Soutenance mémoire
La différence entre la radio logicielle et la radio traditionnelle
La différence entre ces deux types de radio différents, c’est qu’il y’ a plus de deux décennies, la logique de conception des architectures radios ne permettait pas de mettre l’ accent sur la flexibilité des architectures développées. Les couches matérielles et logicielles des radios traditionnelles n’étaient pas conçues pour être facilement réutilisables et, également, n’étaient pas conçues pour être évolutives au fil du temps. En général, la radio était composée des chaines de modulation et démodulation, une pour chaque standard. Des recherches et études ont aidé à trouver une nouvelle technologie de transmission plus efficace et flexible. Cette dernière est la radio logicielle ou (Software Defined Radio). En résumé, le principe du SDR est de réaliser, de façon logicielle, le plus grand nombre possible de fonctionnalités de traitement de signal, notamment la modulation et la démodulation des signaux radios à travers une programmation logicielle.
Utilisation de la radio logicielle
On a pris comme exemple l’utilisation de la radio logicielle par le service militaire, mais il n’est pas le seul service ayant besoin de cette solution. De nombreux organismes, ont répondu à diverses catastrophes naturelles et artificielles dans le monde et les communications entre les différents groupes ont souvent été entravées par le fait que des différents systèmes de communication fonctionnent rarement l’un avec l’autre car il y’avait un manque de flexibilité dans les anciennes solutions de communications.
La SDR offre une solution idéale à ces dilemmes. Ainsi, une station de base centralisée déployée pourrait être utilisée pour recevoir les transmissions d’une seule agence et les rediffuser sur les fréquences des autres organismes d’intervention. Si le système est reconfigurable, que les agences de nouvelles arrivent ou partent, le SDR peut être rapidement modifié pour accueillir les services requis. Lorsque la catastrophe est terminée, le système peut facilement être rangé et redéployé à une date ultérieure en cas de besoin.
L’architecture de la radio logicielle
En général, les fonctionnalités des architectures radio sont déterminées principalement par le matériel et sont accompagnées d’une configuration par logiciel.
Le matériel se compose d’amplificateurs, de filtres, de mélangeurs et d’oscillateurs et le logiciel est utilisé pour contrôler l’interface avec le réseau, l’adressage et le contrôle d’erreur. Puisque le matériel domine la conception, la mise à niveau d’une conception radio à travers le logiciel signifie essentiellement l’abandon complet de l’ancienne conception.
La solution radio logicielle, grâce à sa flexibilité en programmation, permet de fonctionner avec différentes formes d’ondes et les protocoles à travers le chargement dynamique de nouvelles formes d’ondes et de protocoles. Ces formes d’ondes et ces protocoles peuvent contenir un certain nombre de parties différentes, y compris des techniques de modulation, de sécurité et les caractéristiques de performance définies dans le logiciel dans le cadre de l’onde elle-même.
La solution logicielle GNU Radio
La GNU Radio est un ensemble de ressources disponibles à tous (toolkit open-source) créé par Blossom en 1998 . Couplé avec l’équipement matériel USRP, cette ressource permet une plate-forme complète pour la construction d’un Software Defined Radio.
Les systèmes d’exploitation recommandés pour la construction du GNU Radio est le Linux, mais il peut également être construit sur MS Windows en utilisant l’un des environnements « Linux-like»tels que Cygwin ou Min GW 1 MSYS, ainsi que sur MAC OS et NetBSD. La plupart des applications GNU Radio sont écrites en Python, alors que C++ est utilisé pour la mise en œuvre des blocs de traitement du signal.
Les commandes Python utilisées pour contrôler l’ensemble des USRPs sont définis par les paramètres du logiciel, tels que la puissance d’émission, le gain, la fréquence, l’antenne sélectionnée, etc .. , dont certains peuvent être modifiés alors que l’application est exécutée.
Les cartes filles RF utilisées dans l’USRP
Dans le cadre de notre de projet, nous avons choisi les cartes filles les mieux adaptées. Dans notre cas, nous avons préconisé la carte RFX2400 qui permet l’émission et la réception et sa bande de fréquence d’utilisation va de 2.3 à 2.9 GHz. Cette configuration nous offre donc la possibilité de travailler sur des liaisons 802.15.4 et peut aussi servir pour tout autre standard utilisant cette bande de fréquence.
Les cartes filles montées sur l’USRP fournissent une entrée RF (RF front-end) intégrée. Une grande variété des cartes filles disponibles permet d’utiliser des fréquences différentes pour une large gamme d’applications, selon le type de la communication sans fil. L’USRP accueille jusqu’à deux RF cartes filles en transmission et jusqu’à deux autres en réception pour tout type de signal RF. On donne ci-dessous quelques types de cartes filles utilisées sur l’USRP.
RFX400: utilise les fréquences entre 400-500 MHz en transmission et en réception.
RFX900: utilise les fréquences entre 750-1050 MHz en transmission et en réception.
RFX1200: utilise les fréquences entre1150-1450 MHz en transmission et en réception.
RFX1800: utilise les fréquences entre 1.5-2.1 GHz en transmission et en réception.
RFX2400: utilise les fréquences entre 2.3-2.9 GHz en transmission et en réception.
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Table des matières
CHAPITRE 1: INTRODUCTION GÉNÉRALE
1.1. Contexte
1.2. Plan du mémoire
1.3. Problématique à l’étude
CHAPITRE 2 : LES RÉSEAUX DE CAPTEURS
2.1. Introduction
2.2. Fonctionnalités des réseaux de capteurs
2.2.1. Adaptable
2.2.2. Robuste
2.2.3. Dimension ajustable
2.3. Application et services
2.3 .1. Application militaires
2.3.2. Applications médicales et vétérinaires
2.3.3. Application en sécurité
2.4. Architecture et déploiement
2. 4 .1. L’infrastructure
2.4.2. Les protocoles du réseau
2.5. Standards
2.5.1. Le standard IEEE 802.15.4
2.5.1.1. Les topologies réseaux du standard IEEE 802.15.4
2.5.1.2. Les caractéristiques du standard IEEE 802.15.4
2.5.1.3. La Couche MAC du standard IEEE 802.15.4
2.5.1.4. La Couche Physique du standard IEEE 802.15.4
2.5.1.4.1. La modulation du standard IEEE 802.15.4
2.5.1.5. Comparaison du standard IEEE 802.15.4 avec les autres standards
2.5.2. Le standard ZigBee
2.5.2.1. La topologie réseau du standard ZigBee
2.5.2.2. Le standard ZigBee par rapport aux autres standards de communication
2.6. Conclusion
CHAPITRE 3 : LA RADIO LOGICIELLE
3 .1. Introduction
3 .2. La différence entre la radio logicielle et la radio traditionnelle
3 .2.1. Utilisation de la radio logicielle
3 .2.2. Définition de la radio logicielle
3.2.3. L’architecture de la radio logicielle
3.2.4. Avantages
3.2.4.1. Multi-bande
3.2.4.2. Multi- porteuse
3.2.4.3. Multi-mode
3.2.5. Contraintes
3.3. La solution logicielle GNU Radio
3.4. Python
3.5. Projet UCLA ZigBee
3.6. Conclusion
CHAPITRE 4 : RELAIS DE RÉSEAU DE CAPTEURS À BASE DE LA SOLUTION RADIO LOGICIELLE
4 .1. Introduction
4.2. L’architecture de la solution proposée
4.3. L’USRP
4.3.1. Les caractéristiques de l’USRP
4.3.1.1. Les cartes filles RF utilisées dans l’USRP
4.4. Le capteur utilisé dans l’ architecture de test
4.5. Schéma – bloc proposé pour la réalisation du relais
4.6. Conclusion
CHAPITRE 5: EXPÉRIMENTATION ET RÉSULTATS
5 .1. Introduction
5.2. L’environnement de test
5.3. Les tests et les expérimentations
5.3.1. Test réalisé entre deux USRPs
5.3.1.1. Données reliées au niveau de l ‘USRP
5.3.1.2. Données reçues au niveau de l’USRP
5.3.2. Test réalisé entre l’USRP et un réseau de capteurs ZigBee
5.3.2.1. Réception du signal entre les deux capteurs reliés aux autres USRPs
5.4. Les mesures prises pour le traitement du délai des relais sur l’USRP
5 .4.1. Délais de traitement au niveau de l’USRP
5.4.2. Analyse des délais moyens pour toutes les mesures
CHAPITRE 6 : CONCLUSION
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