Laboratoire de l'Intégration du Matériau au Système

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GPU IoT

Présentation

 L’Internet des objets va progressivement modifier notre quotidien. En effet, la multiplicité des objets connectés va permettre notamment d’analyser, de contrôler, d’automatiser un ensemble de données. L’Internet des objets est alors perçu comme le vecteur des systèmes cyberphysiques, c'est à dire un ensemble massif de capteurs : hétérogènes, autonomes d’un point de vue énergétique, fiables, très basse consommation, émettant des données bas ou haut débit et qui sont interconnectés via l’internet.

Le laboratoire IMS a de multiples activités de recherche reconnues sur les thèmes s’inscrivant parfaitement dans le périmètre de l’IoT. L’internet des objets représente donc un cadre idéal pour fédérer les activités de recherche de différentes équipes de l’IMS. La figure suivante donne un aperçu de l’implication et la structuration dans des Workpackages que nous proposons. L’objectif n’est pas de proposer le développement d’un démonstrateur de l’IoT, mais plutôt de contribuer par nos activités de recherche dans des briques de base de l’IoT et de proposer des solutions aux points bloquants identifiés.

 Figure

Fig. 1 : Architecture de l’Internet des objets, en bleu : les contributions de l’IMS

Organisation
  • WP1 : Matériaux innovants et technologies de fabrication

    WP-Leader: Isabelle Dufour (équipes: Organique, Nanoélectronique, Fiabilité, Conception, Automatique)

    Afin de couvrir le maximum des applications visées par l’Internet des Objets, il est important de développer des microsystèmes (microcapteurs avec électronique et système de récupération d’énergie associés) flexibles, fiables et bas coût qui devront pouvoir fonctionner sur tout support et être déployés à très grande échelle. Pour cela des matériaux possédant les différentes propriétés essentielles (conducteur, isolant, semiconducteur, piézoélectrique, électrostrictif, …) doivent pouvoir être mis en forme et caractérisés.

    A titre d’exemple, nous développerons dans un premier temps des encres à bases de polymères avec des nanotubes de carbones ou des nanoparticules. Pour la fabrication, les techniques d’impression sur supports souples (papier, plastiques) seront privilégiées. Des caractérisations mécaniques, électriques, électromécaniques et électro-optiques permettront d’extraire les propriétés physiques des matériaux aux échelles micrométriques pour la conception et la modélisation des composants et la construction de leur fiabilité.

    Des démonstrateurs “circuits” peuvent être envisagés servant à évaluer ces technologies (fibres plastiques par exemple).

  • WP2 : Architecture électronique de l’interaction des objets

    WP-Leader: François Rivet (équipes: Organique, Nanoélectronique, Fiabilité, Conception)

    L'interaction des objets dans le cadre de leur internet se décline sous 2 angles au niveau des composants et circuits: les capteurs et les circuits communicants. Concernant les capteurs, le laboratoire IMS se propose de travailler sur l’interface électronique des micro-capteurs, des dispositifs de récupération d’énergie mécanique, et sur des cellules photovoltaïques pour assurer leur autonomie en considérant l’interaction avec le dispositif de stockage d’énergie. On étudiera la conversion d’information et/ou d’énergie au niveau du composant en respectant la criticité de la puissance. Les circuits communicants appellent à une investigation tant au niveau “architecture” qu’au niveau “circuit” afin d’augmenter les performances et répondre à une contrainte d’ultra basse consommation. Ces architectures peuvent être mixtes (conversion de données), numériques ou analogiques (émetteur/récepteur RF ou mmW à large couverture de spectre concurrent). On étudiera l’adéquation algorithme-architecture, optimisation des circuits en fonction de l’application et des systèmes de rupture agiles en fréquence. Finalement, l’intégration dans des assemblages complexes 3D et SiP sera considérée en vue d’assurer le maintien des performances des circuits tant d’un point de vue électronique, électromagnétique que thermique.

  • WP3 : Technologie de communication : du matériel au traitement du signal

    WP-Leader: Guillaume Ferré (équipes: Signal, Fiabilité, Conception)

    Le WP3 se présente comme une brique complémentaire des WP1 et WP2. En effet, dans le WP3 les contraintes technologiques ainsi que les designs des circuits respectivement des WP1 et WP2 seront pris en compte pour assurer l’intégrité des données reçues. Pour ce faire, les axes de recherches de ce WP concerneront :

    1. l’étude et la proposition d’algorithmes de traitement du signal prenant en compte : le caractère massif des données ainsi que la possibilité d’une ou plusieurs ruptures de communications dû notamment au caractère autonome des capteurs (cf WP1),
    2. l’étude et la proposition d’architectures de communications adaptées aux contenus des données à transmettre et aux bandes de fréquences utilisées ainsi que l’étude de l’adéquation des couches PHY et des circuits RF. Les résultats du WP2 orienteront cette étude.
    3. La pertinence des propositions sera également analysée vis à vis de la fiabilité des objets.
  • WP4 : Interoperability, IoT applications

    WP-Leader: David Chen (équipes: productique, signal, cognitique et WP-Leader WP1, 2 et 3)

    L'interopérabilité est la capacité d'échanger des informations et d'utiliser mutuellement les informations échangées. L’interopérabilité est l’un des piliers de l’internet des objets. Sans l’interopérabilité, les objets (appareils électroniques et/ou portables munis de capteurs, les applications …) ne se reconnaitront pas les uns avec les autres pour communiquer et échanger des fonctionnalités.

    Le WP4 a pour but de proposer un ensemble d’architecture, modèle et méthode permettant de développer l’interopérabilité des objets hétérogènes interconnectés via l’internet.

    Les objets (capteurs, composants, circuits…) développés par WP1/WP2 sont connectés à l’internet pour établir la communication et la transmission des données (WP3). Pour que les informations échangées entre les objets via l’internet puissent être comprises et utilisées sans aucun effort d’interfaçage, WP4 identifie les incompatibilités qui peuvent apparaitre (syntaxe, format, sémantique…) et élabore des solutions permettant d’améliorer l’interopérabilité de ces objets. L'interaction entre l'usager et les objets ainsi que l'interopérabilité entre les usagers interconnectés dans le contexte de l'internet des objets seront également considérées et étudiées

  • Publications - Présentations
    • Vinitiques 2017 (11ème édition) : Les objets connectés, quelle valeur ajoutée dans le secteur vitivinicole ? - Présentation de G. Ferré : Objets connectés : Etat de l’Art, Enjeux et Perspectives. Présentation de la technologie LoRa et des applications potentielles en viticulture/oenologie
    • Article dans les échos : http://www.agence-fleurie.com/2017/06/vinitiques-11-guillaume-ferre-et-les-problematiques-de-lobjet-connecte-en-viticulture/
    • CETSIS 2017 : Conception et déploiement d’un réseau d’IoT en technologie LoRa permettant de connecter l’ENSEIRB-MATMECA, G. Ferré, F. Rivet, R. Tajan, E. Kerhervé, P. Maton, R. Bouché, T. Petitpied et B. Laporte-Fauret
    • EAEEIE 2017 : Design and Deployment of an IoT Network Based on LoRa, Guillaume Ferré, François Rivet, Romain Tajan and Eric Kerhervé
    • Eusipco 2017 : Collision and packet loss analysis in a LoRaWAN network, Guillaume Ferré
    • GRESTI 2017 : Principe de la couche physique LoRa et analyse de ses performances, G. Ferré et A Giremus
    • Présentation à Bordeaux Métropole (9/10/2017) : les quartiers intelligents, G. Ferré
    • Pour célébrer l'IEEE Day 2017 qui aura lieu mardi 3 octobre 2017, nous avons l'honneur d'accueillir le professeur Ricardo Rei, de l'Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Il tiendra une conférence sur le thème : "Low Power Challenges in IoT and CPS" à 10h30 dans l'amphi JP Dom. Biographie et abstract à retrouver sur : http://www.ieee-bordeaux.org/20172018.html
 
 
  • Actions de recherches :
    • Groupe Organique et Signal : Guillaume Wantz et Guillaume Ferré - Les cellules photovoltaïques organiques communicantes.
    • Sysnum : Impliqué dans l’axe réseau large échelle et objets connectés. Début d’une thèse IMS/LaBRi sur la gestion des interférences entre objets connectés de réseaux hétérogènes.
    • Plateforme IoT IMS : déploiement à l’IMS d’une plateforme IoT en technologie LoRa.
    • Cette plateforme va être étendue au Panama, au Chili, au Brésil et au Canada.

 

2017

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Un environnement de simulation pour le codage de canal Characterization and modelling of SubTHz & THz-transistors CSH - Microwave Team : Front End architectures and building blocks RF / micor-waves / mm-waves Réseau de capteurs Micro-Ondes communocants, Application à l'analyse non destructive in-situ de matériaux Analyse des performances de la couche physique LoRa Analyse des collisions et des pertes dans un réseau d'objets connectés utilisant le protocole LoRaWAN
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Effect of passivation annealing on the electromigration proprieties of hybrid bonding stack Reliability Aware Circuit Design for High Speed Communication Systems Riemann RF Generator for 5G NB-IoT Organic Solar Cells monitoring with Internet of Things    

2016

CArbon and Microwaves-based Ultrasensitive gas Sensors (CAMUS) for monitoring and analysing distributed applications Analog & RF development for wireless systems Microcapteurs à base de Micropoutres Towards en Enterprise Operating System (EOS) CSH - Microwave Team : Front End architectures and building blocks RF / micor-waves / mm-waves LoRa for IoT : Physical layer principle and synchronization methods
 
Distributed Simulation Platform to Design RFID based Freight Transportation Systems Reliability-Aware Analog Design Prévision de la fiabilité des circuits numériques Microsystèmes de récupération d'énergie Characterization and modelling if SubTHz & THz-transistors  

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