Proposition de thèse : Réseaux embarqués hétérogènes


L’ED SISMI propose le sujet de thèse suivant :

Intitulé du sujet : Réseaux embarqués hétérogènes

Ce projet serait sous la direction de Pascal Richard du LIAS à l’Université de Poitiers

Co-directeurs renseignés : Frédéric Ridouard /

Les financements sont : bourse non acquis

Le début de la thèse est prévu pour : 10/2020

Mots clés du sujet : ROS 2, DDS, réseaux embarqués hétérogènes, délai de bout en

Présentation du sujet : Prise en compte des exigences de QoS et de délais pire cas dans les communications de bout-en-bout dans les systèmes robotiques basés sur ROS2

Objectifs : – Point sur la bibliographie
– Etude de l’applicabilité des méthodes de validation temporelle classique (calcul réseau, méthode des trajectoires, …) utilisées couramment dans le domaine des systèmes avioniques dans le contexte de DDS/RTPS. Une attention particulière sera apportée à l’approche FA (Forward End-To-End Analysis), développée au sein du laboratoire.
– implémentation d’un outil capable de calculer le délai de bout en bout d’un message en DDS/RTPS.

Description du sujet : Le Robot Operating System (ROS) définit un ensemble de bibliothèques et d’outils afin de développer des logiciels pour la robotique. ROS a été lancé en 2007 pour le développement du robot Personal Robot 2 (PR2) de la société Willow Garage. Il est aujourd’hui libre de droits et est officiellement supporté par plus de 75 robots. L’évolution de ROS vers ROS 2 a pour objectif de permettre, notamment, la programmation en temps réel et une plus grande variété d’environnements. Le framework robotique ROS 2 (Robot Operating System 2) utilise DDS/RTPS (Data Distribution Service/Real-Time Publish Subscribe), un protocole normalisé par l’OMG (the Object Management Group) comme middleware de communication pour la découverte de service, la sérialisation et le transport de données. DDS est un middleware de bout-enbout pour les systèmes ROS distribués offrant différentes options de « Qualité de Service ». Le doctorant commencera par faire le point sur la bibliographie dans le domaine et sur les solutions existantes pour la prise en compte des exigences de QoS et de délais pire cas dans les communications de bout-en-bout dans les systèmes robotiques basés sur ROS2. Ensuite l’applicabilité des méthodes de validation temporelle classique (par exemple : calcul réseau, méthode des trajectoires) utilisées couramment dans le domaine des systèmes avioniques, sera étudiée dans le contexte de DDS/RTPS. Une attention particulière sera apportée à l’approche FA (Forward End-To-End Analysis), développée au sein du laboratoire. À terme, il devra implémenter un outil capable de calculer le délai de bout en bout d’un message en DDS/RTPS. Les réseaux développés pour les systèmes temps-réel (distribués) ne se basent pas sur un unique protocole. Ils interconnectent un ensemble de protocoles hétérogènes (Ethernet, bus CAN…). Ainsi, dans un second temps, il devra évaluer l’applicabilité de DDS/RTPS à différents protocoles de bas niveau et proposer des stratégies d’interconnexion entre ces protocoles via des passerelles. Cet outil pourra être étendu à des chaînes fonctionnelles plus larges en intégrant, par exemple, les délais induits au niveau des tâches s’exécutant sur les noeuds de calcul.

Compétences acquises à l’issue de la thèse : – recherche bibliographique
– ROS2
– temps réel sur réseaux hétérogènes

Présentation de l’équipe d’accueil : La modélisation et la validation des systèmes embarqués et temps réel nécessitent de représenter les processus informatiques (tâches) et leurs contraintes temporelles. L’équipe SETR étudie les systèmes asynchrones par nature, avec des tâches à activation périodique et soumises à des contraintes temporelles (échéances relatives aux dates d’activation). L’ordonnancement des tâches consiste à construire les séquences de tâches de façon à respecter les contraintes temporelles. L’ordonnancement a une durée infinie et peut être construit en-ligne ou hors-ligne en exploitant des propriétés de périodicité ou cyclicité de l’ordonnancement. L’ordonnancement en ligne est validé par un algorithme (d’ordonnançabilité) qui vérifie le respect des contraintes temporelles. Les approches d’ordonnancement en-ligne et hors-ligne peuvent être combinées en pratique. Le point commun entre les méthodes en-ligne et hors-ligne est de résoudre des problèmes fortement combinatoires En effet, des techniques algorithmiques appropriées doivent être conçues pour montrer qu’une faute temporelle ne surviendra pas au sein d’un ordonnancement dont la durée est par nature infinie. Les problématiques spécifiquement approfondies au sein de l’équipe sont la conception d’algorithmes d’ordonnancements ou ordonnanceurs. L’équipe conçoit de nouveaux algorithmes et analyse leur optimalité ainsi que leur performance relative en comparaison avec des algorithmes existants.

Compétences souhaitées pour les candidats : Connaissances en ordonnancement temps-réel et/ou en réseaux embarqués souhaitées. Bonne maîtrise de l’anglais (écrit et oral)

Pour plus d’informations et pour candidater, merci de contacter :

Date de dépôt : 03/04/2020 à 19 h 13 min




ED SISMI