Derek Asiedu, ingénieur en électronique, travaille sur la communication efficace et fiable des réseaux de capteurs dans l’agriculture de précision

Dr. Derek Asiedu est un ingénieur en électronique spécialisé dans les technologies et applications de communication sans fil de la prochaine génération. Derek développe et optimise un transfert de données efficace, fiable et en temps réel ainsi que la communication entre les nœuds de capteurs dans le cadre de l’agriculture de précision au sein du projet « POWER-PA » au département MEE d’IMT Atlantique, Brest.

[BIENVENUE Team] : Bonjour Derek, quel est votre parcours ?

J’ai obtenu mon doctorat en ingénierie électronique, avec une spécialisation en communication et en traitement des signaux pour les télécommunications. J’ai travaillé comme boursier postdoctoral au laboratoire des systèmes intelligents sans fil de l’université de Hanbat, en Corée du Sud, pendant mon doctorat, et l’année qui a suivi, sur les réseaux de capteurs de communication sans fil économes en énergie de l’internet des objets. Après cette première recherche postuniversitaire, j’ai obtenu un poste de professeur assistant de recherche au département d’ingénierie électronique et d’information de l’université nationale des sciences et technologies de Séoul, en Corée du Sud. J’ai travaillé sur l’optimisation des ressources de communication utilisées dans les réseaux radio symbiotiques économes en énergie et en spectre, appliquées aux réseaux de capteurs dans la communication urbaine et la communication véhiculaire. J’ai ensuite rejoint le groupe de recherche Lab-STICC au sein du département de génie mathématique et électrique de l’IMT Atlantique.

A l’IMT Atlantique j’ai eu le privilège de travailler sur l’optimisation de l’allocation des ressources par apprentissage automatique pour la nouvelle technologie de pointe des surfaces réfléchissantes intelligentes introduite pour les applications de la 6G et au-delà. A l’IMT Atlantique, j’ai été initié à l’agriculture de précision grâce à une collaboration avec des chercheurs de l’université de Wageningen et à des recherches sur le transfert de données intelligentes et les applications dans l’agriculture de précision.

[BIENVENUE Team] : Pouvez-vous nous expliquer votre projet POWER-PA ?

L’agriculture de précision (AP) est une application de réseaux de capteurs de communication sans fil de l’internet des objets dans l’agriculture pour une surveillance et une mécanisation intelligente et automatisée. La surveillance et la mécanisation de l’agriculture comprennent, entre autres, la détection des maladies (cf. illustration), la surveillance de l’humidité et de la nutrition du sol, l’arrosage, la plantation, la récolte, la pulvérisation, l’alimentation et le désherbage automatisés et mécanisés, ainsi que la surveillance des mouvements des animaux.

Ces applications reposent sur le transfert et la réception en temps réel, rapide, fiable et à faible latence des données des capteurs, ainsi que sur l’utilisation efficace des ressources du réseau et de l’exploitation agricole allouées à l’exploitation intelligente.

Afin d’utiliser efficacement les ressources du réseau et de la ferme et d’obtenir un transfert et une réception de données rapides, en temps réel, fiables et à faible latence au sein du réseau PA, le projet POWER-PA cherche à concevoir et à développer des protocoles optimisés en termes de ressources et de routage des données pour faire fonctionner les réseaux de capteurs PA. Dans le cadre du projet POWER-PA, nous nous efforçons de (i) réduire les frais généraux liés à l’interaction entre les nœuds de capteurs et la coopération au sein du réseau, (ii) proposer et développer des protocoles dont l’exécution et le fonctionnement sont peu complexes, et (iii) réduire la quantité de ressources du réseau et de l’exploitation dans le fonctionnement des réseaux des capteurs PA.

[BIENVENUE Team] : Quels sont les enjeux de votre projet ?

Les problèmes actuels liés aux réseaux de surveillance et de mécanisation de l’agriculture comprennent le transfert de données en temps réel, le fonctionnement inefficace du réseau, les interférences entre les réseaux et la qualité des données transférées. Les problèmes de transfert de données en temps réel existent lorsque plusieurs données transférées doivent être programmées pour être transmises à un point d’accès. Par conséquent, les applications agricoles en temps réel (c’est-à-dire les applications agricoles critiques) subissent des retards dus à la programmation du transfert de données, qui peut dépendre de protocoles / algorithmes équitables ou gourmands, ce qui entraîne des problèmes de latence et de fiabilité du transfert des données. Actuellement, différents réseaux agricoles effectuant des tâches spécifiques fonctionnent sur leur bande de fréquence ou sont supposés être isolés dans la même ferme. Le plus souvent, ces réseaux se chevauchent ou utilisent des bandes similaires. Par conséquent, les différents réseaux d’exploitation agricole interfèrent les uns avec les autres dans la même exploitation. La répétition de la transmission des données et le routage peuvent donc être utilisés pour atténuer ce problème, cela épuise les ressources de calcul et d’énergie du réseau de capteurs pour atténuer les problèmes d’interférence et de transfert inefficace des données. Il en résulte donc un problème d’interférence dans le transfert des données du réseau et une gestion et une utilisation inefficaces des ressources.

Les solutions et protocoles proposés pour l’optimisation des ressources de fonctionnement du réseau et du transfert de données permettront (i) de réduire la quantité de ressources de réseau consommées pendant les opérations, (ii) de réduire les frais généraux du réseau grâce à des protocoles peu complexes et au fonctionnement du backend, et (iii) d’améliorer le fonctionnement en temps réel grâce à un routage efficace et à la gestion des données de transfert.

Les différents impacts du projet sont les suivants :

• Impact sur le réseau agricole : la solution d’optimisation de l’exploitation du réseau proposée améliorera l’exploitation du réseau en temps réel, la qualité du transfert de données et réduira les coûts d’exploitation des réseaux de communication PA intelligents
• Impacts sur l’industrie : les algorithmes développés seront mis à la disposition de l’industrie pour le développement de nouveaux réseaux intelligents de sonorisation en tenant compte des ressources de l’exploitation agricole et de l’impact sur le climat
• Impact sur le monde universitaire : les solutions proposées peuvent servir de base à d’autres améliorations de réseaux d’aires protégées et à la mise au point de nouvelles technologies / solutions.

Livrables : pendant et après l’exécution du projet POWER-PA, les résultats de la recherche consisteront en un accès libre (i) à des publications (revues / conférences), (ii) à des données et à des codes sources de protocole d’allocation de ressources de communication, et (iii) à des ressources en ligne (audio, vidéos et webinaires) sur l’AP et le projet POWER-PA.

[BIENVENUE Team] : Pourquoi avoir choisi de mettre en œuvre votre projet au laboratoire Lab-STICC, MEE, à l’IMT Atlantique ?

J’ai choisi de mener le projet POWER-PA à l’IMT Atlantique dans le département de génie mathématique et électrique (MEE) au sein du laboratoire de recherche en sciences et technologies de l’information et de la communication (Lab-STICC) en raison de la vaste ressource d’expertise et d’approches interdisciplinaires, de la recherche locale et internationale et de l’expérience de collaboration, ains que de la formation, de l’expertise et de l’expérience étendue de mon superviseur.

Merci Derek !