Evaluation de la consommation énergétique d un nœud : Du hard au soft

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1 Evaluation de la consommation énergétique d un nœud : Du hard au soft r.briand@estia.fr O. Arrijuria, V. Dupé, C. Richon, G. Terrasson Juin 2010 RESSACS Bayonne

2 ESTIA-Recherche Enseignant-Chercheur à l ESTIA Ecole Supérieure des Technologies Industrielles Avancées Ecole consulaire (CCI Bayonne-Pays Basque) ESTIA-Recherche Activité de recherche sur la conception de microcapteurs autonomes 2/19

3 Equipe Capteurs Autonomes Modélisation et simulation des éléments composant un capteur autonome Récupération d énergie Evaluation de la consommation Outils d aide aux choix de conception Développements Gestion d un parc de stationnement Architecture de communication pour le bâtiment Surveillance de feux de forêts Minidrones 3/19

4 Plan La problématique de consommation associée aux réseaux de capteurs Modélisation énergétique du noeud Matérielle et logicielle Aide à la conception Exemple d utilisation Perspectives d évolution 4/19

5 Les réseaux de capteurs Problématique de consommation et de miniaturisation Durée de vie des nœuds (autonomie) Transmission périodique ou sur événement Topologie du réseau Distance maximale entre les éléments Nombre de nœuds Mobilité Spécifications de l application 5/19

6 Les réseaux de capteurs Le microcapteur autonome Source d'énergie (Batterie, transmission ou récupération) Microcapteur Stockage Mesures Mémoire Antenne Electronique de commande et traitement microcontrôleur Traitement du signal Logiciel Processeur Matériel Emetteur / Récepteur Capteur intelligent Transmetteur radiofréquence 6/19

7 Modélisation de la consommation Activité périodique nécessaire Autonomie Cbat I moy I C moy Nécessité d une activité périodique du nœud Cbat I 700 on.d aut Autonomie (jours) bat 10 ma 950 mah 0,01% 0,05% 0,1% - de 4 jours Consommation (ma) 7/19

8 Modélisation de la consommation Séquencement du fonctionnement < 0,01% > 99,99% Réveil Mesure Traitement des données Transmission Réception Veille µc µc Capteur µc CAN µc Emetteur µc Récepteur Capteur µc Emetteur Récepteur I moy 8/19

9 Modélisation de la consommation Calcul énergétique au niveau du nœud Capteur Emetteur 9/19

10 Modélisation de la consommation Récepteur Microcontrôleur 10/19

11 Modélisation de la consommation Modélisation simple des éléments Exemple : le capteur 11/19

12 Modélisation de la consommation Modélisation du séquencement 12/19

13 Modélisation de la consommation Energie embarquée Récupération Solaire Vibrations (Piézo, électromagnétique) Stockage Batterie Condensateurs Electronique de gestion Gestion de charge Aiguillage vers l application 13/19

14 Modélisation de la consommation Modélisation de l énergie embarquée 14/19

15 Aide à la conception Projet de gestion de parking 15/19

16 Aide à la conception Simulation Matlab 16/19

17 Aide à la conception Point de départ : spécifications de l application Simulations de différentes configurations Pour le choix des éléments du nœud Pour le choix du séquencement optimum Simulations de différents scénarios Pour le choix de la communication Evaluation du protocole le plus adapté Graphe de répartition des consommations Evaluation des éléments à optimiser 17/19

18 Conclusion et Perspectives Outil orienté «Application» Aide aux choix de conception Améliorations Sur la partie Energie Modélisation des supercapacités Modélisation des imperfections Vieillissement, Effets de la température Courants de fuite 18/19

19 Perspectives Améliorations (suite) Sur la partie logicielle Nombre de cycle du soft embarqué, modulation d horloge Prise en charge des protocoles de communication plus complexes Mise en évidence des fonctions bloquantes Evolution de l outil Automatisation et optimisation Portage (SystemC) 19/19