaux Ubiquitous Haut Débit) de l’axe SRI (Systèmes et Réseaux Intelligents) de l’institut de recherche XLIM de l’Université de Limoges. Les travaux se dérouleront sur le site du campus de Brive-la-Gaillarde (16 rue Jules Vallès). Les encadrants seront le Dr Fabien COURREGES (Professeur Associé), le Dr Romain NEGRIER (Professeur Associé), et le Pr. Raymond QUERE (Professeur émérite). Le doctorant rejoindra un groupe de jeunes chercheurs, doctorants et stagiaires travaillant sur des sujets connexes. Ils auront accès à des machines informatiques adaptées à leurs besoins de recherche ainsi qu’à une plateforme de réseau de capteurs expérimentaux déployée à l’échelle du bâtiment.

Les réseaux de capteurs intelligents sans fil promettent de répondre aux ambitions de la future ville intelligente, de l’industrie du futur et, plus généralement, de l’Internet des objets, y compris des applications significatives dans les secteurs de la médecine et de la sécurité. Bien que l’importance de cette technologie soit généralement reconnue et qu’elle offre des opportunités de recherche depuis plus d’une décennie, son déploiement n’a pas été aussi répandu que prévu. La cause principale vient du besoin énergétique : un nœud de capteur sans fil doit fonctionner sur batterie, et si la batterie se décharge trop rapidement, les coûts de maintenance deviennent inacceptables par rapport aux avantages, rendant la technologie non viable. La problématique abordée par l’équipe de recherche concerne donc la maximisation de l’autonomie énergétique des nœuds capteurs. Ce problème peut être résolu à tous les niveaux du modèle OSI. Les travaux de thèse se concentreront sur la conception, l’intégration et la supervision de nœuds intelligents multi-protocoles capables d’embarquer des couches de réseau neuronal de base via un système d’exploitation embarqué orienté IoT (RIOT). Notre approche repose sur l’intégration d’une IA « légère » dans chaque nœud capteur pour assurer un prétraitement de base pour la reconstruction des données fédérées par le concentrateur. La stratégie de collecte de mesures physiques doit permettre de maximiser le temps de sommeil de tous les nœuds du réseau de capteurs sans fil. À cette fin, et sur la base des résultats de l’équipe de recherche, la fréquence d’échantillonnage est un paramètre crucial qui doit être contrôlé et corrélé à la qualité de reconstruction du signal. De plus, l’architecture des nœuds doit permettre la mise en œuvre d’algorithmes d’allocation de ressources (slicing de réseau) et évaluer l’efficacité énergétique des choix de conception. Ce sujet de thèse sera également une opportunité de collaboration privilégiée avec deux sujets connexes financés et lancés en parallèle.