Rapport final Phase 1

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1 1/44 ACCESSITEL Information voyageurs des déficients visuels par téléphone portable NFC Rapport final Phase 1 Le 4/octobre /2007 Cityway S.A. Parc du Golf, Bât Aix-en-Provence Cedex 3 Tél. : Fax : S.A. au capital de euros RCS Nanterre B

2 2/44 SOMMAIRE A. INTRODUCTION 4 B. PRESENTATION DU PROJET 5 B.1. Approche générale d ACCESSITEL 5 B.1.1. Principe 5 B.1.2. Fonctionnalités escomptées 6 B.2. Acteurs 7 B.3. Etat de l art 9 B.4. Attentes et objectifs généraux du projet 9 B.5. Phasage 10 B.5.1. Phase 1 : Recherche et Etude 10 B.5.2. Phase 2 : réalisation prototype sur site pilote 12 B.5.3. Phase 3 : tests en vraie grandeur et conclusions 12 B.5.4. Planning 13 C. ETUDE DE FLU DES INFORMATIONS 14 C.1. Généralités 14 C.1.1. Les données 14 C.1.2. Les traitements de données 14 C.2. flux des données 15 C.2.1. Contraintes et difficultés rencontrées pour les flux de données 15 C.2.2. Flux des données par séquence sur un service de bus 19 C.3. Ergonomie 20 C.4. Application informatique du téléphone NFC 21 C.4.1. Synthèse vocale 21 C.4.2. Lecture des tags 21 C.5. Ergonomie des messages 21 C.6. Application informatique de la Balise sonore 23 C.7. Analyse critique et solutions pour les flux de données 25 C.7.1. Transmission perturbée entre le véhicule et un arrêt 25 C.7.2. Un arrêt n est pas desservi sans anomalie de transmission 25 C.7.3. Un changement de service est demandé sans préavis à un véhicule 26 D. TRANSMISSION DES DONNEES 27 D.1. Généralités 27 D.2. Liaison dépôt bus 28 D.3. Liaison bus arrêt 29 D.4. Interface arrêt-voyageur par nfc 29 D.5. La balise d arrêt 30 D.6. Interface arrêt voyageur par système sonore et/ou visuels 30

3 D.7. Interface bus-voyageur 30 D.7.1. Interface interne au bus 30 D.7.2. Interface externe au bus 31 E. ESSAIS PHYSIQUES 32 F. SYNTHESE DE LA PHASE 1 33 F.1. Réponse au besoin des voyageurs 33 F.2. Réponse aux objectifs et ambitions 33 F.3. Intégration dans un réseau de bus 34 F.4. Risques et solutions 35 F.5. Evolutions envisageables 36 G. ETUDES EN PHASE 2 37 H. CONCLUSION 38 H.1. Continuation du projet 38 H.2. pré-cahier des charges des installations sur sites pilotes 39 H.2.1. Urbain 39 H.2.2. Interurbain 39 I. ANNEES 40 I.1. Glossaire 40 I.2. Etat de l art 42 3/44 PREAMBULE Le vocabulaire technique est expliqué en annexe 1 de ce dossier Les mots concernés sont repérés dans le texte avec un astérisque en couleur : Exemple :NFC* Nous invitons le lecteur n ayant pas de connaissance des technologies NFC et RFID à se reporter dès maintenant au glossaire, chapitre I1

4 4/44 A. INTRODUCTION L idée de départ : Fournir une information aux voyageurs déficients sensoriels par téléphone NFC De cette idée de départ, visant à mettre à disposition des données sur des puces dans les bus et aux arrêts d un réseau de voyageurs, découlent des thèmes de recherches et des objectifs évidents: Quelles informations de transport sont raisonnablement envisageables? Comment transmettre ces informations aux puces? Comment proposer une ergonomie qui répond aux attentes des personnes déficientes sensorielles pendant leurs déplacements Comment atteindre une compétitivité économique adaptée aux dimensions et aux budgets des réseaux de transport? Puis, en prenant en compte les limites inhérentes à ce principe qui ne pourra pas être totalement en temps réel (une donnée déposée sur une puce se périme jusqu à son rafraîchissement ultérieur), il est apparu cependant quelques avantages qui peuvent être transformés en ambitions : Peut-on envisager un système d information à un coût suffisamment bas pour être déployé partout sur un réseau, alors qu aucune solution globale universelle et économiquement envisageable n existe actuellement? Les réponses aux attentes des voyageurs déficients sensoriels peuvent-elles être novatrices et pertinentes également pour tous les autres voyageurs? Le principe pourra-t-il s implanter sur tout réseau, même sur ceux ne possédant aucun système d aide à l exploitation*? Le principe pourra-t-il être élargi en vue d une mise à disposition des données aux voyageurs n ayant pas de téléphone NFC*? Le présent dossier fait le bilan de ces interrogations et des réponses possibles en fin de phase 1 (la phase de recherche). Le dossier a également pour but de fournir les éléments permettant la décision de continuation du projet sur site pilote urbain et interurbain en vraie grandeur (phase 2), puis l expérimentation par les usagers et les exploitants (phase 3) Le présent dossier a donc comme conclusion le pré-cahier des charges de la mise en place d un système sur deux sites pilotes : Communauté d agglomération de Toulon Provence Méditerranée, une ligne du réseau (réseau urbain) Région Picardie, ligne Creil - Roissy (réseau interurbain) Laurent BRIANT lbriant@cityway.fr Tél. : se tient à votre disposition, afin d apporter toute précision complémentaire. Ce document est la propriété de Cityway. Toute reproduction totale ou partielle est strictement interdite sans l autorisation expresse de Cityway.

5 5/44 B. PRESENTATION DU PROJET B.1. APPROCHE GENERALE D ACCESSITEL B.1.1. Principe Les véhicules récupèrent des données d information voyageur par radio Les perturbations du réseau, des horaires... Pendant son service, le véhicule distribue ces données sur les poteaux d arrêt. Comme par exemple des perturbations, et son horaire de passage devant cet arrêt Le véhicule est également capable de récupérer des données de l arrêt pour information dans le véhicule comme par exemple le nom de l arrêt Le voyageur déficient sensoriel lit avec son téléphone NFC* les données sur la puce de l arrêt, comme par exemple les horaires théoriques, les perturbations, l horaire du prochain passage... Par le même moyen, des informations sont disponibles dans le véhicule, comme par exemple, l arrêt en cours et le suivant. Le projet propose également de bénéficier des informations déposées sur les arrêts et dans les véhicules par des systèmes sonores ou visuels conventionnels. L intérêt peut exister pour des publics qui ne disposeront pas (pour des raisons volontaires ou involontaires) de système de téléphone mobile NFC*

6 6/44 B.1.2. Fonctionnalités escomptées Dès le début du projet, les 6 fonctionnalités suivantes ont été identifiées, afin d évaluer leur faisabilité, et leur pertinence. : Pour ces fonctions, en complément de l information par téléphone NFC, il est étudié la possibilité de restituer l information par système sonore ou visuel (haut-parleur et écran à cristaux liquides). Ces systèmes conventionnels par affichage électronique ou haut-parleur ne constituent pas un sujet de recherche, excepté pour l étude d un module électronique à alimentation électrique autonome, implantable sur un poteau d arrêt, et capable de restituer les données contenues dans la puce électronique de l arrêt, de la même manière qu avec le téléphone NFC. Numéro 1 Fonctionnalité à l arrêt : nom de l arrêt et horaires des prochains passages théoriques Téléphone NFC Système sonore et visuel 2 à l arrêt : numéro de ligne et destination du bus présent 3 4 annonce extérieure au véhicule à l arrêt, conditionnée à présence d un mal voyant : (ligne et destination) dans le véhicule arrêt en cours et suivant (possibilité de conditionnement à la présence d un déficient visuel) 5 à l arrêt et dans le véhicule : perturbations 6 à l arrêt, la puce RFID* indique une adresse wap* ou SMS* et permet l établissement automatique ou semiautomatique d une communication pour une information temps réel Cette numérotation des fonctions reste la même dans tout le document Nota : Redondance avec les SAE* et les systèmes GPS* Il serait totalement inutile et techniquement réducteur de vouloir remplacer avec Accessitel des services d information voyageur offerts grâce à un SAE* ou le positionnement par satellite (GPS*). En revanche, puisque de nombreux réseaux n ont pas de système d aide à l exploitation ni de GPS, il est utile d offrir avec Accessitel les fonctionnalités d information voyageur les plus complètes. En résumé pour une étude la plus exhaustive possible: a) la phase 1 explore la possibilité d implantation d Accessitel sur tout réseau de transport, sans aucun pré-requis technique. b) Accessitel vise à être un système d information voyageur autonome et ne peut pas aider à gérer l exploitation d un réseau c) L avantage potentiel d Accessitel, est de rendre économiquement envisageable l information sur la totalité d un réseau de transport, disposant ou non d un SAE*.

7 7/44 d) Toutes les fonctionnalités évidentes sont explorées dans le programme, et avec différents médias de diffusion de l information. Il reste peut-être à inventer d autres fonctionnalités ; de même que pour un réseau donné, toutes les fonctionnalités ne seront probablement pas souhaitables dans leur totalité. B.2. ACTEURS Filiale de Véolia Transport, dédié aux systèmes d information voyageurs, Responsabilité dans Accessitel ; titulaire du programme de subvention du PREDIT: Maître d ouvrage du projet. Développements informatiques pour le traitement des informations voyageur et pour les applications destinées aux téléphones mobiles. Société 100%indépendante, spécialisée dans les systèmes d affichage électronique pour les administrations territoriales, l industrie et les transports. De plus, Lumiplan participe au projet «Rampe» (voir état de l art) et possède donc par ce programme une expérience pour l ergonomie à destination des déficients sensoriels. Responsabilité dans Accessitel ; co-traitant: Etudes d intégration de l électronique dans les véhicules et les poteaux d arrêts Systèmes d affichages sonores et visuels pour information des voyageurs sans téléphone NFC Expertise pour l ergonomie à destination des déficients visuels. Société spécialisée dans le développement de solutions RFID, NFC et des nouvelles technologies de transmission de données sans contact Responsabilité dans Accessitel ; co-traitant: Système radio, RFID, et NFC de transmission des données entre les dépôts des bus, les véhicules, les arrêts. Informatique de programmation de l électronique

8 8/44 Autorité organisatrice du transport dans la communauté d agglomération de Toulon Responsabilité dans Accessitel ; co-traitant: Site pilote pour les solutions NFC en réseau urbain Autorité organisatrice pour les transports en région Picardie. Notamment, la région gère la ligne de car entre Créteil et Roissy (14 services/jour) Responsabilité dans Accessitel; co-traitant: Site pilote pour les solutions NFC en réseau interurbain Société de consulting pour les systèmes d information dans les transports, les collectivités et l industrie. Porteur de l idée initiale et assistance à maîtrise d ouvrage Responsabilité dans Accessitel ; sous-traitant : suivi du projet, organisation des réunions et relation entre les acteurs. Rédaction des documents Les réseaux de transports de Toulon Provence Méditerranée et de Picardie ont également déjà été impliqués dans les premières réflexions

9 9/44 B.3. ETAT DE L ART Voir annexes Il n existe pas de programme similaire. Cependant, il existe des programmes contenant en partie des analogies : Analogie technologique (INRIA et société Decaux): les programme d essai sur site de diffusion d informations diverses par des téléphones NFC, dont des informations voyageurs. Analogie fonctionnelle : programme MOBITEL, visant à évaluer les bénéfices pour l information voyageur apportée par les médias de téléphonie mobile (wap, SMS, SMS+, etc) Analogie fonctionnelle : programme RAMPE, visant à évaluer et tester les solutions électroniques d affichage ou sonores pour le guidage et l information voyageur des déficients visuels aux poteaux d arrêt d un réseau de transport A la connaissance des rédacteurs de ce dossier, les fonctionnalités suivantes restent à pourvoir : Un système à faible coût diffusant les horaires, destinations, perturbations au sol et dans le véhicule Diffusant une information aux PMR avec un système standard et grand public Déployable de façon réaliste et dans un coût acceptable sur la totalité d un réseau Capable d être intégré à des réseaux de transports non équipés des nouvelles technologies (sans GPS, sans géolocalisation des arrêts, ni SAE) Ne générant pas de gros frais de fonctionnement ou de maintenance B.4. ATTENTES ET OBJECTIFS GENERAU DU PROJET a)- La gestion des informations distribuées sur des arrêts de bus par des véhicules lors de leurs passages (informatique diffuse, par opposition à informatique centralisée) est le premier sujet de recherche dont les sous-thèmes sont : L étude des flux de données L étude logique pour l atteinte des fonctionnalités b)- La problématique de la chaîne de communication depuis le dépôt central des bus, jusqu au téléphone NFC, via le bus et le poteau d arrêt est complexe :

10 10/44 Choix et mise au point des protocoles de communication à chaque étage de la chaîne et tenant compte des contraintes de distances et débit de communications nécessaires et des normes Etude de la communication NFC avec les téléphones des constructeurs, aujourd hui à l état de prototype ou de pré-série c)- L étude matérielle ; le coût, la fiabilité, la maintenance pour: Le matériel embarqué dans les bus pour les transferts de données Le matériel implantable dans les poteaux d arrêt, pour une diffusion par NFC Le matériel implantable dans les poteaux d arrêt, pour une diffusion sonore et/ou par affichage d)- L étude ergonomique de chacune des 6 fonctionnalités, tenant compte : Des perspectives envisageables sur les matériels à venir Des contraintes fonctionnelles et logiques pour l atteinte d une ergonomie utile aux non-voyants B.5. PHASAGE Le présent dossier est le rapport final de la phase 1, s inscrivant dans le plan global cidessous : Phase 1 : étude de faisabilité du système (informatique, radio fréquences, téléphones NFC, interface hommes-machines). Fourniture d un cahier des charges et réalisation d un prototype de laboratoire (en salle). Notre demande de subvention actuelle ne porte que sur cette phase 1. Phase 2 : réalisation d un prototype opérationnel sur site (équipement des véhicules et arrêts) Phase 3 : évaluation en vraie grandeur sur un site urbain (Communauté d Agglomération de Toulon) et un site interurbain (région Picardie). Conclusions (synthèses, limites actuelles et futures, modification à apporter, reproductibilité) B.5.1. Phase 1 : Recherche et Etude Recherche particulière : choix de principe de flux des données Importation dans le véhicule, puis transfert sur l arrêt ; 2 principes à étudier: soit les données horaires complètes sont transférées sur l arrêt, et le téléphone NFC ou système sonore de l arrêt sont intelligent (traitement pour prendre la bonne donnée) soit les données sont stockées et traitées dans le véhicule qui distribue les bonnes données à chaque passage aux arrêts. La logique de lecture est moins contraignante et reste liée à l ergonomie (synthèse vocale)

11 11/44 Recherche particulière : liaison véhicule/arrêts Recherche intégrant les contraintes physiques des véhicules (morphologie, matériaux diminuant la portée). Recherche intégrant les contraintes physiques des arrêts (morphologie, matériaux diminuant la portée, accessibilité de la puce par les personnes). Recherche particulière : liaison arrêt/téléphone NFC Recherche intégrant les contraintes des constructeurs de téléphone, la norme NFC, la forme et matériaux de l arrêt. Recherche particulière pour le traitement informatique et l ergonomie avec les téléphones NFC Exploration des possibilités techniques disponibles ou en développement sur les téléphones (capacités informatiques, ergonomie, fonctionnalités ). Etude informatique du traitement des données de transports pour l obtention des fonctionnalités du présent projet. Recherche particulière : liaison arrêt système solaire sonore à bouton poussoir ou autre Recherche du plus bas coût pour une application ultérieure réaliste sur tous réseaux. Recherche d ergonomie avec l usager déficient Recherche particulière : balise multifréquence Contraintes liées aux fréquences et normes différentes pour la communication des arrêts avec les véhicules et avec le voyageur équipé d un téléphone NFC. Validation des choix techniques Essais physiques sur maquette, validation fonctionnelle Valider les choix par des essais de laboratoire, particulièrement pour toutes les technologies et principes fonctionnels innovants et comportant des doutes. Seuls peuvent subsister des éléments ne pouvant être validés qu en phase 2 et 3. Fin de la recherche En fin de phase 1, les fonctionnalités et technologies ayant été validées et mesurées, le cahier des charges fonctionnel pour des installations sur site pilote est défini. Il fait donc suite immédiate à ce présent rapport final.

12 12/44 B.5.2. Phase 2 : réalisation prototype sur site pilote Réalisation sur sites pilotes : - En urbain sur deux lignes du réseau de l agglomération de Toulon Réalisation avec téléphone NFC. - En interurbain sur une ligne express de la Région Picardie Réalisation avec téléphone NFC. En complément, sur le site de Picardie, est étudiée l interface sonore ou visuelle à alimentation électrique autonome au poteau d arrêt. Prise en compte des contraintes du réseau (bus affectés en permanence ou non, caractéristiques des véhicules et arrêts, ). Prise en compte des contraintes environnementales (arrêts à lignes multiples, ). B.5.3. Phase 3 : tests en vraie grandeur et conclusions Tests en vraie grandeur avec des usagers non-voyants. Evaluation des bénéfices fonctionnels, des modifications à apporter, des limites techniques actuelles, des évolutions futures, de la reproductibilité sur tous réseaux de transport, de la qualité de service apportée aux voyageurs déficients sensoriels

13 13/44 B.5.4. Planning Cityway S.A. Parc du Golf, Bât Aix-en-Provence Cedex 3 Tél. : Fax : S.A. au capital de euros RCS Nanterre B

14 14/44 C. ETUDE DE FLU DES INFORMATIONS C.1. GENERALITES C.1.1. Les données L informatique diffuse c est à dire parsemée sur l ensemble d un réseau de transport se décompose pour ce projet de la manière suivante : Des données «statiques» seront posées sur les arrêts. Il s agit des noms des arrêts, des destinations, et des horaires théoriques Des données «volatiles» ou «de trafic», c est à dire pouvant être rafraîchies à chaque occasion, seront également traitées. C est le cas des données de perturbations, ou des horaires réels de passages, ou de la marque de présence d un non voyant à l arrêt (fonction numéro 3 et 4) Les données d un tel système, n étant pas connectées en permanence à une source (puisqu il faut attendre le passage d un véhicule), ne peuvent être en temps réel. En revanche, leur mise à jour à chaque séquence sur les services peut être rendue pertinente par une mise en forme claire pour diffusion aux voyageurs C.1.2. Les traitements de données Choisir où s effectueront les traitements des données : soit les données horaires complètes sont transférées sur l arrêt, et le téléphone NFC ou système sonore de l arrêt sont intelligents (traitement pour prendre la bonne donnée) Soit les données sont stockées et traitées dans le véhicule qui distribue les bonnes données à chaque passage aux arrêts. La logique de lecture est moins contraignante et reste lié à l ergonomie (synthèse vocale) Le choix est à faire en concertation entre tous les partenaires (informatique, système de transmission, constructeurs de téléphones NFC) et en tenant compte des capacités des performances, et des coûts. Cityway S.A. Parc du Golf, Bât Aix-en-Provence Cedex 3 Tél. : Fax : S.A. au capital de euros RCS Nanterre B

15 15/44 C.2. FLU DES DONNEES C.2.1. Contraintes et difficultés rencontrées pour les flux de données Volonté d éviter les coûts importants Sur les arrêts, et compte tenu de leur grand nombre sur un réseau, le système communicant devra être le moins cher possible pour un avenir commercial. Cette contrainte a guidé les choix en limitant les besoins en énergie (système d alimentation électrique), le besoins en ressource informatique, capacité mémoire... Dans les véhicules, le volonté a été d éviter tout PC embarqué, dont les coûts pour un matériel roulant sont importants. Ceci à guidé les choix logiques. Limites des performances des communications avec les téléphones NFC Les téléphones modernes, accessibles au plus grand nombre, disposent d une capacité de traitement qui va sans cesse croissante. Qui plus est, nombre d entre eux disposent déjà ou disposeront sous peu de la gestion de la technologie NFC, celle-ci étant largement soutenue par plusieurs grands constructeurs (Nokia, Sagem ). Il semble donc pertinent de mettre à profit ces ressources disponibles, mobiles, pour développer de nouvelles applications, c est pourquoi les choix technologiques se sont orientés vers cette solution, plutôt que vers une électronique embarquée "lourde" sur les arrêts et dans les véhicules. En termes d application "riche", la puissance de calcul permettra en outre d utiliser bientôt des systèmes d interfaçage sophistiqués, tels que la synthèse vocale. Déporter une partie importante des traitements vers le terminal utilisateur permet ainsi naturellement de limiter les coûts dans les véhicules et les arrêts. Toute technologie portant en elle ses propres limites, nous avons rapidement été confrontés à plusieurs difficultés. Le principe général de la norme NFC repose sur un échange de données sans fil, à courte distance, entre des lecteurs (dans notre cas, les lecteurs sont les téléphones des usagers) et des transpondeurs (tags passifs). Le recourt à des tags actifs n a pas été retenu en raison des contraintes de coûts. Les transpondeurs servant à stocker les données véhiculées par le bus pour lecture par les téléphones sont de type Mifare, et ne disposent que d une quantité de stockage réduite, allant de 1Ko à 4Ko (formats actuels). Cette limite empêche ainsi de stocker toutes les informations relatives aux transports sur une seule puce (horaires, perturbations, derniers passages, ).

16 16/44 Il a été décidé d utiliser deux puces électroniques: la première sera statique et contiendra les horaires théoriques pour la période en cours (été/hiver) ou pour l année, elle pourra, par exemple, être intégré de manière transparente à la fiche horaire du transporteur, et la seconde sera renseignée dynamiquement à chaque passage de bus. La nécessité de répartir les données sur plusieurs puces nous a contraint également à renoncer à annoncer l horaire de prochain passage théorique à partir de l information de l horaire du dernier passage. De ce fait, la fonction 1 ; à l arrêt : nom d arrêt et prochain passage théorique devient : nom d arrêt et dernier passage constaté. C est le voyageur qui déduira qu il n a pas manqué son bus, et qui évaluera son temps d attente sur la base des horaires théoriques. Distinction des ID des arrêts de chaque trottoir d une rue. A l arrivée d un bus à un arrêt, le bus lit l ID de l arrêt. Cette reconnaissance nécessaire de l identifiant est opportune pour notre système. En effet, elle permet d y associer directement l identifiant de l arrêt L ID étant propre à chaque puce, les arrêts de chaque trottoir d une même rue seront donc distingués, et de ce fait, le sens de destination sera également reconnu. Ne pas lire les arrêts du coté gauche de la rue La portée des antennes des lecteurs des bus devra être orientée coté droit pour ne pas lire les destinations de retour. Le réglage de la zone de portée à la construction du système permettra facilement de ne lire que les arrêts à droite de la rue. Sans cette possibilité, il serait en effet nécessaire d indiquer dans chaque bus, préalablement à un service, l ensemble et l ordre des arrêts devant être desservis dans chaque sens, et de diffuser les informations à partir de cette base de donnée embarquée. La logique informatique nécessaire engagerait dans ce cas des coûts matériels et logiciels, ainsi que des paramétrages impératifs avant chaque nouvelle affectation d un bus à une ligne. La mise au point des antennes évite cette contrainte Notion de ligne Le système a également besoin de connaître le nom du prochain arrêt.

17 17/44 La liste des arrêts sera disponible sur les arrêts de départs de ligne, afin d être saisis par un bus commençant un service. Cette solution découle de la volonté d éviter un PC embarqué dans les véhicules. Perturbations Les perturbations, relatives à la ligne, seront enregistrées par les bus avant leur prise de service. Le transfert de ces données dépend des moyens de communication de chaque réseau. S il n y a pas de moyen de communication, un système est donc nécessaire au départ du dépôt (développé plus loin). Marque de présence d un non-voyant Lors d un arrêt la présence d un non voyant peut être signalée en vue de déclencher des messages sonores.(fonction 3 et 4) Cette fonction est liée à une marque (un flag) laissée par le non voyant sur la puce de l arrêt. La marque de non voyant devra déclencher des messages sonores d annonces de l arrêt en cours, du prochain arrêt, et de la destination, au fur et à mesure d un service. En fin de ligne, cette marque devra être effacée par une instruction sur l arrêt de terminus. Horaires théoriques à un arrêt Comme vu précédemment, les contraintes de poids de données transmissible par NFC nous amènent à séparer les horaires à l arrêt sur des puces NFC passives. Cette répartition des données est mieux adaptée qu une centralisation sur l électronique d une balise d arrêt : La balise de l arrêt communicant avec les véhicules livrera des données volatiles, en un seul train de message. Les puces NFC passives livreront des données d horaires par ligne De plus, cela simplifie également l accès par le voyageur car il n y aura pas de procédure de choix d une information (données de trafic ou horaires) Il est d hors et déjà possible de faire insérer directement par quelques imprimeurs ces puces NFC dans les affiches aux poteaux. Il en découle que les arrêts multilignes auront autant de puce NFC que de ligne. Horaires des prochains passages à un arrêt Le bus, ne connaissant pas les horaires théoriques, ne peut que donner à l arrêt l horaire de son passage. Un voyageur arrivant à un arrêt quelques minutes après le passage d un bus connaîtra donc cet horaire. Pour des raisons d objectif de coût du système, et de temps d accès à une information utile au voyageur, et de simplicité, nous avons fait le choix d indiquer cette information brute : «dernier passage à «9 heure 12».

18 18/44 Le voyageur lira parallèlement les horaires sur l arrêt (sur la puce de l affiche horaires aux poteaux d arrêt) pour déduire lui-même l horaire de prochain passage. Par ailleurs, la fonction 6 propose un lien par NFC à un numéro SMS ou Internet mobile, qui facilite l accès à un serveur distant pour des horaires temps réels Arrêts multilignes Sur un arrêt pouvant être commun à de nombreuses lignes, les éléments précédents impliquent : Une puce communicante pour les données échangeable entre les bus et les arrêts (nom d arrêt, perturbations, horaire du dernier passage, destination, prochain arrêt, marque de présence d un non voyant) Une puce passive NFC par ligne desservie, correspondant à une affiche papier d horaire au poteau par ligne (puces intégrées par l imprimeur dans chaque affiche)

19 19/44 C.2.2. Flux des données par séquence sur un service de bus Chargement des messages de perturbation valides et des scripts d'effacements des perturbations échues avant la prise de service ARRET 1 (départ) ALLER - RETOUR ARRET n+1 ARRET TERMINUS etc. Initialisation de la communication entre le bus et la balise d'arrêt par l'id Effacement de la marque de présence d'un non voyant résidente dans le bus Sur ce premier arrêt, le bus prend le numéro de ligne, la destination, la liste des arrêts de la ligne, afin de pouvoir donner la bonne information au sol aux arrêts multilignes (fonctions 2 et 3) Initialisation de la communication entre le bus et la balise d'arrêt par l'id Initialisation de la communication entre le bus et la balise d'arrêt par l'id Effacement de la marque de présence d'un non voyant résidente dans le bus Sur ce premier arrêt retour, le bus prend le numéro de ligne, la destination, la liste des arrêts afin de pouvoir donner la bonne information au sol aux arrêts multilignes (fonctions 2 et 3) Sur les arrêt, effacement des marques de passages antérieures Ecriture de l'horaire de passage par ligne sur la balise d'arrêt (pour lecture NFC en attente à l'arrêt) Ecriture des nouvelles perturbations sur l'arrêt Effacement des perturbations échues sur l'arrêt Ecriture du numéro de ligne du bus et sa destination sur l'arrêt Lecture par le bus du nom d'arret (pour annonce dans le bus et extérieur au bus pendant l'arrêt: par NFC et/ou sonore conditionné à présence d'un non voyant et/ou visuel) Lecture par le bus d'une marque de présence de non voyant sur l'arrêt Effacement simultané de cette marque sur l'arrêt Effacement du numéro de bus et de sa destination en quittant l'arrêt Sur les arrêt, effacement des marques de passages antérieures Ecriture de l'horaire de passage par ligne sur la balise d'arrêt (pour lecture NFC en attente à l'arrêt) Ecriture des nouvelles perturbations sur l'arrêt Effacement des perturbations échues sur l'arrêt Ecriture du numéro de ligne du bus et sa destination sur l'arrêt Lecture par le bus du nom d'arret (pour annonce dans le bus et extérieur au bus pendant l'arrêt: par NFC et/ou sonore conditionné à présence d'un non voyant et/ou visuel) Lecture par le bus d'une marque de présence de non voyant sur l'arrêt Effacement simultané de cette marque sur l'arrêt Effacement du numéro de bus et de sa destination en quittant l'arrêt Sur les arrêt, effacement des marques de passages antérieures Ecriture de l'horaire de passage par ligne sur la balise d'arrêt (pour lecture NFC en attente à l'arrêt) Ecriture des nouvelles perturbations sur l'arrêt Effacement des perturbations échues sur l'arrêt Ecriture du numéro de ligne du bus et sa destination sur l'arrêt Lecture par le bus du nom d'arret (pour annonce dans le bus et extérieur au bus pendant l'arrêt: par NFC et/ou sonore conditionné à présence d'un non voyant et/ou visuel) Lecture par le bus d'une marque de présence de non voyant sur l'arrêt Effacement simultané de cette marque sur l'arrêt Effacement du numéro de bus et de sa destination en quittant l'arrêt

20 20/44 C.3. ERGONOMIE Les contraintes techniques énoncées plus haut impliquent la mise en forme des informations délivrées comme ci-dessous (les fonctions sont numérotées): FONCTION INITIALEMENT SOUHAITEE FONCTION RETENUE FORMULATION DE L'INFO 1 à l'arrêt, en attente: nom de l'arrêt et horaire des prochains passages théoriques à l'arrêt, en attente: nom de l'arrêt, numéro de ligne, destination, horaire du dernier passage. Les horaires théoriques sont disponibles sur une puce NFC séparée, insérée derrière l'affiche des horaires TELEPHONE NFC "arrêt mimosas, ligne 2, destination centre commercial: précédent passage effectué à 10h15, ligne 5 destination Clémenceau: précédent passage effectué à 10h 45" 2 à l'arrêt: numéro de ligne et destination du bus approchant à l'arrêt: numéro de ligne et destination du bus arrivé TELEPHONE NFC "ligne numéro 19, destination: vélodrome" 3 annonce extérieure systématique au véhicule à l'arrêt de la ligne et destination inchangé HAUT PARLEUR ETERIEUR AU BUS "ligne numéro 19, destination vélodrome" 4 dans le véhicule, annonce arrêt en cours et suivant (possibilité de conditionnement à la présence d'un déficient visuel) inchangé BANDEAU DEROULANT : "arrêt les mimosas, prochain arrêt: jasmin", et HAUT PARLEUR DANS LE BUS, si présence d'un non voyant, même message 5 à l'arrêt et dans le véhicule: perturbations inchangé ARRET et dans le VEHICULE: "attention, cet arrêt ne sera pas désservi le dimanche 18 novembre" 6 à l'arrêt, relais vers SMS+ ou WAP pour info temps réel à l'arrêt, relais vers SMS+ ou serveur vocal interactif pour info temps réel (mieux adapté aux nonvoyants) lecture du numéro d'accès au service par simple approche du téléphone NFC sur la puce de l'arrêt, puis on appuit sur une touche d'envoi pour établir la communication LES 6 FONCTIONS CI- DESSUS COMPILEES arrêt mono-ligne en attente arrêt multiligne en attente FORMULATION DE L'INFO TELEPHONE NFC "arrêt mimosas, ligne 2, destination centre commercial: dernier passage 10h15, attention, arrêt des tulipes non desservi TELEPHONE NFC "arrêt mimosas, ligne 2, destination centre commercial: précédent passage effectué à 10h15, attention: l'arrêt des tulipes non desservi, ligne 5 destination Clémenceau: précédent passage effectué à 10h 45", sans perturbation prévue arrêt monoligne ou multiligne avec un bus arrivé dans le bus pendant un arrêt extérieur au bus à un arrêt dans le bus en circulation TELEPHONE NFC "ligne numéro 19, destination: vélodrome", attention, pas de service dimanche sur cette ligne. haut-parleur (si non-voyant), ou téléphone NFC, ou bandeau déroulant: arrêt Camélia, prochain arrêt Hortensia haut-parleur (si non-voyant ou systématique), ou téléphone NFC Bus numéro 12, destination La Gare, attention, pas d'arrêt à l'école Jules Ferry haut-parleur (si non-voyant) ou téléphone NFC, ou bandeau déroulant: destination La Gare, prochain arrêt Hortensia, attention, pas d'arrêt à l'école Jules Ferry

21 21/44 C.4. APPLICATION INFORMATIQUE DU TELEPHONE NFC C.4.1. Synthèse vocale L application intégrée au téléphone est développée en utilisant le langage Java (plateforme J2ME, profil MIDP 2.0). La plupart des téléphones récents implémentent cette version de la norme J2ME. Une version compatible DoJa (i-mode/bouygtel/docomo) pourra être produite par la suite. Pour la version J2ME, le SDK NFC Nokia est utilisé. Le modèle de mobile utilisé dans le cadre de ce développement est un Nokia 3220 NFC, il sera bientôt remplacé par le Nokia 6131 NFC. Ce choix technologique présente l avantage de ne pas dépendre d un système d exploitation spécifique (e.g. Symbian) et de pouvoir cibler un grand nombre de terminaux, mais peut hélas aussi limiter l accès à certaines fonctionnalités avancées, qui ne serait pas disponible au niveau de la couche J2ME. Un exemple d une telle fonctionnalité peut être la synthèse vocale. Une application centrée autour de cette fonctionnalité pourra faire l objet d un développement client spécifique, mais ne fonctionnera alors que sur l OS ciblé. En conclusion, il est trop tôt à ce stade pour disposer d une synthèse vocale sur les téléphones NFC existants. Nous sommes contraints d attendre les évolutions et développements des produits préséries à venir. C.4.2. Lecture des tags La fonction de lecture des tags (tag-reading) n est pas encore stabilisée à notre connaissance. En effet, des intérêts économiquement contradictoires des différents acteurs (opérateurs téléphoniques, opérateurs bancaire ou de billettique, etc...) risquent de faire évoluer (faciliter ou réduire) la fonction de lecture des tags, indispensable à Accessitel. Comme pour le chapitre précédent, ceci est conditionné à la maturation de la technologie NFC. C.5. ERGONOMIE DES MESSAGES Les messages de trafics, livrés par la balise de l arrêt au téléphone NFC doivent être courts. Nous avons retenu le choix, comme déjà abordé, de diffuser en un seul et unique format, un train de message : a) A l arrêt, en attente: Ligne N, destination, dernier passage effectué à :, perturbation (par défaut, le message : «pas de perturbation connue») Ligne n si il y a plusieurs lignes à cet arrêt b) A l arrêt, en présence d un bus à l arrêt :

22 22/44 Ligne N, destination, perturbation (par défaut, le message : «pas de perturbation connue») c) Dans le bus en circulation : Ligne N, destination, prochain arrêt, perturbation (par défaut, le message : «pas de perturbation connue») d) Dans le bus à un arrêt soit le même message que b): Ligne N, destination, perturbation (par défaut, le message : «pas de perturbation connue») Ces choix seront encore affinés en phase de développement

23 23/44 C.6. APPLICATION INFORMATIQUE DE LA BALISE SONORE L arrêt de bus est équipé d une balise communicante contenant des informations accessibles sur un téléphone portable à partir d une communication en champ proche (NFC), pour notamment répondre au besoin des personnes malvoyantes. Afin de rendre accessible cette information, un dispositif est envisagé pour diffuser l information contenue dans la balise également sous forme sonore au niveau de l arrêt sur demande de l usager à partir d un bouton poussoir. Cette information sonore disponible à l arrêt permet de répondre à la demande d une clientèle non équipée de téléphone NFC, y-compris des personnes malvoyantes si l on prend soin d équiper l arrêt de bandes podo-tactiles pour accéder au bouton-poussoir. En variante il serait également envisageable de prévoir un afficheur permettant d afficher ces informations. Pour répondre aux contraintes d intégration sur les différents sites, ce dispositif sonore est alimenté à partir d un panneau solaire. Cette solution permet de proposer une alimentation autonome et de supprimer les travaux de génie civil engendrant des coûts de mise en œuvre importants. L ensemble doit aboutir à une solution économique et facilement déployable sur tout type de réseau de transport. L architecture suivante est envisagée : Panneau solaire Balise NFC Dispositif sonore Téléphone portable NFC Bouton poussoir Poteau d arrêt existant

24 24/44 La phase 1 a consisté à envisager un certain nombre de choix technologiques permettant de répondre aux différentes contraintes du projet, notamment sur l aspect du coût des solutions, soit : Le choix des matériaux intégrant le système devant assurer une grande robustesse pour son intégration sur un poteau d arrêt dans un environnement extérieur soumis au vandalisme, tout en autorisant la liaison radio NFC entre la balise et le téléphone, et la liaison radio avec les bus. Les matériaux nécessitant une plasturgie sont privilégiés pour ne pas dégrader les communications. La fabrication des pièces nécessite l utilisation d un moule. Le choix du protocole NFC pour autoriser une interface avec le dispositif sonore Le choix de la technologie «text-to-speech» (TTS) permettant de transformer les informations textuelles stockées dans la balise en information sonore. Cette technologie permet de transformer un texte en phonèmes à partir d un dictionnaire de sons particulier à chaque langue, puis de diffuser ces phonèmes sous forme sonore. Le type d alimentation solaire en prenant en compte la consommation électrique du dispositif sonore, permettant de dimensionner le panneau solaire : o Panneau solaire robuste avec la dimension la plus faible pour faciliter son intégration, o Dispositif sonore avec le niveau de décibel le plus faible possible autorisé par le fait que la personne appuyant sur le bouton poussoir est proche du haut-parleur. Le faible niveau sonore permet également de minimiser la «pollution sonore» dans l environnement ambiant. o L unité centrale assurant la fonction d interface avec le TAG NFC et la mise en œuvre TTS nécessitant une certaine puissance de traitement tout en minimisant la consommation électrique de la carte o En variante un système d affichage à base de cristaux liquides, technologie d affichage offrant des caractéristiques de très faible consommation électrique. L objet des travaux couvre : L intégration de la balise d arrêt (Tracetel) : à compléter pour la partie interface avec la balise L étude de l alimentation solaire en fonction de la consommation électrique du dispositif sonore, avec un choix des sous-ensembles pour minimiser la consommation électrique L étude de l intégration mécanique pour assurer une installation la plus simple possible dans le cadre d une diversité des dispositifs de poteaux d arrêt accueillant la balise sonore. En effet aujourd hui les réseaux de transport public sont équipés de poteaux d arrêt de différents fournisseurs proposant des matériels de conception mécanique très diverse.

25 25/44 C.7. ANALYSE CRITIQUE ET SOLUTIONS POUR LES FLU DE DONNEES C.7.1. Transmission perturbée entre le véhicule et un arrêt L absence de transmission sur un arrêt ne génère pas de disfonctionnement sur l arrêt suivant, puisque chaque arrêt possède les données nécessaires. Cependant, sur l arrêt avec lequel la transmission de données ne s est pas faite, l information voyageur est défectueuse: Si l information d horaire du passage de bus ne s écrit pas : un voyageur arrivant plus tard à cet arrêt aura l information de l horaire de l avant dernier passage, et pourra croire à tort qu il peut attendre un bus imminent. Les perturbations n ont pas été rafraîchies. Cet inconvénient est surtout à craindre au premier service de la journée avec les nouvelles perturbations du jour Le bus n a pas pu écrire son numéro de ligne et sa destination. Cet inconvénient est plus fort dans le cas d un arrêt multi-lignes, pour l information pendant l arrêt : pas de fonctions 2 et 3 : information au sol par NFC et hautparleur extérieur au bus Le bus n a pas pu lire le nom de l arrêt : pas d information interne au véhicule pendant l arrêt (fonction 4 : annonce de l arrêt en cours et du prochain) Une maquette a été réalisée par Tracetel et testée par Cityway. Il n a pas été constaté d aléa de transmission ni de variation sur la portée nominale. Le développement devra être fait avec la contrainte de la meilleure fiabilité de transmission entre les bus et les arrêts. Cette fiabilité sera mesurée en situation réelle sur les prototypes des sites pilotes C.7.2. Un arrêt n est pas desservi sans anomalie de transmission Un arrêt est normalement non desservi sur certains services ou un arrêt n est pas demandé par un passager, et pas de voyageur en attente au sol Deux solutions palliatives peuvent être envisagées : Passage à faible vitesse du véhicule devant l arrêt non desservi Modification du flux des données : présence de la base de donnée des horaires dans l électronique embarquée du véhicule, c est elle qui distribue les bonnes données et gère les annonces issues bus (intérieures ou extérieures par hautparleur.

26 26/44 Cette solution ne comporte pas de caractère innovant complémentaire, et apporte un surcoût ; aussi nous traitons dans ce dossier la solution sans base de données dans le bus. C.7.3. Un changement de service est demandé sans préavis à un véhicule Si un bus en pied levé se voit affecté temporairement pendant la journée à une autre ligne, sans repasser par le dépôt, le système ne génère pas d anomalie excepté pour les perturbations propres à la ligne qui seront celles de son autre ligne habituelle. Dans ce cas, il devra être prévu un moyen d annihiler cette fonction. Des solutions peuvent être étudiées pour les perturbations: Mise en place de messages de perturbations uniques à tout le réseau Système de communication permettant à un véhicule de prendre à distance (c est à dire sans passer par le dépôt) les données de perturbations d une ligne. C est la solution idéale permettant de diffuser des messages de perturbations nouveaux sur une ligne en cours de journée. Pas d autre anomalie à la condition que le bus commence un service par le départ de ligne pour prendre les données de numéro de ligne et de destination.

27 27/44 D. TRANSMISSION DES DONNEES D.1. GENERALITES SYSTEME DUAL FREQUENCY : PRINCIPE SYSTEME CLASSIQUE Fonction 1 : Plip >> tag actif Portée 30m si pression SYSTEME MAINS LIBRES Fonctions 1+2 combinées dans la zone de détection Fonction 2 : encodage clé >> passif Portée 10cm UCH UCH UCH UCH UCH UCH Échange des IDE pour signer la communication le transpondeur communique avec le lecteur 1 sous le signal 1>>> le transpondeur est en zone 1 le transpondeur communique en signal 1 avec lecteur 1 et signal 2 avec lecteur 2 si signal 1 > signal 2 = transpondeur dans zone 1- Si signal 2 > signal 1 = transpondeur dans zone 2 le transpondeur communique avec lecteur 2 sous signal 4>>> le transpondeur est passé en zone 2 Limite champ EM La clé ne communique avec rien L architecture de la balise repose sur une transposition des systèmes mains libres du monde automobile. Dans le monde automobile, les systèmes classiques reposaient sur une action volontaire de l automobiliste : appuyer sur un bouton présent sur la clé, pour activer la batterie et donc envoyer sa trame d identification au véhicule. En dehors de cet appui, le système est au repos et ne consomme pas. Dans les systèmes mains libres, plus évolués, le véhicule émet un champ électromagnétique basse fréquence, tout autour du véhicule, à une distance d environ 1 mètre de la carrosserie. L usager qui veut accéder à son véhicule n a rien à faire, son identifiant est sur lui. Quand il entre dans le champ électromagnétique basse fréquence, un courant induit dans l antenne de sa clé réveille l électronique, qui se met à tirer de l énergie de sa pile ou de sa batterie pour dialoguer en haute fréquence (longue portée), avec le véhicule. Nous utilisons ici une transposition de cette technologie, avec les mêmes composants afin de produire un système économique. L identifiant peut être porté par le poteau ou par le bus ; le champ électromagnétique peut être généré par le poteau ou par le bus.

28 28/44 Quand l un entre dans le champ généré par l autre, les 2 objets entrent en communication longue portée. Dans la présentation, nous avons choisi l architecture ci-dessous, qui reste réversible (le champ basse fréquence pourrait être généré à partir d une électronique branchée sur la batterie du bus, et reconnaître des balises apposées sur les poteaux. D.2. LIAISON DEPOT BUS La liaison bus dépôt est la plus simple à réaliser en utilisant cette technologie. Soit on utilisera des électroniques qui sont paramétrées par le responsable des plannings de routes, directement à partir d un système installé dans son bureau. Soit on utilisera des antennes fixes installées au sol aux points d arrêts précis des bus. Ces antennes fixes connectées au réseau paramétreront les bus directement sans manipulation, après avoir identifié que le bus présent à l arrêt correspond bien à la mission à effectuer.

29 29/44 D.3. LIAISON BUS ARRET La liaison Bus arrêt se fait donc en combinant deux technologies : Une technologie inductive, grâce au champ EM basse fréquence, qui va réveiller le dialogue entre les 2 électroniques Ce dialogue qui se fait au travers d une technologie radio, avec de la portée La technologie inductive, permet de définir de manière assez précise la zone couverte. L objectif reste de mettre en communication les 2 systèmes qui doivent communiquer, le bus et le poteau qui correspond à la mission de ce bus. Et pourtant toutes sortes de difficultés peuvent surgir de modes dégradés ou en tout cas, peu courants, et ce que le champ électromagnétique soit appliqué par le bus ou par le poteau. Prenons un exemple : Le bus 1 va de A vers B Le bus 2 va de A vers B Le bus 3 va de B vers A. Le poteau de l arrêt coté A vers B et le poteau de l arrêt B vers A ont été espacés, de manière à ce qu un bus ne puisse normalement pas être capté par le poteau ne correspondant pas à son sens de marche. Mais le bus 2 peut chercher à doubler le bus 1 à l arrêt : il va entrer dans le champ du poteau ne correspondant pas à son sens de déplacement. Le bus 3 peut se déporter sur sa gauche, et passer devant le poteau correspondant au sens inverse de sa marche, juste après s être arrêté devant le poteau de son sens, donnant l impression qu il vient de rebrousser chemin. Ces conflits sont inévitables, puisque les bus ont des marges de déplacement hors de la zone de détection où on les attend dans les cas de marche normale. Toutes ces difficultés ne peuvent être traitées qu avec des algorithmes informatiques tenant compte de la logique attendue en fonction du parcours du bus, comme par la solution vue au chapitre C, qui consiste à faire lire la liste des arrêts d une course à chaque départ de ligne, et de. Par ailleurs, des difficultés générées par des interférences entre les différentes fréquences radios ont été rencontrées. Sur la maquette, la solution a été apportées par une modification logique dans les séquences de transmission. D.4. INTERFACE ARRET-VOYAGEUR PAR NFC L interrogation par l usager des informations contenues dans la mémoire réinscriptible du poteau d arrêt, s appuie sur le développement de la technologie NFC (Near Field communication)

30 30/44 Cette technologie permet de mettre en contact deux systèmes actifs par : Un geste volontaire, qui consiste à approcher le système personnel de l usager (gsm, PDA à la norme NFC) du poteau : les 2 objets se reconnaissent au travers d une authentification de type RFId 13,56 MHz ISO A ; en fait le téléphone de l usager se comporte comme un lecteur RFID, qui va reconnaître un badge RFId Le poteau et le système personnel se mettent à dialoguer en radio 2,4 GHz, et les données du poteau sont échangées avec le portable de l usager D.5. LA BALISE D ARRET Les principales difficultés posées par cette balise sont l alimentation, qui dans l objectif de développement durable devrait au maximum utiliser l énergie solaire, pour minimiser les travaux d entretien. La difficulté consiste aussi à garantir une autonomie minimum par rapport au renouvellement, dans un contexte où le nombre de sollicitations (le nombre de passage de bus, et le nombre de problème avec des retry ) reste aléatoire selon les lignes considérées. D.6. INTERFACE ARRET VOYAGEUR PAR SYSTEME SONORE ET/OU VISUELS Le système peut être complété par des signaux complémentaires qui peuvent être sonores ou visuels. Ces sons ou leds peuvent représenter des messages très simples d acquisition correcte ou incorrecte. On peut imaginer en complément de la synthèse vocale, ou des affichages dynamiques. Encore plus loin, on peut imaginer des systèmes fondés sur des écrans tactiles. Leur installation en milieu urbain totalement extérieur peut poser des problèmes (vandalisme, résistance aux conditions climatiques, ) D.7. INTERFACE BUS-VOYAGEUR D.7.1. Interface interne au bus De la même manière que l électronique d arrêt peut communiquer avec un mobile NFC, on peut faire communiquer l électronique embarquée dans le bus avec un mobile NFC de l usager. Dans ce cas, il faudrait imaginer des informations complémentaires calculées par l électronique du bus, et présentant un intérêt pour l usager. Pour la PMR, le portable gsm ou PDA lui permet d accéder aux informations de manière sonore ou visuelle.

31 31/44 Pour un autre usager, en plus des annonces des arrêts, il peut être intéressant d obtenir des informations telles que l estimation du temps de parcours à diverses destinations, la progression le long de la ligne. D.7.2. Interface externe au bus Une annonce sonore est proposée dans le bus à l extérieur pour diffuser à l arrêt les informations de ligne, de destination et d éventuelles perturbations. Cette annonce ne viendra pas gêner les passagers à l intérieur du bus et d autre part l annonce peut être conditionnée à la présence ou non d une personne malvoyante à l arrêt. Les travaux portent sur : L intégration mécanique et électrique de la balise dans le bus L intégration du haut-parleur à l extérieur du bus

32 32/44 E. ESSAIS PHYSIQUES Ce schéma montre comment il a été validé les prises de service les arrêts multilignes (Golf) les distinctions des arrêts de chaque sens