Internet des objects

Internet des objects IOT4102

Enseignant:

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Durée totale du cours: 22.5 H

Semestre : 4

Option Ingénierie systèmes et réseaux

Nombre de crédits : 2

Modules spécialisés	Modules de base	Sciences et techniques de l'ingénierie	Préparation à la carrière professionnelle
	X

 

Nombre d’heures	Activités hors classe
45	38

Sommaire:

L'Internet des objets , ou Internet of Things (IoT) en anglais, est un concept qui se réfère à l'interconnexion d'un réseau d'objets physiques, tels que des dispositifs électroniques, des véhicules, des appareils ménagers, des capteurs, etc., via Internet. L'objectif de l'IdO est de permettre aux objets de collecter, de partager et d'échanger des données entre eux et avec des systèmes informatiques

Code

IOT3102

Internet des objects

  Volume Horaire     : 3 h de  Cours intégrés + 00h:00 Travaux pratiques (par semaine)

Objectifs :

À la fin du cours, les étudiants seront capables de : -analyser et concevoir des systèmes de télécommunication complexes basés sur l'Internet des objets -comprendre et appliquer des technologies de communication complexes au cœur même des systèmes IoT -concevoir des réseaux de communication d'appareils minuscules et contraints pour permettre Applications et services IoT - concevoir des systèmes IoT interconnectés avec Internet

Sujets couverts :

Le cours apportera les bases sur les quatre grandes briques de l'Internet des Objets : le matériel de référence, les technologies de communication, les plateformes de gestion et les solutions de stockage/traitement des données. Le cours commencera par un aperçu des composants matériels les plus courants des nœuds de capteurs, puis abordera les défis qui doivent être relevés pour interconnecter et gérer ces petits appareils. Dans ce domaine, les technologies de communication à courte et longue portée à faible puissance seront passées en revue. Enfin, le cours décrira les principales fonctionnalités et exigences de la plate-forme de gestion couramment utilisée pour orchestrer les systèmes IoT. Programme en bref 1-Introduction : la vision de l'intelligence ambiante, exemples d'application, technologies habilitantes (réseaux de capteurs, RFID), éléments de mise en réseau et abstractions 2-Composants matériels et abstractions : architectures matérielles des nœuds de capteurs, bases de l'ADC, modèles de consommation d'énergie pour les nœuds de capteurs 3-Protocoles de la couche application pour l'IoT : les bases de la mise en réseau, le Constrained Application Layer Protocol (COAP), le Message Queuing Telemetry (MQTT) 4-Technologies de communication pour les solutions longue portée de l'Internet des objets : évolution du réseau radio mobile pour supporter le trafic IoT (LTE-CatM, NB-IoT), exemples de réseaux étendus à faible puissance (LoraWAN), 5-Technologies de communication pour l'Internet des objets - solutions à courte portée : introduction aux infrastructures de réseau capillaire, la pile de protocoles ZigBee (couche PHY/MAC IEEE 802.15.4, couche réseau ZigBee, couche et profils d'application ZigBee), Bluetooth et BLE, présentation du FIL et de la MATIÈRE 6-Radio Frequency Identification : scénarios d'application, les couches physiques de la RFID (bande de fonctionnement, principes de transmission), normes et solutions d'arbitrage de collision (arbitrage basé sur l'arborescence, arbitrage basé sur la trame aloha, le Q-Algorithme, évaluation des performances des protocoles d'arbitrage) 7-Activités pratiques : systèmes d'exploitation pour réseaux de capteurs sans fil (TinyOS), plateformes de gestion et de prototypage (ThingSpeak, NodeRed, WokWi), analyse du trafic IoT via Wireshark

Méthodes d’enseignement et d’apprentissage

- Enseignement frontal (magistral) avec des exemples à résoudre en commun. - Exercices théoriques et études de cas (présentation et discussion).

• Apprentissage mixte et classe inversée
• MOOC & Classroom

Connaissances et compétences pré-requises

Pas de pré-requis. Expérience préférée sur : -fondamentaux du réseautage -Génie logiciel de base

Références bibliographiques

• Un support de cours de l’enseignant sera

Modalité d’évaluation

• 40% Contrôle continu (TP noté, Test, Assiduité, Devoir surveillé, travaux non présentiel, …)
• 60% Examen semestriel

Les étudiants seront évalués par : 1 : un examen écrit obligatoire sur les sujets du cours (75 %), des défis en cours (12,5 %) et un projet final (12,5%). L'examen écrit comprend trois exercices et une série de questions sur les thèmes du cours. Les étudiants peuvent consulter le site Web du cours pour rechercher des modèles et des exemples d'examens des éditions précédentes du cours. Les défis en cours consistent à développer des mini-projets avec des délais de livraison fixes tout au long du cours. Les mini-projets consistent en le développement d'applications IoT en s'appuyant sur les outils logiciels présentés lors des cours et des séances de laboratoire. Les mini-projets peuvent être développés par groupes de 2 étudiants maximum. Le projet final porte sur la conception d'applications et de solutions réseau pour l'Internet des Objets à l'aide des outils logiciels présentés lors des cours et des séances d'exercices pratiques. Le projet peut être réalisé en groupe de 2 étudiants maximum. Les exigences du projet et les propositions de projet seront diffusées aux étudiants environ un mois et demi après le début du cours. Les étudiants devront prouver à l'examen écrit : -avoir clairement compris et acquis les sujets du cours -être capable d'évaluer qualitativement tous les éléments constitutifs d'un système IoT (matériel, technologies de communication, plateformes de gestion et de stockage de données /traitement) -de pouvoir évaluer la consommation énergétique des objets IoT -de pouvoir dimensionner et optimiser les réseaux IEEE 802.15.4 -de pouvoir évaluer les performances des systèmes d'arbitrage RFID basés sur Frame ALOHA et des arbres binaires -d'avoir acquis et compris les détails de fonctionnement des technologies de communication à courte portée (ZigBee, Bluetooth/BLE) et à longue portée (LoraWAN, NB-IoT) pour l'IoT -avoir acquis et compris les détails de fonctionnement des protocoles de la couche application IoT (COAP, MQTT) Les étudiants devront prouver dans l'activité du projet : -être capable de gérer le logiciel de référence (TinyOS, Node-Red, Thingspeak) -être capable d'analyser le trafic IoT -être capable de construire des applications IoT fonctionnelles ou des solutions de mise en réseau tirer parti du logiciel susmentionné -pour être en mesure de produire une documentation claire et complète décrivant le projet développé

Résultats d'apprentissage :

1 - Connaissance et compréhension Les étudiants apprendront à : - Analyser des technologies de communication complexes pour les systèmes IoT - Analyser des protocoles de couche d'application pour l'IoT - Analyser des plates-formes de gestion pour l'IoT - Identifier les composants du système IoT et leurs relations - Utiliser des systèmes opérationnels pour l'IoT - Utiliser des plates-formes de prototypage pour le IdO 2 - Appliquer les connaissances et la compréhension Les étudiants seront capables de : -Dimensionner et optimiser la consommation énergétique des nœuds capteurs -Évaluer les performances des technologies de communication pour l'IoT -Évaluer les performances des protocoles de la couche applicative pour l'IoT -Évaluer les performances des plateformes de gestion pour l'IoT applications basées sur l'IoT 3 - Porter des jugements Les étudiants apprendront à : -Comprendre les compromis fondamentaux qui régissent la gestion de l'énergie des nœuds de capteurs fonctionnant sur batterie -Identifier l'impact des limitations fondamentales du système sur la conception des systèmes IoT -Reconnaître l'espace de conception et ses degrés de liberté qui peuvent être exploités pour définir les technologies de communication pour l'IoT 4 - Communiquer Les étudiants apprendront à : -décrire des technologies de réseau complexes à différents niveaux de détail