SensLab Anr Stic2010

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Very large scale open wireless sensor network platform

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  • Miniaturization and Moore’s law has enabled us to combine sensing, computation and wireless communication in integrated, low-power devices, and to embed networks of these devices in the physical world. By placing sensing devices up close to the physical phenomena we are now able to study details in space and time that were previously unobservable. Across a wide array of applications, the ability to observe physical processes with such high fidelity will allow us to create models, make predictions, and thereby manage our increasingly stressed physical world
  • SensLab Anr Stic2010

    1. 1. SensLAB Grand Colloque STIC 2010 5-7 janvier 2010 Paris, Cité des sciences et de l’industrie <ul><li>Pr. Eric Fleury </li></ul><ul><li>ENS-Lyon / INRIA D-NET </li></ul><ul><li>http://www.ens-lyon.fr/LIP/D-NET/ </li></ul>
    2. 2. PLAN <ul><li>Principaux objectifs / contexte </li></ul><ul><li>Description de la plate forme SensLAB </li></ul><ul><ul><li>Hardware / Sensor </li></ul></ul><ul><ul><li>Software / Service </li></ul></ul><ul><li>Conclusion </li></ul>
    3. 3. Contexte & Principaux objectifs
    4. 4. <ul><li>Dense monitoring & analysis of complex phenomena over large regions of space for long periods </li></ul>The (A) Promise of Sensor Networks <ul><ul><li>Many, small, inexpensive sensing devices </li></ul></ul><ul><ul><li>Frequent sampling over long durations </li></ul></ul><ul><ul><li>Non-perturbing </li></ul></ul><ul><ul><li>Compute, communicate, and coordinate </li></ul></ul><ul><ul><li>Many sensory modes and vantage points </li></ul></ul><ul><li>Close to the physical phenomena of interest </li></ul><ul><li>Observe complex interactions </li></ul>
    5. 5. Embedded Networked Sensing <ul><li>Many critical issues facing science, government: </li></ul><ul><ul><li>Public call for high fidelity and real time observations of the physical world </li></ul></ul><ul><ul><li>Networks of smart, wireless sensors can reveal the previously unobservable </li></ul></ul><ul><ul><li>Designing physically-coupled, robust, scalable, distributed-systems is challenging </li></ul></ul><ul><li>The technology will also transform: </li></ul><ul><ul><li>business enterprise (from inventory to manufacturing), </li></ul></ul><ul><ul><li>human interactions (from medical to social) </li></ul></ul>© INRIA / Photo Keksonen
    6. 6. Plate-forme expérimentale <ul><li>Contexte du projet SensLAB </li></ul><ul><ul><li>Recherche dans les réseaux de capteurs </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Environnement contraint </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Créer de nouveaux protocoles </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>spécification, conception </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>simulation </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>expérimentation </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Problème d’expérimenter à large échelle </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Extrêmement fastidieux dès 10 capteurs </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>procédure manuelle, longue, contraignante, peu gratifiante </li></ul></ul></ul><ul><li>Nécessité de créer un outil scientifique spécifique </li></ul><ul><ul><ul><li>Notion d’expérience scientifique / reproductibilité </li></ul></ul></ul>
    7. 7. Plate-forme expérimentale <ul><li>6 partenaires du projet SensLAB </li></ul><ul><ul><li>Académiques </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>INRIA </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>ASAP </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>D-NET </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>POPS </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>UMPC / LIP6 </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>LSIIT </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Industriels </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Thalès </li></ul></ul></ul>
    8. 8. Cahier des charges <ul><li>Outil scientifique national </li></ul><ul><ul><li>Large échelle  1000 nœuds </li></ul></ul><ul><ul><li>Générique / Ouverte </li></ul></ul><ul><ul><li>Automatisée </li></ul></ul><ul><ul><li>Hétérogène </li></ul></ul><ul><ul><li>Accessible à distance </li></ul></ul><ul><li>Fonctionnalités </li></ul><ul><ul><li>Monitoring non intrusif des applications </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Énergie, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Radio </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Activité </li></ul></ul></ul><ul><li>Outils de validation </li></ul><ul><ul><li>A posteriori </li></ul></ul><ul><ul><li>Prototypage, debug, </li></ul></ul><ul><ul><li>Evaluation de performance </li></ul></ul><ul><li>Expériences reproductibles </li></ul><ul><ul><li>Versioning des expérimentations </li></ul></ul><ul><ul><li>Log / replay des stimuli </li></ul></ul>
    9. 9. Cahier des charges <ul><li>Hardware </li></ul><ul><ul><li>Accès temps réel / robuste / fiable à la plate forme distribué </li></ul></ul><ul><ul><li>Canal retour fiable / filaire pour la gestion et les logs </li></ul></ul><ul><li>Software </li></ul><ul><ul><li>Support de plusieurs applications simultanément </li></ul></ul><ul><ul><li>Garanti de la sécurité et de l’intégrité des données générées durent une expérience </li></ul></ul><ul><ul><li>Offrir un accès au données en temps réel durant une expérience </li></ul></ul>
    10. 10. Dream team <ul><li>INRIA / ASAP </li></ul><ul><ul><li>M. Bertier </li></ul></ul><ul><ul><li>A. Boutet </li></ul></ul><ul><li>INRIA/D-NET </li></ul><ul><ul><li>E. Fleury </li></ul></ul><ul><ul><li>G. Chelius </li></ul></ul><ul><ul><li>A. Fraboulet (INRIA Amazones) </li></ul></ul><ul><ul><li>R. Pissard Gibollet (INRIA) </li></ul></ul><ul><ul><li>C. Braillon (INRIA) </li></ul></ul><ul><ul><li>C. Burin des Roziers (INRIA) </li></ul></ul><ul><li>INRIA / POPS </li></ul><ul><ul><li>N. Mitton </li></ul></ul><ul><ul><li>D. Simplot Ryl </li></ul></ul><ul><ul><li>J. Vandaele (INRIA) </li></ul></ul><ul><li>UMPC / LIP6 </li></ul><ul><ul><li>M. Dias de amorim </li></ul></ul><ul><ul><li>T. Claveirole </li></ul></ul><ul><ul><li>C. Magnien </li></ul></ul><ul><li>LSIIT </li></ul><ul><ul><li>A. Gallais </li></ul></ul><ul><ul><li>T. Noel </li></ul></ul><ul><ul><li>G. Schreiner </li></ul></ul><ul><li>Thales </li></ul><ul><ul><li>Vania Conan </li></ul></ul><ul><ul><li>J. Leguay </li></ul></ul><ul><ul><li>V. Gay </li></ul></ul>
    11. 11. Architecture des nœuds Déploiement de la plateforme
    12. 12. Caractéristiques très générales <ul><li>4 sites complémentaires : </li></ul><ul><ul><li>Technologies radio </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Zigbee IEEE 802.15.4 2,4GHz (TI CC2420) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Open MAC 868MHz (TI CC1101) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Wi-Fi IEEE 802.11b </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Senseurs standards </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>température </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>luminosité </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>acoustique </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Senseurs optionnels </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Accéléromètre / gyroscope </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>accéléromètre + GPS </li></ul></ul></ul>+ + et / ou
    13. 13. Architecture d’un capteur <ul><li>Redéveloppé en interne </li></ul><ul><li>Caractéristiques techniques </li></ul><ul><ul><li>Micro-contrôleur TI MSP430-1611 </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>[email_address] </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>48Ko ROM </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>10Ko RAM </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Interface Radio TI CC1101/CC2420 </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>fréquence 868Mhz/2.4Ghz </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>puissance de -30dBm à +10 dBm </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Numéro de série unique DS2411 sur 6 octets </li></ul></ul><ul><ul><li>Mémoire Flash externe ST M25P80 de 1Mo </li></ul></ul><ul><ul><li>Batteries Varta avec contrôleur de charge MCP73861 </li></ul></ul>
    14. 14. Capteurs SensLAB (D1.1a) <ul><li>Composants </li></ul>Acoustique Luminosité Température Connecteur de carte fille LEDs FLASH MSP430 ID Radio Antenne I/O + JTAG
    15. 15. Nœud SensLAB (D1.1b) <ul><li>Qu'est-ce qu'un Noeud SensLAB ? </li></ul><ul><ul><li>Ouvert, i.e., pas d’hypothèse sur le soft déployé sur le capteur </li></ul></ul><ul><ul><li>Canal retour fiable </li></ul></ul><ul><ul><li>un nœud ouvert SensLAB dédié à l’utilisateur / expérience </li></ul></ul><ul><ul><li>un nœud de contrôle SensLAB </li></ul></ul><ul><ul><li>une gateway SensLAB </li></ul></ul><ul><li>Noeud Ouvert + Gateway SensLAB + Noeud de Contrôle </li></ul>Nœud ouvert Gateway SensLAB Nœud contrôle
    16. 16. Nœud SensLAB <ul><li>Rôle de la Gateway SensLAB </li></ul><ul><ul><li>Contrôler le Nœud Ouvert et le Nœud de Contrôle </li></ul></ul><ul><ul><li>Contrôler et mesurer l'alimentation électrique du Noeud Ouvert </li></ul></ul><ul><ul><li>Simuler une panne du Nœud Ouvert </li></ul></ul><ul><ul><li>Récupérer les mesures du Nœud de Contrôle </li></ul></ul><ul><ul><li>Fournir une interface de communication pour le Node Handler </li></ul></ul>
    17. 17. Architecture du nœud SensLAB <ul><li>Déploiement automatique de firmware </li></ul><ul><li>Monitoring de consommation (batterie/DC) </li></ul><ul><li>Monitoring radio / injection bruit </li></ul><ul><li>Configuration des capteurs en mode polling (température, luminosité, acoustique) </li></ul><ul><li>Ethernet Fixed / WiFi pour les communications avec le Node Handler </li></ul><ul><li>Power over Ethernet pour une alimentation standardisée et une gestion simple </li></ul><ul><li>Configuration de chaque nœud ouvert en mode « sink » (redirection des input/oputput) </li></ul><ul><li>Possibilité de cartes filles </li></ul><ul><li>Mise à jour distante du firmware des GW/CN </li></ul>
    18. 18. Se connecter à un nœud SensLAB <ul><li>Comment se connecter au Noeud SensLAB ? </li></ul><ul><ul><li>Par l'intermédiaire de la Gateway en IPv4 </li></ul></ul><ul><ul><li>En Ethernet (nœud fixe) </li></ul></ul><ul><ul><li>En Wi-Fi (nœud mobile, nœud extérieur) </li></ul></ul>
    19. 19. Plate-forme expérimentale <ul><li>Résumé des fonctionnalités par site : </li></ul>
    20. 20. Site INRIA Grenoble – Rhône Alpes <ul><li>Halle robotique </li></ul><ul><ul><li>14m x 14m </li></ul></ul><ul><ul><li>Mur / plafond / irrégulier </li></ul></ul>
    21. 21. Déploiement sur le site INRIA Grenoble – Rhône Alpes © INRIA / Photo Keksonen
    22. 22. Déploiement sur le site INRIA Grenoble – Rhône Alpes © INRIA / Photo Keksonen
    23. 23. Déploiement sur le site INRIA Grenoble – Rhône Alpes <ul><li>Ouverture le 24 novembre 2009 </li></ul><ul><li>Premier tutoriel public sur SensLAB </li></ul>© INRIA / Photo Keksonen © INRIA / Photo Keksonen
    24. 24. Site INRIA Lille - Nord Europe <ul><li>Euratechnologies </li></ul><ul><ul><li>2 plateaux de plexiglas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>2.50m et 3.40m </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>32 capteurs mobiles sur rail </li></ul></ul>Ouverture le 5 février 2010 Second tutoriel public sur SensLAB
    25. 25. Site INRIA Lille - Nord Europe
    26. 26. Site INRIA Rennes - Bretagne Atlantique <ul><li>IRISA </li></ul><ul><ul><li>2 salles </li></ul></ul><ul><ul><li>Goulot d’étranglement </li></ul></ul>
    27. 27. Site INRIA Rennes - Bretagne Atlantique
    28. 28. Site Strasbourg – LSIIT
    29. 29. Site Strasbourg – LSIIT
    30. 30. Architecture de services Outils logiciels
    31. 31. Fonctionnalités souhaitées <ul><li>Réseaux </li></ul><ul><ul><li>Accès temps réel / robuste / fiable à la plate forme distribué </li></ul></ul><ul><li>Expériences </li></ul><ul><ul><li>Multi sites </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>interface unique pour l’utilisateur </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Support de plusieurs applications simultanément </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>sécurité et l’intégrité des données générées </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Accès au données en temps réel durant une expérience </li></ul></ul><ul><li>Software </li></ul><ul><ul><li>Outils de test / debug </li></ul></ul>
    32. 32. Vue très simplifiée !
    33. 33. Architecture des Services <ul><li>Services utilisateurs </li></ul><ul><ul><li>Portail Web </li></ul></ul><ul><ul><li>Base de données de résultats des expérimentations </li></ul></ul><ul><ul><li>Espace de stockage NFS </li></ul></ul><ul><ul><li>Accès SSH </li></ul></ul><ul><ul><li>Machine virtuelle (compte administrateur) </li></ul></ul><ul><ul><li>Outils de développements adaptés à la plate-forme </li></ul></ul>
    34. 34. Architecture des Services <ul><li>Services infrastructures </li></ul><ul><ul><li>LDAP </li></ul></ul><ul><ul><li>DNS/DHCP </li></ul></ul><ul><ul><li>VPN </li></ul></ul><ul><li>Services expérimentations </li></ul><ul><ul><li>Reservation System </li></ul></ul><ul><ul><li>Experiment Handler </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Experiment Manager </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Node Handler </li></ul></ul></ul><ul><li>Tous les services fonctionnent au-dessus d'IP </li></ul>
    35. 35. Architecture des Services (D2.1) <ul><li>Architecture des Services à l'échelle d'un site </li></ul>
    36. 36. Architecture des Services <ul><li>Répartition des services à l'échelle d'un site </li></ul>
    37. 37. Conclusion
    38. 38. SensLAB un outil scientifique <ul><li>Prochain tutoriel le 21janvier à grenoble </li></ul><ul><li>Prochain tutoriel le 5 février à Lille. </li></ul><ul><li>Un site pour communication publique : </li></ul><ul><ul><li>www.senslab.info </li></ul></ul><ul><ul><li>www.senstools.info </li></ul></ul><ul><li>Un gforge pour collaboration </li></ul><ul><ul><li>senslab.gforge.inria.fr </li></ul></ul><ul><ul><li>Support pour le svn et les mailing-lists </li></ul></ul><ul><ul><li>Wiki interne, blog </li></ul></ul><ul><li>Mailing-lists : </li></ul><ul><ul><li>[email_address] </li></ul></ul>
    39. 39. The Time is Right <ul><li>Don’t be afraid to go out and tackle REAL problems. </li></ul><ul><li>They often reveal interesting challenges. </li></ul><ul><li>The technology is ready for it. </li></ul><ul><li>There is much innovation ahead. </li></ul><ul><li>And use SensLAB & SensTOOLS ! </li></ul>

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