Groupe pédagogique - M-OC
L'objectif de la Majeure Objets Connectés est de former à l'électronique, l'informatique, la communication et l’inter-opérabilité des objets connectés destinés à intégrer des environnements de type internet des objets (IoT), communication machine-à-machine (M2M) ou réseaux de capteurs sans fils (WSN Wireless Sensor Network).
Il s'agit de se placer du côté de la source des données, de l’acquisition des données jusqu’à leur mise à disposition dans le cloud, avec une double exigence :
L’ambition est de former des ingénieurs capables de déployer avec pertinence et efficacité des systèmes intelligents, performants et fiables de capteurs et de régulateurs cyberconnectés, de différentes complexités et à différentes échelles.
Afin de garantir aux logiciels de sciences des données et d’intelligence artificielle la pleine efficience de ces objets terminaux (edge devices), quatre éléments-clefs seront les fils rouges conducteurs de la formation :
1. la validité du signal acquis et transformé en donnée,
2. la qualité de service des nœuds du système (efficacité et fiabilité de communication, en particulier radio, et interopérabilité avec les réseaux informatiques)
3. la qualité des architectures numériques qui supportent à la fois les objets terminaux et les passerelles de communications vers les réseaux
4. la durée de vie et l'autonomie des nœuds du système
Une attention particulière est portée aux objets contraints (périphériques sans fils sur réserve d'énergie, aux capacités limitées) : techniques d’extension de durée de vie et optimisations des capacités de traitement.
A l'issue de cette Majeure les élèves auront acquis par la pratique les compétences techniques fondamentales pour mettre en œuvre un système cyber-physique[1] dans ses dimensions électronique, informatique embarquée, métrologie, énergie et télécommunication. Ils seront en capacité d’entreprendre ou de participer à tout projet intégrant une dimension électronique de haute complexité, quel que soit le domaine vers lequel ils souhaitent s'orienter : l'industrie du futur, le design, l’énergie, la santé, la ville, l’innovation et entrepreneuriat, les transports, l'agriculture, l'environnement, l'industrie du numérique, les télécommunications, l’internet des objets.
[1] Un système cyber-physique (SCP) (sigle anglais CPS) est un système intégrant de l’électronique et du logiciel, des capteurs et des actionneurs et doté de capacités de communication et éventuellement d’autonomie pour interagir avec son environnement. Les SCP sont les briques de base de l’internet des objets (IoT) et de l’industrie du futur, on parle alors de système cyber-physique de production (CPPS Cyber-Physical Production System). Les systèmes cyber-physiques font appel aux domaines de l’électronique, l’informatique, la métrologie, la télécommunication, les automates, la mécanique et la fusion de données. Ils se caractérisent par un haut degré de complexité et ont la vocation à s’utiliser en réseau.
[1] Un système cyber-physique (SCP) (sigle anglais CPS) est un système intégrant de l’électronique et du logiciel, des capteurs et des actionneurs et doté de capacités de communication et éventuellement d’autonomie pour interagir avec son environnement. Les SCP sont les briques de base de l’internet des objets (IoT) et de l’industrie du futur, on parle alors de système cyber-physique de production (CPPS Cyber-Physical Production System). Les systèmes cyber-physiques font appel aux domaines de l’électronique, l’informatique, la métrologie, la télécommunication, les automates, la mécanique et la fusion de données. Ils se caractérisent par un haut degré de complexité et ont la vocation à s’utiliser en réseau.
La Majeure s’appuie sur une part importante de pratique, à travers six unités de formation (UPs) :
1. Gestion d’énergie et conditionnement du signal – 21h de cours et de TD en simulation numérique : apporte les connaissances et la compréhension des enjeux en électronique analogique indispensables pour qu’à la fin de cette UP, l’étudiant sache déterminer l’architecture de puissance et de conversion de signal d’un nœud connecté afin de garantir durée de vie de l’objet et qualité du signal.
2. Électronique et Architectures Numériques – 27h de cours et de TD et TP en simulation numérique : apporte les connaissances et les compétences nécessaires pour qu’à la fin de cette UP, l’étudiant sache déterminer l’architecture électronique numérique adéquate d’un nœud connecté d’un nœud connecté ou d’une passerelle de communication, autour d’un microcontrôleur.
3. Radio-communication pour les objets connectés – 21h de cours, de TD sur table et de TP d’instrumentation radio : à la fin de cette UP, l’étudiant sait spécifier, concevoir et déployer l’architecture radio d’un système ou d’un objet connecté sans fil dans des écosystèmes de type IoT, WSN, M2M.
4. Systèmes cyber-physiques – 30h d’APP sur module à microcontrôleur : être capable de gérer l’interaction entre un objet connecté et le monde physique qui l’entoure (validité des données et actionneurs). A la fin de cette UP, l’étudiant sait choisir et concevoir un système cyber-physique.
5. Objets communicants – 36h de TP et de mini-projet sur plateforme à microcontrôleur : à la fin de cette UP, l’étudiant sait spécifier et concevoir un objet communicant, c’est-à-dire un objet connecté interagissant avec le monde numérique extérieur (réseaux informatiques et systèmes d’information).
6. Système IoT : cas d’étude – 21h de mini-projet sur multi-plateformes à microcontrôleur : déployer un réseau de nœuds connectés à une passerelle unique de communication vers le cloud. Ces nœuds cyber-physiques devront être parfaitement opérationnels au sens de ce qui aura été vu dans les autres UPs. A la fin de cette UP, l’étudiant sait intégrer un nœud cyber-physique dans un écosystème IoT.
L'ambition est de former, à travers l'ensemble de ces cours, d'une part aux problématiques et enjeux principaux que doivent relever des objets connectés dans des environnements IoT, M2M ou WSN et d'autre part à la conception et la mise en œuvre pratiques desdits objets connectés. La Majeure parcours les éléments d'un système connecté depuis les périphériques de bordure ("sensor & control edge devices") jusqu’à la passerelle de communication vers le cloud.
Grâce à la capacité acquise de déployer avec pertinence et efficacité des systèmes intelligents, performants et fiables de capteurs et de régulateurs cyberconnectés, de différentes complexités et à différentes échelles…
… la Majeure s’articule avec les Majeures suivantes dans une continuité de compétences :
… mais également avec les Majeures suivantes, plus éloignées en terme de compétences mais justement pour des profils davantage multidisciplinaires :
La Majeure a la spécificité de préparer particulièrement les étudiants 2A qui souhaitent poursuivre un des parcours (Majeure + Enjeu Technologique) de semestre S9 sur le campus Georges Charpak Provence à Gardanne, autour des électroniques du futur :