Objectifs :
Ce mini-cours présente l’Internet des Objets (IoT) et ses multiples applications (santé, agriculture, villes connectées, etc.), en s’appuyant particulièrement sur les technologies radio à basse consommation comme LoRa/LoRaWAN. Il explore les défis de la connectivité dans les zones peu couvertes en s’ouvrant au spatial (nano-satellites, cubesats, HAPS) via des projets comme ThingSat. L'accent est mis sur les communications longue distance à faible coût, notamment par l’usage de ballons stratosphériques, permettant de tester des protocoles de manière agile. Le retour d’expérience sur six années d’expérimentation complète cette présentation, entre réussites techniques et aléas liés aux contraintes du NewSpace.

Extrait : Une solution peu coûteuse et agile pour valider des communications à très longue distance (plusieurs centaines de kilomètres) consiste à utiliser des ballons stratosphériques 🎈 embarquant des équipements de communication LPWAN. À l’altitude d’éclatement (~30 km), l’horizon radio est d’environ 700 km et l’affaiblissement de parcours (FSPL) à 868 MHz est d’environ 148 dB. L’échange de messages peut s’effectuer avec des stations au sol 📡 situées à plusieurs centaines de kilomètres 📏, avec des taux de perte compatibles avec des applications en production.

Nous partagerons notre retour d’expérience de six années d’expérimentations : la préparation 🔧, les réussites 🍾, les erreurs commises 🧨, autour des communications à très longue distance depuis des ballons stratosphériques.

Programme :
Le projet ThingSat du CSUG conçoit et évalue des protocoles de communication longue distance pour des applications de l’Internet des Objets par satellite bidirectionnel (SatIoT), ainsi que pour les réseaux mondiaux à faible consommation par satellite (LPGAN) 🛰️. Les modulations LoRa et LR-FHSS permettent des communications sur de très longues distances avec une faible puissance d’émission (typiquement 25 mW).

Dans le contexte du NewSpace 🚀, cela favorise la miniaturisation des batteries et des panneaux solaires des nanosatellites 🛰️ (cubesats, pocketqubes) et des HAPS (High Altitude Platform System). Cela présente aussi l’avantage de réduire considérablement le coût des stations sol, rendant possible l’exploitation de réseaux de volontaires (souvent radioamateurs) pour écouter les émissions des cubesats LoRa, ainsi que l’usage des stations d’opérateurs LoRaWAN terrestres (plusieurs milliers pour un opérateur national) afin de collecter les messages provenant des satellites.

Cependant, le développement de missions expérimentales avec des nanosatellites est long et comporte un risque élevé d’échec (changement géopolitique, défaillance du système de contrôle d’attitude, perte du cubesat, etc.).

Une solution peu coûteuse et agile pour valider des communications à très longue distance (plusieurs centaines de kilomètres) consiste à utiliser des ballons stratosphériques 🎈 embarquant des équipements de communication LPWAN. À l’altitude d’éclatement (~30 km), l’horizon radio est d’environ 700 km et l’affaiblissement de parcours (FSPL) à 868 MHz est d’environ 148 dB. L’échange de messages peut s’effectuer avec des stations au sol 📡 situées à plusieurs centaines de kilomètres 📏, avec des taux de perte compatibles avec des applications en production.

Nous partagerons notre retour d’expérience de six années d’expérimentations : la préparation 🔧, les réussites 🍾, les erreurs commises 🧨, autour des communications à très longue distance depuis des ballons stratosphériques.

👉https://gricad-gitlab.univ-grenoble-alpes.fr/thingsat/public/-/blob/master/README.md
👉https://gricad-gitlab.univ-grenoble-alpes.fr/thingsat/public/-/blob/master/balloons/README.md

Equipe pédagogique :
Didier Donsez

Méthode pédagogique :
3 ou 4 séances

Les Compétences et capacités visées à l'issue de la formation (fiches RNCP)

Arrêté du 22 février 2019 définissant les compétences des diplômés du doctorat et inscrivant le doctorat au répertoire national de la certification professionnelle. https://www.legifrance.gouv.fr/loda/id/JORFTEXT000038200990/

Bloc 1 : Conception et élaboration d’une démarche de recherche et développement, d’études et prospective

- Disposer d'une expertise scientifique tant générale que spécifique d'un domaine de recherche et de travail déterminé

- Faire le point sur l’état et les limites des savoirs au sein d’un secteur d’activité déterminé, aux échelles locale, nationale ou internationale

Bloc 4 : Veille scientifique et technologique à l’échelle internationale

- Acquérir, synthétiser et analyser les données et informations scientifiques et technologiques d’avant-garde à l’échelle internationale

- Disposer d’une compréhension, d’un recul et d’un regard critique sur l’ensemble des informations de pointe disponibles

- Dépasser les frontières des données et du savoir disponibles par croisement avec différents champs de la connaissance ou autres secteurs professionnels

- Disposer de la curiosité, de l’adaptabilité et de l’ouverture nécessaire pour se former et entretenir une culture générale de haut niveau

La formation participe à l'objectif suivant :conforter la culture scientifique des doctorants dans leur champ disciplinaire ou en interdisciplinaire