L'Internet des objets par satellite deviendra de plus en plus accessible

Depuis quelques années, l'Internet des objets (IoT) est une réalité en constante évolution. La possibilité que les machines (nœuds) puissent communiquer entre elles a ouvert la voie à des applications qui promettent d'avoir un impact profond sur nos vies. Ils comprennent l'agriculture intelligente, la domotique et la communication entre les véhicules.

L'un des éléments clés de l'IoT est la communication sans fil entre les machines, connue sous le nom de communication Machine-to-Machine (M2M). Contrairement aux réseaux mobiles tels que les réseaux 4G ou WiFi, une proportion importante des communications M2M se caractérise par des vitesses de transmission très faibles, de très petits paquets de données et un grand nombre d'appareils. Ces fonctionnalités représentent un défi majeur en termes de coordination des réseaux de télécommunications.

Des recherches récentes présentent des algorithmes efficaces et de faible complexité afin que l'Internet des objets via satellite soit de plus en plus accessible, grâce à la mise en œuvre de schémas avancés d'accès aléatoire par satellite. La recherche est développée dans une étude publiée dans Journal international des communications et des réseaux par satellite, dont l'un de ses auteurs est Giuseppe Cocco, chercheur au Département des technologies de l'information et de la communication (DTIC) et au Centre aérospatial allemand (DLR), aux côtés de chercheurs de l'Agence spatiale européenne.

Le nombre de capteurs connectés au même satellite peut être extrêmement élevé

Supposons qu'une culture ait un capteur d'humidité connecté à un satellite qui ne transmet des informations que lorsque l'humidité tombe en dessous d'un certain seuil. Le capteur peut ne pas envoyer d'informations pendant longtemps et lorsqu'il décide de le faire, la quantité de données est très faible (quelques bits seulement). Dans ce cas, le volume de données de contrôle nécessaire pour établir une connexion avec le réseau satellite peut dépasser la quantité de données utiles (charge utile) transmises par le capteur.

Bien que cela ne semble pas être un problème s'il s'agit d'un seul capteur, dans le cas des réseaux à satellite, le nombre de capteurs connectés à un seul satellite peut être extrêmement élevé. Même si chaque capteur transmet une petite quantité de données très occasionnellement, le volume total de trafic peut être très important. De plus, la suppression ou la réduction des informations de contrôle dans le trafic M2M peut entraîner des interférences entre les signaux de différents capteurs, ce qui peut entraîner une perte des informations envoyées et, en cas de trafic important, voire un effondrement du réseau.

Dans ce contexte, il est entendu que les informations de contrôle du trafic M2M sont un gaspillage important mais nécessaire de ressources pour éviter les interférences, ce qui peut entraîner la nécessité d'utiliser une bande passante plus large, des satellites plus grands et plus chers ou plus, un coût plus élevé du M2M communication et un impact négatif sur le développement de l'IoT.

Pour résoudre ce problème, ces dernières années, de nouveaux systèmes avancés d'accès multiple multiple ont été développés qui permettent de limiter considérablement les informations de contrôle sans affecter les performances du réseau. Ces systèmes fonctionnent de manière contre-intuitive, c'est-à-dire qu'au lieu d'essayer d'éviter les interférences, ils l'augmentent, laissant chaque nœud transmettre plusieurs copies du même message sans savoir si quelqu'un d'autre transmet en même temps.

"L'astuce réside dans la façon dont le récepteur exploite cette interférence pour nettoyer le signal reçu, en extrayant des informations utiles", explique Cocco. "Pour avoir une idée du fonctionnement de ces systèmes, vous pouvez penser à la façon dont vous mangez un artichaut: chaque fois que vous enlevez une feuille, vous en mangez le bon morceau, mais les feuilles ci-dessous sont également libérées, donc il y a au moins une nouvelle feuille qui peut être retirée à chaque fois ", ajoute le co-auteur de l'article.

Plusieurs articles dans des revues scientifiques internationales ont confirmé qu'un accès multiple aléatoire basé sur la transmission de plusieurs copies de chaque message est très prometteur. Cependant, ces études utilisent des simplifications (nécessaires pour travailler plus simplement avec des équations et des simulations) qui ne permettent pas d'évaluer les performances de ces systèmes dans un environnement réel, expliquent les auteurs de l'étude.

"Notre contribution va au-delà de ces simplifications. Nous avons étudié l'impact sur l'ensemble du système de divers éléments présents dans des systèmes réels (tels que les imperfections dans l'électronique à faible coût qui sont typiques de nombreux nœuds IoT) et avons développé des algorithmes qui aident à renforcer le système contre Ainsi, nous avons fait un effort particulier pour développer des algorithmes à la fois efficaces et de faible complexité, afin que l'IoT via satellite soit de plus en plus performant et accessible à tous », conclut Cocco.

Fourni par
                                                                                                    Universitat Pompeu Fabra – Barcelone