Simulation de fautes pour l'évaluation du test en ligne de systèmes RFID

Les systèmes RFID pour RadioFrequency Identification sont capables d identifier des objets ou des personnes sans contact ni vision direct. Ainsi, leur utilisation grandit de manière exponentielle dans différents secteurs : nucléaire, aviation, ferroviaire, médical, traçabilité, contrôle d accès Mais ce sont surtout des systèmes fortement hétérogènes, composés de matériel analogique ou digital, et de systèmes informatique : le tag, attaché à l objet à identifier, contenant l identifiant de ce dernier ; le lecteur, appareil capable de venir lire les informations contenus dans les tags ; et le système informatique gérant l ensemble des données générées par le système. Ces systèmes sont de plus en plus utilisés dans des domaines critiques ou dans des environnements difficiles, alors qu ils sont basés uniquement sur des équipements bas coût et peu performant les tags ne permettant alors pas de garantir des communications robustes. Tous ces points font que le test en ligne des systèmes RFID est une tâche complexe.Cette thèse s intéresse donc à la sûreté de fonctionnement des systèmes RFID : comment être certains que le système fonctionne comme il faut au moment où on en à besoin ? En premier, les défaillances et leurs causes ont été étudiées à l aide d une méthode classique : AMDE Analyse des modes de défaillances et de leurs effets. Cette étude a permis d identifier les points faibles des systèmes RFID. Après cela et grâce à cette analyse, il nous a été possible de définir et d implémenter un simulateur de systèmes RFID appelé SERFID, pour Simulation et Evaluation des systèmes RFID. Ce simulateur est capable de simuler différents systèmes RFID multi-équipements (HF ou UHF, normes actuellement implémentées : ISO15693 et EPC Classe 1 Génération 2), du tag au lecteur, en passant par le canal de communication permettant aux tags et aux lecteurs de communiquer. SERFID permet aussi de connecter les lecteurs simulés à des middlewares existants ou nouveau afin des les évaluer. Pour permettre l évaluation de la sûreté de fonctionnement des systèmes RFID, SERFID permet l injection de fautes dynamiquement au sein des tags, lecteurs ou du canal de communication permettant de simuler différentes défaillances pouvant apparaître : diminution de la qualité de la communication ou de l alimentation du tag, erreurs au sein de la mémoire du tag, bruit SERFID a été notamment utilisé pour simuler et observer le comportement de systèmes RFID HF et UHF face à du bruit et des perturbations dans le canal de communication entre le tag et le lecteur. Finalement, cette thèse propose une nouvelle méthode pour détecter les tags fautifs ou vieillissants dans les applications de logistiques. Cette méthode, non intrusive et en ligne, est basée sur l observation des performances du système au cours de son fonctionnement : le logiciel de gestion analyse les résultats des différentes identifications. A partir du taux d erreur de lecture par tag, et en le comparant aux taux de lecture par tag précédemment observés, cette méthode est capable de déterminer quel groupe de tags est fautif ou non. Cette méthode a été évaluée par expérimentation et par simulation grâce à SERFID. Cette évaluation a permis de mettre en évidence les points forts et les faiblesses de la méthode.RFID systems for RadioFrequency Identification are able to identify object or person without any contact or direct vision. For this reason, their use grows exponentially in many different fields: nuclear, avionics, railways, medical, warehouse inventories, access control However they are complex heterogeneous systems, consisting of analog and digital hardware components and software components: the tag, closed on the object to identified, which contains its identifier; the reader which able to read identifiers on tags; and finally the IT infrastructure to manage data. RFID technologies are often used into critical domains or within harsh environments. But as RFID systems are only based on low cost and low-performance equipments, they do not always ensure robust communications. All these points make the on-line testing of RFID systems a very complex task.This thesis focuses on dependability of RFID systems: how to be sure that this system works correctly when we need to use it? Firstly, failures and their causes have been studied using a common method called FMEA Failure Modes and Effects Analysis This study allows to identify weakness aspects of RFID systems. After that and thanks to this analysis, a new simulator was designed and implemented. This simulator, called SERFID for Simulation and Evaluation of RFID systems, is able to simulate various RFID systems with many devices (HF or UHF, actually implemented standards: ISO15693 or EPC Class 1 Generation 2), from tag to reader, together with the RF channel between them and the physic aspect which permit to tags and readers to communicate. SERFID also permits to connect an existing or new middleware to simulated reader to evaluate new software approach. To analyze dependability of RFID systems, SERFID allows us to inject fault in tag, channel or readers dynamically, to simulate different failures which can be appear: decrease of quality of communication or tag supply, memory errors in tag, noises SERFID was in particular use to simulate HF and UHF RFID systems to observe their reaction according noises and disturbances in communication between tag and reader. Finally, a new method to detect faulty or aging tags or readers in traceability application was proposed. This non-intrusive on-line method is based on performance observation of the system during operation: the managing software analyzes results of an identification round. According read error rate per tag of an inventory, and comparing it with previous obtained read error rates per tag, this method is able to determine which group of tags is faulty or not. This method has been analyzed with to method: by experimentations and by simulation using SERFID. This analyze brings out weakness and strength of this method.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

RoSe (un framework pour la conception et l'exécution d'applications distribuées dynamiques et hétérogènes)

L'adaptation est aujourd'hui devenue un enjeu majeur en Génie Logiciel. Les ingénieurs sont en effet régulièrement confrontés à des demandes d'évolution qui peuvent prendre de nombreuses formes : mises à jour, nouvelles versions, besoins en nouvelles fonctionnalités, etc. Cette tendance est accrue par l'émergence de nouveaux domaines tels que l'informatique ubiquitaire ou le cloud computing qui exigent des changements dynamiques dans des environnements en constante évolution. Ainsi, dans ces domaines, les ressources sont souvent élastiques, volatiles et hétérogènes. Cette thèse s'intéresse en particulier à la conception et à l'exécution d'applications distribuées composées d'entités hétérogènes et qui nécessitent d'être adaptées durant l'exécution. Notre approche s'appuie sur les modèles à composant orientés service et sur les styles d'architectures SOA et REST. Nous proposons un framework, nommé RoSe, qui permet l'import de ressources distantes dans un framework à composant orienté service et l'export de service locaux. RoSe permet aux développeurs et aux administrateurs de gérer la distribution des applications de manière totalement indépendante et dynamique grâce à un langage de configuration et d'une API dite fluent. Le framework lui-même est modulaire et flexible et supporte l'ajout et le retrait de composants durant l'exécution. L'implantation de RoSe est hébergée au sein du projet OW2 Chameleon et est aujourd'hui utilisée dans plusieurs projets industriels et académiques.Adaptation has now become a major challenge in Software Engineering. Engineers are indeed regularly confronted with requests for changes that can take many forms: updates, new versions, new features need etc. This trend is enhanced by the emergence of new areas such as ubiquitous computing or cloud computing that require dynamic changes in rapidly constantly evolving environments. For instance, in these areas, resources are often elastic, volatile and heterogeneous. %This thesis focuses especially in the design and execution of distributed applications composed of heterogeneous entities which need to be adapted at runtime. Our approach is based on service-oriented component models and on the SOA and REST architectural styles. We propose a framework, named RoSe, which enables the import of remote resources in a service-oriented component framework and the export of local services. RoSe allows developers and administrators to manage the distribution of their application in a totally independent and dynamic way thanks to a configuration language and a fluent API. The framework itself is modular, flexible and supports the addition and removal of components during execution. The implementation of RoSe is hosted by OW2 in the Chameleon project and is now used in several industrial and academic projects.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Sur la radionavigation dans les villes intelligentes du futur: Le cas des réseaux de capteurs sans fils

With the development of the internet of things, the number of communicating objects is rapidly increasing especially with the emergence of the ``Smart City'' concept. As in the case of WiFi access points, many of these objects would operate at fixed and known positions. Such information is made available in the Cloud under the Big Data paradigm, thus leading to the so called geo-referencing of the nodes. In such a context, we pose the problem of opportunistic vehicular radio-localization by means of neighborhood discovery and signal processing of received neighboring signals. We propose a novel approach for vehicle self-localization as a contribution to the field of intelligent transportation systems. The proposed solution is opportunistic, passive and non-intrusive regarding the network operations and deployed applications. The thesis defends a localization system that seamlessly integrates with a standard communication stack and covers two layers : physical and link. At physical level, we use an antenna array for collecting and processing the received signals for both identification and localization. As soon as a packet is detected at MAC layer, the corresponding signals are exploited to localize the source with respect to the vehicle body frame. By using the source identifier, its position in the external (or global) frame is looked up in a database that was previously built off-line and made accessible locally or remotely. By assuming that the vehicle orientation is known, the position of the vehicle is then estimated using basis change equations.Avec l'essor de l'internet des objets, le nombre d'objets communicants dans nos villes est en pleine croissance, et notamment avec l'émergence du concept des ``Villes Intelligentes''. A l'instar des points d'accès Wifi, beaucoup de ces objets sont placés à des positions initialement connues, et pouvant être partagées dans le "Cloud" dans une démarche "BigData"; on parle alors de géo-référencement. Dans ce contexte, nous posons le problème de la radiolocalisation véhiculaire opportuniste basée sur la découverte de voisinage et l'exploitation des signaux reçus. Nous proposons une approche novatrice pour l'auto-localisation véhiculaire dans le domaine des systèmes de transport intelligents. La méthode proposée est opportuniste, passive et non-intrusive vis-a-vis des réseaux et des applications. La thèse défendue propose un système de localisation qui s'intègre aisément dans une pile de communication standard et qui s'étend sur deux niveaux protocolaires : couche physique et couche de liaison. Au niveau physique, nous utilisons un réseau d'antennes pour collecter les signaux à des fins d'identification et de localisation. Dès qu'un paquet est détecté au niveau MAC, les signaux physiques correspondants sont exploités pour estimer la position de l'émetteur dans le référentiel du véhicule. En utilisant l'identifiant de l’émetteur, on peut retrouver sa position dans un référentiel externe (ou global) depuis une base de données construite hors ligne et accessible localement ou à distance. En connaissant l'orientation du véhicule, la position du véhicule dans le référentiel externe peut être ensuite estimée par changement de base