Sujet de stage
Titre :
Optimisation énergétique d'un réseau d'objets communicants sans fil par Jumeau numérique du réseau
Dates :
2022/02/01 - 2022/05/30
Description :
Durant les vingt dernières années, l'optimisation énergétique des réseaux maillés sans fil (WSN, IoT) est devenue une problématique majeure. Les méthodes classiques de gestion de ce type de réseau se basent sur une approche d'auto-organisation des noeuds pour optimiser sa consommation énergétique tout en garantissant les exigences de collecte. La prise de décision, alors distribuée et partielle, mène le plus souvent à des optima locaux [Delgado 2014]. L'utilisation d'un jumeau numérique du réseau (ou Digital Twin ou DT), en ayant la vision totale du réseau, permet de centraliser la décision et donc d'espérer une solution globale optimale plus efficace dans le temps [Occello&al. 2019]. En plus de fournir un observateur global du réseau, un DT permet d'intégrer les évolutions des besoins applicatifs (« plan de données », au sens du paradigme SDN) et ainsi d'élaborer une stratégie de collecte évolutive (« plan de contrôle », au sens SDN) [Nguyen&al. 2016].

Dans sa thèse, [Wan, 2021] propose un modèle d'évaluation de la consommation d'énergie d'un réseau d'objets communicants collectant cycliquement des données et une architecture multi-agents permettant d'observer l'évolution de l'état énergétique des noeuds. Cette approche a été éprouvée pour une structure communicante en chaîne [Wan & al., 2020]. Un modèle générique, permettant d'évaluer l'énergie consommée pour tout type de structures et de discrétiser des fonctions d'agrégation de données sur tout ou partie des noeuds du réseau, a été implanté dans un simulateur multi-agents. Ce modèle s'appuie sur 3 types d'entrée :
- la structure du routage des données (ou graphe de communication du réseau) qui définit le chemin emprunté pour remonter les données jusqu'à une passerelle ;
- le traitement interne (in-network processing) pouvant être réalisé par tout ou partie des noeuds sur les données récoltées ;
- la technologie de communication utilisée par le réseau, qui se traduit en paramètres permettant de quantifier l'activité de chaque objet.

L'objectif principal de ce master est ainsi de définir une gestion de la collecte basée sur un jumeau numérique utilisant le modèle de H.Wan, et d'en montrer l'intérêt et/ou la complémentarité par rapport aux approches distribuées plus classiques d'auto-organisation d'un réseau. Il sera envisagé d'utiliser la consommation d'énergie comme critère d'évaluation de différentes alternatives de collecte, obtenues par des combinaisons de différentes structures et traitements internes. Ce travail servira, à plus long terme, pour le développement d'un mécanisme de (re)configuration en boucle fermée.
Cette démonstration pourra être mise en oeuvre par simulation et comparaison de la consommation énergétique des différentes approches de la littérature. Il s'agira aussi de compléter le prototype de jumeau numérique associé à la plate-forme McBIM.
Mots clés :
Sobriété énergétique, Réseau sans fil, Jumeau Numérique, Software Defined Network
Conditions :
Stage de Master Recherche
Durée : 5 mois environ

Lieu : CRAN (Département ISET), Faculté des Sciences, Vandoeuvre-Lès-Nancy

Rémunération selon les montants légaux

Profil attendu :
- Master de spécialité ou avec une coloration "réseau ou IT"
- Compétences en développement et/ou en simulation

Transmission du dossier de candidature (CV, notes M1, reference, ...) par mail: auprès de william.derigent@univ-lorraine.fr et michael.david@univ-lorraine.fr
Département(s) : 
Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques
Financement :
ISET