II.2 Description de notre réseau d’instrumentation et de mesures
II.2.4 Analyse préliminaire du système
Notre système de communication est un réseau « fixe » pour lequel le nombre de capteur est connu. Il est donc possible d’optimiser les protocoles et cette optimisation passe par des échanges. Par conséquent, nous avons pour charge de résoudre tous les points durs qui représentent des aspects de recherche.
La première étape dans le processus de développement des applications est la phase d’analyse, qui permet d’identifier les principaux besoins opérationnels et fonctionnels du système. Cette analyse consiste aussi à définir les acteurs ainsi qu’{ spécifier les différents cas d’utilisation.
Notre but est donc de décrire les fonctions détaillées du système SACER avec des diagrammes des cas d’utilisation d’UML, { l’aide de l’outil open source TOPCASED34. Cette technique permet de décrire sous la forme d’actions et de réactions le comportement d’un système, du point de vue utilisateur. Elle apporte une solution au problème de la détermination et de la compréhension des besoins [100].
34 http://www.topcased.org/
Nous présenterons par la suite, plusieurs éléments nécessaires pour l’élaboration de notre application { l’aide d’un diagramme des cas d’utilisation [101].
Ainsi, les acteurs qui interviennent dans notre système (comme représenté dans la Figure II.2) sont:
Le nœud – est l’élément communicant sans fil situé en bout de réseau, relié à un ou plusieurs éléments sensibles, qui peut communiquer avec un routeur ou le concentrateur s’il est { portée ;
Le routeur – est l’élément communicant sans fil vers les nœuds et vers les autres routeurs ou le concentrateur. Son rôle est de faire le relais des informations qui transitent sur le réseau ;
Le concentrateur – est l’élément communicant sans fil vers les autres éléments du réseau. Il est chargé de faire la passerelle entre le réseau SACER et l’application industrielle.
Figure II.2 Les acteurs de notre système.
Il faut noter que le flux descendant défini auparavant correspond au transfert des commandes depuis le concentrateur vers les nœuds et que le flux montant correspond au transfert des données depuis les nœuds vers le concentrateur. De plus, nous notons que la topologie du réseau est fixe, car les émetteurs ne se déplacent pas les uns par rapport aux autres. Nous remarquons aussi qu’il y a un point central unique (le concentrateur) qui communique avec des points intermédiaires (les routeurs) qui eux mêmes communiquent avec d'autres routeurs ou avec les éléments terminaux (nœuds).
Ceci étant rappelé, nous allons passer maintenant à la définition des cas d’utilisation de notre application. Du fait de la complexité de l’application, les définitions des cas d’utilisation seront données selon les acteurs intervenants.
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E DIAGRAMME DE CAS D’
UTILISATION RELATIF AU CONCENTRATEUR Dans le Tableau II.2, nous réalisons une description des principales actions effectuées par le concentrateur, comme le montre la Figure II.3.60 II.2 Description de notre réseau d’instrumentation et de mesures
Figure II.3 Le diagramme du cas d’utilisation relatif au concentrateur.
Action Description
Récupération données Récupération des données mesurées par les nœuds et non encore acheminées vers le concentrateur.
Configuration réseau Distribution des ordres { l’ensemble du réseau pour adopter la configuration voulue.
Envoi signal d’horodatage Envoi périodique d’un signal de synchronisation { tout le réseau (nœuds, routeurs).
Envoi signaux de mise en éveil/sommeil
Envoi des ordres de mise en éveil ou sommeil des différents éléments du réseau (nœuds, routeurs).
Tableau II.2 Description du cas d’utilisation relatif au concentrateur.
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E DIAGRAMME DE CAS D’
UTILISATION RELATIF AU ROUTEURComme dans le cas du concentrateur, nous allons maintenant analyser les actions effectuées par le routeur de la même façon. Ainsi, le Tableau II.3 donne une description de toutes actions effectuées par un routeur (Figure II.4).
Figure II.4 Le diagramme du cas d’utilisation relatif au routeur.
Titre Description
Détecter et adapter des signaux reçus Réception des trames envoyées par des nœuds ou bien un autre routeur.
Multiplexer les trames d’entrées Mettre en forme le multiplexage des différentes trames collectées par le routeur afin d’obtenir une trame unique encapsulée.
Formater et émettre trame de sortie La trame issue du multiplexage est envoyée vers un autre routeur (relais) ou bien directement vers le concentrateur.
Adapter pour émission et réception Les interfaces radio fréquence-signal en bande de base doivent être configurées (puissance d’émission, débit de transmission, type de modulation) d’après la configuration réseau et la nature du lien radio sollicité.
Exécuter des tâches récurrentes Gérer les tâches récurrentes que ce soit la
62 II.2 Description de notre réseau d’instrumentation et de mesures
synchronisation (tâche périodique) ou la demande d’un renvoi de trame après la détection de données erronées (tâche apériodique), la gestion de l’état, la configuration.
Fournir et gérer l’alimentation régulée Fournir des tensions régulées aux circuits du routeur et signaler une anomalie d’alimentation au concentrateur.
Tableau II.3 Description du cas d’utilisation relatif au routeur.
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E DIAGRAMME DE CAS D’
UTILISATION RELATIF AU NŒUDLe Tableau II.4 décrit les principales actions effectuées par un nœud du réseau, et illustrées dans le diagramme de la Figure II.5 :
Figure II.5 Diagramme du cas d’utilisation relatif au nœud.
Titre Description Convertir le signal mécanique
en signal électrique
Délivrer une tension proportionnelle à la grandeur mesurée.
Adapter signal Adapter la dynamique du signal au convertisseur Analogique/Numérique.
Adapter gain Adapter le niveau du signal analogique afin d’obtenir une dynamique de pleine échelle maximale sans effet de saturation.
Adapter offset (décalage)
Compenser les décalages des éléments sensibles ou de l’électronique afin d’obtenir une dynamique de pleine échelle maximale.
Limiter BP (Bande Passante)
Filtrage anti-repliement de spectre du signal analogique avant la conversion numérique.
Convertir signal Convertir un signal analogique en grandeur numérique codée sur 16 bits.
Echantillonner Echantillonnage – blocage du signal analogique et conversion A/D (Analogique/Digital).
Stocker trame Stocker temporairement les données numériques.
Envoyer données en série Mettre en série les données numériques afin de pouvoir les transporter sur un lien radio.
Adapter pour émission et réception
Paramétrer l’interface radio fréquence-signal en bande de base selon le lien radio sollicité.
Envoyer trame Envoyer une trame vers un routeur/concentrateur.
Fournir alimentations régulées Délivrer des tensions stables et détecter une anomalie sur les alimentations.
Récupérer l’énergie Récupérer de l’énergie disponible dans l’environnement physique immédiat et la convertir en énergie électrique.
Stocker l’énergie Stocker une partie de l’énergie récupérable afin de stabiliser l’offre d’énergie dans le temps.
Générer tensions régulées Délivrer sous forme d’une tension stable et contrôlée de l’énergie électrique aux circuits du nœud.
Tableau II.4 Description du cas d’utilisation relatif au nœud.
Pour conclure, nous avons finalisé l’étape d’analyse préliminaire du système, qui a consisté à identifier les principaux éléments intervenants dans cette architecture de communication, ainsi que les cas d’utilisations qui en découlent. Nous constatons que le nombre d’actions qui caractérisent les nœuds est plus significatif par rapport à celui de routeurs ou de concentrateur. Cette différence reflète le travail important qui doit être réalisé au niveau des nœuds dans le réseau. Ceci va nous permettre de passer { l’étape suivante, celle de conception du système.