Depuis quelques années maintenant, l'Internet des objets (IoT) est une réalité en constante évolution. La possibilité que les machines (nœuds) puissent communiquer entre elles a ouvert la voie à des applications qui promettent d'avoir un impact profond sur nos vies. Ils comprennent l'agriculture intelligente, domotique et communication entre véhicules.

L'un des éléments clés de l'IoT est la communication sans fil entre les machines, connue sous le nom de communication de machine à machine (M2M). Contrairement aux réseaux mobiles tels que la 4G, ou réseaux Wi-Fi, une part importante des communications M2M se caractérise par des vitesses de transmission très faibles, de très petits paquets de données et un grand nombre d'appareils. Ces caractéristiques représentent un enjeu majeur en termes de coordination des réseaux de télécommunications.

Des recherches récentes présentent des des algorithmes de faible complexité pour que l'Internet des Objets par satellite soit de plus en plus accessible, grâce à la mise en œuvre de schémas avancés d'accès aléatoire par satellite. La recherche est développée dans une étude publiée dans Journal international des communications et des réseaux par satellite , dont l'un de ses auteurs est Giuseppe Cocco, chercheur au Département des technologies de l'information et de la communication (DTIC) et au Centre aérospatial allemand (DLR), avec des chercheurs de l'Agence spatiale européenne.

Le nombre de capteurs connectés au même satellite peut être extrêmement élevé

Supposons qu'une culture possède un capteur d'humidité connecté à un satellite qui ne transmet des informations que lorsque l'humidité descend en dessous d'un certain seuil. Le capteur peut ne pas envoyer d'informations pendant longtemps et lorsqu'il décide de le faire, la quantité de données est très petite (quelques bits seulement). Dans ce cas, le volume de données de contrôle nécessaire pour établir une connexion avec le réseau satellite peut dépasser la quantité de données utiles (payload) transmises par le capteur.

Bien que cela puisse ne pas sembler un problème si vous traitez avec un seul capteur, dans le cas des réseaux satellitaires, le nombre de capteurs connectés à un seul satellite peut être extrêmement élevé. Même si chaque capteur transmet très occasionnellement une petite quantité de données, le volume total de trafic peut être très important. En outre, la suppression ou la réduction des informations de contrôle dans le trafic M2M pourrait entraîner des interférences entre les signaux de différents capteurs, ce qui pourrait entraîner une perte des informations envoyées et, en cas de trafic intense, même à un effondrement du réseau.

Dans ce contexte, il est entendu que les informations de contrôle du trafic M2M sont un gaspillage de ressources important mais nécessaire pour éviter les interférences, ce qui peut conduire à la nécessité d'utiliser une bande passante plus large, satellites plus gros et plus chers ou plus, un coût plus élevé de la communication M2M et un impact négatif sur le développement de l'IoT.

Pour résoudre ce problème, ces dernières années, de nouveaux systèmes avancés d'accès aléatoire multiple ont été développés qui permettent de limiter considérablement les informations de contrôle sans affecter les performances du réseau. Ces systèmes fonctionnent de manière contre-intuitive, C'est, au lieu d'essayer d'éviter les interférences, ils l'augmentent, laisser chaque nœud transmettre plusieurs copies du même message sans savoir si quelqu'un d'autre transmet en même temps.

"L'astuce réside dans la façon dont le récepteur exploite cette interférence pour nettoyer le signal reçu, en extraire des informations utiles, " explique Cocco. " Pour avoir une idée du fonctionnement de ces systèmes, vous pouvez penser à la façon dont vous mangez un artichaut :chaque fois que vous enlevez une feuille, vous en mangez la bonne partie, mais les feuilles qui sont en dessous sont également libérées, il y a donc au moins une nouvelle feuille qui peut être retirée à chaque fois, " ajoute le co-auteur de l'article.

Plusieurs articles dans des revues scientifiques internationales ont confirmé que l'accès multiple aléatoire basé sur la transmission de plusieurs copies de chaque message est très prometteur. Cependant, ces études utilisent des simplifications (nécessaires pour travailler plus simplement avec des équations et des simulations) qui ne permettent pas d'évaluer les performances de ces systèmes en environnement réel, expliquent les auteurs de l'étude.

"Notre contribution va au-delà de ces simplifications. Nous avons étudié l'impact sur l'ensemble du système de divers éléments présents dans les systèmes réels (comme les imperfections de l'électronique à faible coût qui sont typiques de nombreux nœuds IoT) et avons développé des algorithmes qui aident à renforcer le système contre ainsi, nous avons fait un effort particulier pour développer des algorithmes à la fois efficaces et de faible complexité, pour que l'IoT par satellite soit de plus en plus performant et accessible à tous, " conclut Cocco.