Documents de carrière
Mes activités de Recherche
J'ai effectué de 1999 à 2010 ma recherche au sein du Groupe de Recherche en Physique des Hautes-Energies (GRPHE EA2913) sur l'intégration des systèmes pour l'Organisation Européenne de Recherche Nucléaire (CERN).
En 2011, j'ai rejoint le laboratoire Institut de Recherche en Informatique, Mathématiques, Automatique et Signal (IRIMAS-EA7499) sur les réseaux sans fil et plus particulièrement sur les réseaux véhiculaires (VANET).
Les communications véhiculaires depuis 2011
Ce domaine qui est un challenge pour l’ensemble des voitures est toujours en plein essor. En effet, beaucoup de travaux existent sur ce sujet mais sont souvent orientés vers des capteurs internes aux véhicules et je souhaitais intégrer l’équipe permettant de faire communiquer les véhicules au travers de protocoles et ainsi d’assurer l’arrivée des messages. Mon travail s’inclut dans la thématique du cross-layering dans l’optimisation des communications Wifi (IEEE 802.11p).
Nous travaillons avec le Dr. B. Hilt sur les aspects de simulation réaliste dans les communications véhiculaires. En effet, compte tenu des coûts engendrés par l’achat de véhicules réels, il est impossible d’avoir une flotte permettant de tester la communication inter-véhicules. Nous utilisons donc un simulateur réseau (NS3) permettant de modéliser l’ensemble des couches réseaux depuis le canal jusqu’à la couche application.
Mon premier travail a été de regarder la modélisation du canal notamment sur les problèmes de modélisation de la propagation en tenant en compte des problématiques de modélisation de la propagation (affaiblissement, shadowing et fading). J’ai donc travaillé en utilisant l’implémentation du Kalsruhe Intitute of Technology de ces couches (PhysimWifi) et notamment sur la partie OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing). Dans ce travail, j’ai été amené à travailler sur une couche physique plus réaliste basée sur le modèle de Dr. T. Abbas[1]. En parallèle, j’ai travaillé sur la couche protocole et sur AODV en incluant une métrique cross-layer basée sur trois indicateurs : la puissance de réception, le nombre de réémission MAC et la couche ARP. J’ai donc adapté le protocole AODV pour y inclure cette métrique qui montre des résultats probants. Je travaille encore sur les résultats pour mesurer l’influence des indicateurs et sur l’évaluation sur des scénarios simples et complexes incluant un grand nombre de véhicules mais aussi sur les effets de la propagation.
Lors de mon arrivée, j’ai eu la chance de me voir confier le co-encadrement d’une thèse dans le cadre d'une collaboration entre équipes du MIPS avec le Pr. Michel Basset directeur de l’équipe « Modélisation et Identification en Automatique et Mécanique » et le Pr. P. Lorenz du GRTC. Cette thèse (H. Gabteni) porte plus spécifiquement sur les erreurs OFDM et sur l’utilisation dans les protocoles de routage. Nous avons commencé par travailler sur les erreurs OFDM (« Preamble Error Processing » et « RX error »). Mme Gabteni a ainsi travaillé sur des métriques basées sur ces erreurs OFDM et de mon côté, nous avons travaillé avec Dr. J. Daniel et le Dr. J. Ledy sur la mise en œuvre d’un algorithme de fusion basée sur ces mêmes erreurs. Je travaille également à la comparaison sur ces deux métriques au travers de scenarios plutôt simples. Ces scénarios utilisent le modèle que j’ai mis en œuvre dans NS3 (modèle d’Abbas et al.) et j’ai donc dû multiplier les scénarios de tests pour respecter une loi normale sur les résultats obtenus. Je suis en train de modifier le protocole AODV pour effectuer des comparaisons avec les différents changements que nous avons déjà pu effectuer.
Nous allons mettre en œuvre des véhicules réels communicants avec les véhicules en V2V instrumentés du MIAM basés sur des radio-logiciels et des Rasberry PI. Nous travaillons donc la couverture Wifi et sur des infrastructures spécifiques (V2I) pour avoir à l’horizon 2020 des véhicules autonomes transportant à l’UHA notamment des étudiants handicapés.
[1] Measurement Based Shadow Fading Model for Vehicle-to-Vehicle Network Simulations, T. Abbas et al.
Système d’acquisition et de contrôle pour l’expérience CMS au CERN (septembre 1999 à décembre 2010)
Recruté en tant que MCF, j’ai continué de travailler sur l’intégration des systèmes d’acquisition et de contrôle dans le cadre de l’expérience CMS au sein du CERN à Genève.
En 2000, j’ai démarré un projet de recherche et développement avec un groupe de micro-électronique du CERN afin de mettre en œuvre le système de contrôle de l’électronique du Tracker de CMS. Le Directeur de l’IPHC m’a confié la coordination de deux ingénieurs de recherche (Dr. L. Gross, Dr. D. Vintache).
Nous avons travaillé sur la chaîne complète de contrôle du Tracker incluant la partie de micro-électronique (plutôt sur les aspects des fonctionnalités et de mise au point), sur la partie contrôle temps réel de cette carte, au départ sur système temps réel LynxOS avec des drivers spécifiques et après sur un système Linux Redhat, basés sur le bus VME et sur des cartes embarquées. J’ai également développé l’utilisation de bases de données performantes afin de pouvoir stocker l’ensemble des paramètres de contrôle et de l’acquisition de données (« Zero Suppress Mode ») représentant une dizaine de millions de paramètres d’électronique (registres de puces électroniques).
Nous avons également travaillé sur un système de diagnostic de système afin de détecter les erreurs et de pouvoir réagir dans des temps très courts (25 ns fréquence du LHC) sur la modification de paramètres d’électronique due aux radiations de l’expérience.
En 2004, compte tenu de mon implication dans ces projets, il m’a été proposé de partir au CERN pour une 1ère délégation afin de coordonner l’équipe de contrôle et de travailler encore plus étroitement avec l’équipe micro-électronique du CERN. Cette délégation a été prolongée jusqu’en 2008 pour toute la partie acquisition de données et la mise en œuvre de la chaîne complète. En 2006, l’un des deux ingénieurs de recherche de l’IPHC est venu me rejoindre et j’ai également pu coordonner l’équipe des systèmes d’acquisition pendant 1 an.
En septembre 2008, suite à mon retour dans mon Université, le travail ne concernant plus que la maintenance des systèmes, j’ai donc décidé de me consacrer à la gestion de mon département tout en assurant cette maintenance.
Le 4 juillet 2012, le CERN a annoncé la découverte du Boson de Brout-Englert-Higgs grâce à l’accélérateur de particules et aux deux grands détecteurs CMS et ATLAS. M. François Englert de l’Université libre de Bruxelles et le britannique Peter Higgs de l’Université d’Edimbourg ont reçu le prix Nobel de Physique. Ayant pris part, toute mon équipe y a été associée ainsi que les centaines de chercheurs ayant participé dans tous les domaines. Cela nous a rendu fier du travail accompli.
Encadrement d'étudiants
Thèse 2020 - 2023 :« Evaluation du Risque en milieu urbain dans le contexte des milieux communicants » par Anthony Chassignet
Direction de thèse par Pr. Pr. M. Basset (40%), co-encadré par Dr T. Sprösser (30%) et moi-même (30%).
Soutenance prévu en 2023
Thèse 2018 - 2022 :« Intéropérabilité des technologiques de communication dans les réseaux véhiculaires dans les villes intelligentes » par Dorine Tabary
Direction de thèse par Dr. B. Hilt (40%), co-encadré par Dr S. Bindel (50%) et moi-même (10%).
Soutenance prévu en 2022
Thèse 2017 - 2021 : Security management in vehicular ad hoc networks
Direction de thèse par Pr. P. Lorenz, co-encadré par Dr. M. Gilg et pour moitié de la thèse sur les résultats concernant l'anonymisation des données sur les VANET et sur la rédaction de thèse.
Soutenance le 23 janvier 2021
Thèse 2016 - 2019 : « Mécanisme de routage et de contrôle géographique de diffusion dans un environnement hétérogène de technologies de communication » par Soumia Bourebia
Direction de thèse par Pr. M. Lorenz (40%), co-encadré par Dr B. Hilt (30%) et moi-même (30%).
Soutenance le 5 décembre 2019
Thèse 2014 - 2018 : « Approche Bayésienne pour la détection et la classification d'informations visant l’évaluation du risque dans un contexte de véhicules communicants » par Jean-Nicola Russo
Direction de thèse par Pr. M. Basset (40%), co-encadré par Dr T. Sprösser (30%) et moi-même (30%).
Soutenance le 11 octobre 2018
La plupart des « Advanced Driver Assistance Systems » (ADAS) actuels comme l’ABS ou l’ESP se focalisent sur une fonction spécifique, et ne prennent, de ce fait, en compte qu'un faible nombre de variables liées à la dynamique du véhicule. La future génération d’ADAS consistera en une approche plus globale de l’aide à la conduite et sera basée sur une combinaison d’informations plus riches et plus variées. La perception de l'environnement ne se fera donc plus uniquement via les capteurs embarqués du véhicule, mais aussi par la prise en compte d'informations provenant d’autres véhicules. Ceci nécessitera des moyens de communication véhicule à véhicule (V2V) et véhicule à infrastructure (V2I), qui exploitent des liens sans fil pouvant être très instables. La thèse de M. Russo s’inscrit dans la définition et l’évaluation des risques par une analyse via des réseaux bayésiens dynamiques appliqués au domaine des VANET.
Stage de Master 2016 : « Intégration des bâtiments dans la propagation du signal dans NS-3 » par Rahul Kapoor
Encadrement (100%)
Dans NS-3, les bâtiments ne sont pas intégrés et nous travaillons à l'intégration d'une propagation réaliste basé es bâtiments présents. Ce travail a donné lieu à l'intégration de bâtiment dans NS3.
Thèse 2011 - 2016 : « Communications inter-véhicules : vers un accès maîtrisé » par Hanene Gabteni pour une thèse de doctorat
Direction de thèse par Pr. L. Lorenz (20%) et Pr. M. Basset (20%), co-encadré par Dr. B. Hilt (30%) et moi-même (30%).
Thèse soutenue le 26 septembre 2016.
Avec l’avènement des communications sans fils et la récente normalisation de DSRC (Dedicated Short Range Communications) en un protocole Wifi dédié aux communications véhiculaires (sous la norme IEEE 802.11p), il devient possible de proposer des architectures de communication dédiées dans lesquelles les véhicules peuvent communiquer entre eux ainsi qu'avec des infrastructures (non encore actuellement déployées). Que les applications envisagées concernent la sécurité des véhicules et/ou de ses passagers ou l'optimisation de son fonctionnement et par là par exemple ses rejets de polluants, les contraintes imposées au support de communication sont identiques. Il est nécessaire de pouvoir assurer un transport d'information de manière fiable et robuste. La problématique abordée dans le sujet de cette thèse se situe précisément dans le domaine de la qualité de service dans les réseaux sans fils. L'étude proposée porte sur la conception, l'implémentation et la validation de nouvelles méthodes d'accès permettent d'améliorer la fiabilité et la robustesse de communications véhiculaires.
Livres et publications
Risk Level Assessment for Rear-End Collision with Bayesian Network
09/07/2017 - 14/07/2016The article presents a risk level assessment for rear-end collision which depends on interactions between environment (e.g. cars, pedestrians, road etc.), ego driver and vehicle. The evaluated risk focuses on the probability of collision between ego and front vehicle. Information comes from embedded sensors which provide data about inter distance, vehicle dynamic, temperature etc. Our system has also communication capabilities, i.e. vehicle to vehicle (V2V) communication, which allow the ego car to sense his environment. Then it infers a probability of risk with a Bayesian Network. In a previous work this risk level assessment tool was developed for the worst case assumption concerning the inter distance. By adding an estimation of the braking intention of front car, the tool presented in this paper work on a less restrictive assumption. As presented this tool is an ADAS for human conducted vehicles but it can be easily adapted for autonomous car.
Data fusion for a forecasting link state indicator in VANETs
04/12/2016 - 08/12/2016Due to their lack of assessment mechanisms of link quality in VANET environments, routing protocols do not deal efficiently with highly volatile links. One way to fill this gap would be to anticipate links breakages with new route computation. Currently available link quality indicators are not sufficiently responsive to consider forecasting. In this paper we present a novel predictive link quality indicator that is based on the OFDM decoding steps into the PHY layer. The events generated by these steps are threated by a data fusion algorithm. The resulting link quality indicator presents interesting forecasting characteristics and is suitable for a cross-layer usage in routing protocols.
Risks Level Assessments for Automotive Application
29.06.2016 - 01.07.2016J-N. Russo et al., accepté pour publication dans "IAV 2016 - 9th IFAC Symposium on Intelligent Autonomous Vehicles in Leipzig, Germany" The article presents a tool which assess the risk of automotive accidents taking into account the interactions between environment, driver and vehicle. The evaluated risk is composed of two parts: one concerns impending risk (i.e. risk of a clearly identified danger and which is present in a short time horizon) and the other, the latent risk (i.e. risky behavior of the driver which can lead to an accident). The tool uses information present in the CAN bus, additional sensors and car communication for shared sensing. With the collected information and estimated variables (e.g. grip and reaction time), it infers a probability of risk with a Bayesian Network. The tool can also be used for evaluating autonomous car and driver decisions.
H. Gabteni et al., A Novel Predictive Link State Indicator for Ad-Hoc Networks, Globecom
12 décembre 2014H. Gabteni et al., A Novel Predictive Link State Indicator for Ad-Hoc Networks, Globecom 2014, 08 Dec - 12 Dec 2014 Cette publication fait suite aux travaux de Hanene Gabteni, doctorante co-encadrée avec le Dr. B. Hilt et par moi-même sur l’utilisation des erreurs OFDM dans la construction d’une métrique (décrite dans la publication) et une comparaison avec la fusion de données sur lequel je travaille avec Dr. J. Daniel et le Dr. J. Ledy (papier en cours de rédaction). J’ai mis en œuvre également l’utilisation de ces deux métriques dans un protocole de routage (AODV) pour faire une recherche de route optimisée en fonction de la métrique représentant la qualité du lien entre deux véhicules.
Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC
2012Le 4 juillet 2012, le CERN a annoncé la découverte du Boson de Brout-Englert-Higgs grâce à l’accélérateur de particules et aux deux grands détecteurs CMS et ATLAS. M. François Englert de l’Université libre de Bruxelles et le britannique Peter Higgs de l’Université d’Edimbourg ont reçu le prix Nobel de Physique. Cette publication confirme l’existence du Boson de Higgs prédit en 1964. Ayant pris part, toute mon équipe y a été associée ainsi que les centaines de chercheurs ayant participé dans tous les domaines. Cela nous a rendu fier du travail accompli.
The CMS tracker operation and performance at the Magnet Test and Cosmic Challenge
2008W. Adam et al., The CMS tracker operation and performance at the Magnet Test and Cosmic Challenge, 2008, JINST 3:P07006, 2008 Ces deux publications présentent deux applications auxquelles j’ai participé tant au niveau de la mise en œuvre de l’ensemble du système d’acquisition et de contrôle qu’au niveau du suivi des détecteurs de traces. La mise en œuvre et la validation de telles chaînes sur un ensemble de paramètres nécessitent des détecteurs et de l’ensemble de l’électronique et de micro-électronique. Ces tests et la validation des résultats sont complexes puisque nous testons l’ensemble de la chaîne n’ayant fait que des tests unitaires sur les différents systèmes. Chacun des groupes de travail est en attente pour valider chacune des sous-parties et la coordination de tels travaux sont complexes.
Commissioning and Performance of the CMS Silicon Strip Tracker with Cosmic Ray Muons
2010CMS Collaboration, Commissioning and Performance of the CMS Silicon Strip Tracker with Cosmic Ray Muons., Revue CMS Collaboration, Nov. 2009, JINST 5:T03008, 2010. Ces deux publications présentent deux applications auxquelles j’ai participé tant au niveau de la mise en œuvre de l’ensemble du système d’acquisition et de contrôle qu’au niveau du suivi des détecteurs de traces. La mise en œuvre et la validation de telles chaînes sur un ensemble de paramètres nécessitent des détecteurs et de l’ensemble de l’électronique et de micro-électronique. Ces tests et la validation des résultats sont complexes puisque nous testons l’ensemble de la chaîne n’ayant fait que des tests unitaires sur les différents systèmes. Chacun des groupes de travail est en attente pour valider chacune des sous-parties et la coordination de tels travaux sont complexes.
The CERN CMS tracker control system
16-22 Oct. 2004F. Drouhin et al. Due to the high integration level of the experiments planned for the Large Hadron Collider (LHC) of the European Organization for Nuclear Research (CERN), the data acquisition and the control systems need complex developments both in hardware and software. The purpose of this paper is to describe the control system of a sub-detector of one of the CERN experiments, the tracker of the compact muon solenoid (CMS). The CMS tracker control system is based on dedicated hardware and software. The hardware is based on the front end controller (FEC), an interface board that hosts token rings for the communication with the control and communication unit (CCU) modules. These in turn contain dedicated I/O channels for the front end readout and control chips. The software is built in layers: one device driver, a C++ dedicated application program interface (API) plus a database for the storage of all the information needed for the front end electronics. This system will also be adopted in some other CMS sub-detectors.
Participations à des Projets
- PRESMA – 2012 & 2013, projet UHA et UTBM (ANR) : Plate-forme évolutive multi-échelle de supervision. L’idée de ce projet était de proposer une plateforme de tests complets d’applications mobiles sur des téléphones aussi bien logiciels que matériels avec différents types de connectivité via des systèmes de radio-logiciels. J’ai participé à la rédaction d’une partie de ce projet qui au final n’a pas été sélectionné. L’UTBM a proposé un sujet de thèse sur cette thématique qui va être soutenue cette année.
- SûrVi – 2013, projet UHA et UTBM (ANR) : ce projetvise le groupe à risque « véhicules d’intérêt général prioritaire » et leur impact sur la sûreté des autres utilisateurs de la route lors de leur passage. Il permet d’acquérir de nouvelles connaissances, la quantification et l'analyse des situations critiques ainsi que les réactions des autres utilisateurs à l’approche d’un tel véhicule en intervention au carrefour. Ces nouvelles connaissances permettront le développement d’un modèle comportemental pour de telles situations. J’ai participé à la rédaction d’une partie de ce projet qui n’a pas été sélectionné.
- SWETITES – 2014 & 2015, projet IFSTTAR, STAC, ENAC, IEMN, IRISA, MIPS (ANR) : « Smart Wireless sEnsor nEtwork for surveillance of airporT movement arEaS ». Dans ce projet, nous allons considérer les véhicules présents sur un aéroport comme des nœuds mobiles qui collectent les flux de données provenant de capteurs fixes et les relayent vers une infrastructure centrale quelle que soit la technologie sans fil utilisée. Cette architecture originale permettra de résoudre le problème de l'interopérabilité entre les WSN hétérogènes. Il va considérablement simplifier la perception de divers types d'informations provenant de milliers capteurs fixes répartis dans l'environnement à base de données centrale. Je participe à ce projet mais je n’ai rédigé aucune partie.
- Suite à un contact lors des journées « Nest4Cars/Nets4Trains/Nets4Aircraft » en 2014, nous avons rencontré le Pr. Axel Sikora (Hochschule Offenburg, Allemagne), suite à ce contact, nous avons deux thèses encadrés dans le cadre de cette collaboration (Directeur de thèse : M. Basset pour l'une et directeur de thèse : Dr. JP. Lauffenburger co-financée par la région Alsace et par la faculté « Hochschule Offenburg »).
- Projet Campus France Nusantara : l’objectif technologique de cette collaboration est de créer un système de co-simulation ou simulation hybride permettant de mettre en oeuvre simultanément des équipements virtuels (simulés) et des équipements réels (physiques). La construction et la mise en oeuvre d'une telle plateforme de simulation hybride nous permettra d'atteindre notre objectif scientifique qui est l'amélioration de l'efficacité et les performances de communication entre entités mobiles en milieu urbain.