Ré-ordonnancement adaptatif de messages dans un réseau ad hoc de véhicules

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1 Ré-ordonnancement adaptatif de messages dans un réseau ad hoc de véhicules M. Shawky, K. Chaaban, P. Crubillé Heudiasyc UMR 6599 CNRS, Univ. Tech. De Compiègne 1

2 ADAS (Advanced Driving Aid System) Reactive systems (ABS, ESP, ESR, AFU) Parking aid Night vision and Head Up Display Automatic parking 2

3 Cooperative ADAS Dynamic Environment Information 3

4 Plan Idées «feedback scheduling en ADAS» Context Aware ADAS Ordonnancement adaptatif Principe, architecture, programmation ADAS coopératifs Communication inter-véhicules Ordonnancement adaptatif de messages 4

5 Adaptive ADAS, Context Aware ADAS ADAS : Advanced Driving Aid System HVI : Human Vehicle Interface Clé de l acceptabilité : faire rentrer l évaluation de l effet de l ADAS dans sa boucle d activation S adapter à la situation de conduite S adapter au comportement du conducteur 5

6 Adapter les ADAS Comportement du conducteur Réactivité (âge?), humeur, vigilance (hypo), etc. Type de la route Position GPS mappée à une cartographie Manœuvre de conduite Dépassement, circulation droite, rabattement, etc. Environnement proche Voisins immédiats : type, vitesse, etc. Calcul d un ensemble d indicateurs (50 comportements, 8 types de route, 16 manœuvre, 12 environnement proche) à 1 KHz environ 6

7 Indicateurs du comportement du conducteur Braking 7

8 Wait for overtaking Overtaking manœuver recognition graph While EV in front of TV On the same lane Steering wheel to the left Left-warning light Beginning of overtaking Steering wheel to the left At least one wheel on the line Signalling of intent of overtaking EV behind TV, same lane Crossing of the Left discontinuous line 8

9 Résultats de la reconnaissance de dépassement End of lane changing to the right Crossing right discontinuous line Beginning of lane changing to the right End of passing Passing End of lane changing to the left Crossing left discontinuous line Beginning of lane changing to the left Overtaking intent Waiting for overtaking Normal overtaking Time 9

10 Nature des calculs à effectuer Actuellement, programmes milliers de lignes Injection, ABS, ESP, etc. ADAS adaptatifs : programmes à centaines de milliers, voire millions de lignes Capacité de calcul Si tous les indicateurs à 1 KHz 1 TFLOPS Une grappe de 6 à 8 Pentium à 2 Ghz! Explorer l ordonnancement adaptatif (feedback scheduling) 10

11 Adaptation des calculs par Coefficient de confiance A chaque indicateur est associé un coefficient de confiance ex : 2 méthodes différentes pour calculer la vitesse 1) GPS, V = _d/_t, confiance rayon ellipsoïde 2) Odométrie, Confiance 11

12 Ordonnancement adaptatif (Feedback scheduling) Si coefficient confiance1 > seuil1 alors Finsi Activer tâche1 12

13 Priorités dynamiques des tâches Priorités Fréquence d activation 13

14 Affectation des priorités par Classes de criticités 14

15 Échelle dichotomique de priorités A chaque nouvelle tâche à créer valeur d utilité lui est associée Calcul dichotomique de la priorité Relativité de la valeur de la priorité assurée 15

16 Initialisation par règles de précédence Pour amorcer le mécanisme d ordonnancement adaptatif Déduire des valeurs initiales de priorités relatives Basé sur les précédences des calculs des indicateurs 16

17 Valeurs d utilité par situation de conduite «Valeurs d utilité» peut être plus adéquats que priorités Se traduit quand même en priorité de tâches 17

18 Propagation de criticités 18

19 Temps de réponse avec adaptativité 19

20 Avantages vs difficultés Les services d ordonnancement adaptatif et de communication Regroupés dans un middleware SCOOT-R (Linux RTAI) Difficultés de programmation Décider des priorités relatives Intermédiaire : valeurs d utilité, classe de criticité Framework de programmation relativement contraignant L équivalent de 2 pentiums à 2 Ghz (au lieu de 8) Intérêt pour le domaine automobile Chaaban K., Crubille P. and Shawky M., A Distributed Framework For Real-Time In-Vehicle Applications, IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems ITSC, September 2005, Vienne, Autriche. Chaaban K., Shawky M., Crubille P., Dynamic reconfiguration for high level In-vehicle applications using IEEE-1394, IEEE's 7th Annual IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems (ITSC), octobre 2004, Washington D.C., USA 20

21 ADAS communiquant 21

22 Applications ADAS communiquant IPs européens Safespot CVIS Contrat FT R&D Projets région Picardie: Perception coopérative Pré-visibilité de route 22

23 Scenarios de simulations Roulant dans le même sens De 0 Km/h à 40 Km/h Temps de connexion supérieur à 45 s (portée 520 m) Roulant en sens inverse Temps de connexion très court Convoi de véhicules Convoi de véhicules avec perturbation 23

24 Scénario à un convoi Délai du premier paquet avec un convoi de 4 véhicules Délai acceptable Délai proportionnel à la distance inter-véhicules Délai stable jusqu à un débit de 100 KO/s 24

25 Scénario à un convoi avec perturbation Délai moyen avec un convoi perturbateur de 8 véhicules Vitesse relative : 20 Km/h Délai idéal : 50,07s Longueur du convoi principal : 550m Taux de perte avec un délai interpaquets 11 ms à 200 m : 20 % Taux de perte avec un délai interpaquets 11 ms à 50 m : 30 % 25

26 Communication en réseau ad hoc à haute dynamique Objectifs : Dynamique du réseau peut mettre en défaut tout protocole Recherche des limitations du en vue de la définition d heuristiques de diffusion Résultats : Le permet des communications entre deux véhicules Il peut être utilisé pour la communication dans un convoi : débit d émission de l ordre de 100 KO/s délai de bout en bout du premier paquet avec 16 véhicules inférieur à 200ms (i.e. 5m à 90 Km/h) Mais délai de bout en bout moyen trop important Optimiser les sauts des messages inter-véhicules : diffusion conditionnelle Gérer les priorités des messages Thèses Yacine Khaled et Nicolas Eude Khaled Y., Ducourthial B., Shawky M., IEEE Performances for Inter-vehicle Communication Networks, IEEE VTC 05, juin 2005, Stockholm, Suède. Eude N., Ducourthial B., Shawky M., Enhancing ns-2 simulator for high mobility ad hoc networks in Car-to-Car communication context, 7th IFIP international MWCN 05, septembre 2005, Marrakech, Maroc. 26

27 Priorités de messages Impossible de sortir les messages de leur contexte Allocation d une simple échelle de priorités n est pas efficace Ordonnancement dynamique de la file des messages Propagation des contraintes du message de bout en bout Héritage de la priorité du message du contexte de son application Propagation des dates d échéance du message 27

28 Ordonnancement adaptatif des messages Réordonnancement régulier de la file des messages à émettre et reçus BBA : Best Benefit Algorithm (scheduling) 28

29 Chemin parcouru par un message 29

30 Propagation bout en bout des priorités 30

31 Ré-ordonnancement basé date d échéance 31

32 Ré-ordonnancement unifié tâchesmessages 32

33 Temps de réponse clients en CDP CDP : Client Deadline Propagation 33

34 Temps de réponse pour approche FIFO 34

35 Taux de perte en CDP CDP : Client Deadline Propagation 35

36 Travaux en cours Portage de l ordonnancement adaptatif des messages (post-doc Khaled Chaaban) Plateforme Caremba (Shoebox PIII) Adéquation avec p (LE protocole pour IVC, doctorant Yacine Khaled) Canal prioritaire réservé (messages d alerte) Canal habituel (reste des messages) Ordonnancement temps-réel global pour les applications automobiles (diagnostic, gestion modes dégradés, etc.) M. Shawky, K. Chaaban, P. Crubillé, Towards Global Real Time Scheduling in Automotive Applications, IEEE Transactions on Intelligent Transport Systems, à paraître,

37 37

38 38

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