Proposition and validation of an original MAC layer with simultaneous medium accesses for low latency wireless control/command applications

Control/command processes require a transmission system with some characteristics like high reliability, low latency and strong guarantees on messages delivery. Concerning wire networks, field buses technologies like FIP offer this kind of service (periodic tasks, real time constraints...). Unfortunately, few wireless technologies can propose a communication system which respects such constraints. Indeed, wireless transmissions must deal with medium characteristics which make impossible the direct translation of mechanisms used with wire networks. The purpose of this paper is to present an original Medium Access Control (MAC) layer for a real time Low Power-Wireless Personal Area Network (LP-WPAN). The proposed MAC-layer has been validated by several complementary methods; in this paper, we focus on the specific Simultaneous Guaranteed Time Slot (SGTS) part

Une plateforme d'expérimentation pour les systèmes d'interaction destinés aux personnes en situations de handicap

National audienceLes techniques d’interaction destinées à favoriser le retour à domicile de personnes fragilisées et en perte d’autonomie sont en plein essor. Cependant, si les besoins sont forts et les propositions nombreuses, il convient de mettre à disposition des systèmes ouverts permettant leur évaluation en situation réelle. En fonction des capacités cognitives, motrices et perceptives de la personne les utilisant, les dispositifs peuvent être plus ou moins efficaces. Dans cet article, les auteurs proposent une plateforme d’expérimentation permettant le développement rapide puis la mise à l’épreuve de tels dispositifs, dans un environnement de type « living lab ». La plateforme est constituée de divers systèmes d’interaction (tactile, reconnaissance et synthèse vocale,reconnaissance de formes), de dispositifs de traitement et des systèmes communicants (bus domotique, réseau local, etc.). Le dispositif proposé se veut le plus ouvert possible, fortement évolutif et simple d’usage, pour permettre le développement rapide de projets de recherche dans cette thématique

Développement et analyse multi outils d'un protocole MAC déterministe pour un réseau de capteurs sans fil

In this article, we present a multi-tool method for the development and the analysis of a new medium access method. IEEE 802.15.4 / ZigBee technology has been used as a basis for this new determinist MAC layer which enables a high level of QoS. This WPAN can be typically used for wireless sensor networks which require strong temporal constraints. To validate the proposed protocol, three complementary and adequate tools are used: Petri Nets for the formal validation of the algorithm, a dedicated simulator for the temporal aspects, and some measures on a real prototype based on a couple of ZigBee FREESCALE components for the hardware characterization of layers #1 and #2

WiNo : une plateforme d'émulation et de prototypage rapide pour l'ingénierie des protocoles en réseaux de capteurs sans fil

International audienceL'ingénierie des protocoles implique souvent de nombreuses phases de tests pour valider un protocole nouvellement créé. Dans le domaine spécifique des réseaux de capteurs sans fil, la démocratisation récente du matériel a permis de nouveaux usages pour les concepteurs de protocoles. En effet, après les phases classiques de spécification et de simulation, il est désormais courant d'évaluer le protocole dans un contexte réel et concret, sur cible finale. Dans cette optique, des outils adaptés émergent, non seulement pour rendre cette tâche plus accessible, mais aussi pour en maîtriser le déploiement, afin de rendre les résultats plus exploitables. Dans cet article, après un bref tour d'horizon des solutions disponibles, la plateforme « WiNo » d'émulation et de prototypage rapide pour réseaux de capteurs est présentée, ainsi que plusieurs exemples représentatifs de résultats obtenus grâce à son usage

Métrologie pour l'analyse comparative des performances temporelles des liens Bluetooth

Cet article présente une étude métrologique des performances temporelles de la technologie de réseau sans fil Bluetooth. Cette étude est réalisée en collaboration avec le Centre Commun de Recherche d'EADS dans le but de connaître précisément le temps d'acheminement d'une donnée quelconque par le réseau Bluetooth. Les caractéristiques essentielles de Bluetooth ayant une forte incidence sur les performances temporelles sont présentées dans une première partie. Dans un second temps, l'étude métrologique est détaillée, du mode opératoire à la présentation des résultats. L'analyse de ces derniers montre que cette technologie présente des performances intéressantes sur le plan temporel, notamment dans son mode de transmission synchrone

An IEEE 802.15.4 based adaptive communication protocol in wireless sensor network : application to monitoring the elderly at home

International audienceMonitoring behaviour of the elderly and the disabled living alone has become a major public health problem in our modern societies. Among the various scientific aspects involved in the home monitoring field, we are interested in the study and the proposal of a solution allowing distributed sensor nodes to communicate with each other in an optimal way adapted to the specific application constraints. More precisely, we want to build a wireless network that consists of several short range sensor nodes exchanging data between them according to a communication protocol at MAC (Medium Access Control) level. This protocol must be able to optimize energy consumption, transmission time and loss of information. To achieve this objective, we have analyzed the advantages and the limitations of WSN (Wireless Sensor Network) technologies and communication protocols currently used in relation to the requirements of our application. Then we proposed a deterministic, adaptive and energy saving medium access method based on the IEEE 802.15.4 physical layer and a mesh topology. It ensures the message delivery time with strongly limited collision risk due to the spatial reuse of medium in the two-hop neighbourhood. This proposal was characterized by modelling and simulation using OPNET network simulator. Finally we implemented the proposed mechanisms on hardware devices and deployed a sensors network in real situation to verify the accuracy of the model and evaluate the proposal according to different test configurations

Proposition of a full deterministic medium access method for wireless network in a robotic application

International audienceToday, many network applications require shorter react time. Robotic field is an excellent example of these needs: robot react time has a direct effect on its task's complexity. Here, we propose a full deterministic medium access method for a wireless robotic application. This contribution is based on some low-power wireless personal area networks, like ZigBee standard. Indeed, ZigBee has identified limits with Quality of Service due to non-determinist medium access and probable collisions during medium reservation requests. In this paper, two major improvements are proposed: an efficient polling of the star nodes and a temporal deterministic distribution of peer-to-peer messages. This new MAC protocol with no collision offers some QoS faculties

Reducing localisation overhead: a ranging protocol and an enhanced algorithm for UWB-based WSNs

International audienceThe ability for the nodes in a Wireless Sensor Network to determine their position is a desirable trait. Routing as well as other client applications can benefit from this information. In this paper, we introduce the results obtained from our UWB-based prototype. We implemented two adaptations of the Symmetric Double-Sided Two-Way Ranging (SDS- TWR) protocol, namely Sequential Symmetric Double-Sided Two- Way Ranging (SSDS-TWR), and Parallel Double-Sided Two-Way Ranging (PDS-TWR), the latter being one of our contributions. PDS-TWR significantly reduces the overhead associated with ranging. We also introduce the enhanced version of our localisation algorithm, inter-Ring Localisation Algorithm (iRingLA), which is a good alternative for conventional trilateration. This new version improves the ability to compute the position when thin rings are used by focusing on the exact intersection: the number of test points remains small and the algorithm can be implemented on computationally constrained platforms. Using PDS-TWR and 2 anchors, we obtained a 2D localisation error of 79cm in an indoor environment