L’Internet des Objets (IoT) est arrivé à un stade de maturation où il est envisageable de l’utiliser pour des applications industrielles, c’est-à-dire pour des applications à haute exigence en terme de qualité de service. Les applications industrielles sont très nombreuses, allant de l’usine connectée à la ville intelligente. Certaines d’entre elles nécessitent une fiabilité proche du 100% et des délais et variabilités de délai très faibles pour des automates, des boucles de contrôle ou de supervision.
Différents protocoles (6LoWPAN, LoRaWAN, RPL, etc) permettent d’implémenter IPv6 directement sur les objets, ce qui donne accès à un environnement stable et éprouvé pour échanger des données.
Dans ce projet, nous voulons concevoir un réseau sans fil industriel à haute qualité de service à partir des technologies de l’Internet des Objets. A cet effet, nous travailler sur la synergie entre allocation des ressources, ordonnancement des communications et routage en prêtant une attention particulière aux mécanismes de mise en route du réseau et à la sécurité.
Ordonnancement des communications
Afin d’effectuer des communications déterministes, efficaces énergétiquement et résilientes aux interférences, il y a un consensus fort aujourd’hui pour l’usage d’une approche combinant multiplexage temporel et sauts de fréquences. Cette approche s’est notamment matérialisée dans le standard IEEE 802.15.4 en 2016.
Notre objectif est de proposer des stratégies d’ordonnancement permettant d’obtenir des niveaux de fiabilité élevés et des délais courts. Dans le monde industriel, des boucles de contrôle nécessitent des opérations de faible latence, avec une variabilité du délai minimale (par exemple < 50ms).
Routage
Notre objectif est d’explorer les mécanismes permettant d’accroître la fiabilité, en offrant un taux de livraison supérieur à 99,9%, même en cas de pannes. Notre considérons le protocole Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (RPL) standardisé par l’IETF. Les mécanismes que nous envisageons pour atteindre notre objectif de fiabilité seront basés sur l’usage de multiples points de collecte / et le support simultané de multiples destinations [Nassar2018]. De plus, nous étudierons l'articulation entre ordonnancement et routage, un point dur que nous avons identifié dans cette suite de protocole, l’ordonnancement étant très statique et le routage dynamique.
Mise en route du réseau
Nous souhaitons apporter une solution industrielle à la phase de mise en route du réseau. Durant celle-ci, les nœuds doivent être capables de découvrir la topologie du réseau, s’identifier, négocier les paramètres de sécurité (p.ex. chiffrement) et déterminer l’ordonnancement des communications. Un problème similaire se pose également lorsqu’un nouveau nœud doit être intégré à un réseau déjà en fonctionnement.
Des procédures de démarrage existent déjà. Cependant, dans leur forme actuelle [RFC8180], la durée nécessaire à un nœud pour rejoindre le réseau peut être excessive.
Sécurité
Enfin cette étude sera fera à travers le prisme de la sécurité, puisque plusieurs étapes de la construction et des opérations du réseau pourraient être la cible de divers types d’attaques. Nous citons ci-dessous deux problèmes que nous considérons comme prioritaires. Lors du démarrage, un nœud doit être capable de s’authentifier et être autorisé à accéder au réseau sans pour autant dévoiler les paramètres négociés à des nœuds malveillants [Vucinic2018]. Durant le fonctionnement du réseau, les changements apportés dynamiquement à l’ordonnancement doivent être protégés des attaquants.