But du cours
Fournir aux élèves-ingénieurs la méthodologie et les outils de conception nécessaires pour mener un projet IoT du cahier des charges au prototype déployable sur le terrain. Ce cours allie apports méthodologiques (CM), études de cas et dimensionnement (TD), et mise en pratique sur un projet de conception complet.
Acquis d'apprentissage visés
- Appliquer les paradigmes de programmation et communication spécifiques à l’embarqué et à l’IoT
- Évaluer le coût d’un projet et la viabilité économique d’une solution
- Évaluer l’impact environnemental d’une solution
- Piloter un projet dans le respect des contraintes coût, délai et qualité
Prérequis
- IOT701 : Systèmes Embarqués et Temps Réel
- IOT706 : Analyse de données pour l’IOT
- IOT601 : Prototypage (S6)
Programme
- CM — Méthodologie de conception IoT (4h)
- Cycle de conception d’un produit IoT : idéation, spécification, prototypage, validation, industrialisation
- Architecture système de bout en bout : noeud capteur, passerelle, réseau, plateforme cloud/edge, application
- Choix d’architecture : edge vs fog vs cloud — critères de décision (latence, bande passante, autonomie, coût)
- Du breadboard au PCB : principes de conception matérielle pour la production (choix de composants, BOM, DFM)
- Réglementation et certification : marquage CE, directives RED/RoHS/WEEE, bandes ISM, homologation radio
- Sécurité IoT par conception : secure boot, OTA sécurisé, gestion des clés, threat modeling (STRIDE, PASTA)
- Passage à l’échelle : gestion de flotte, provisioning, monitoring, mise à jour à distance (FOTA/SOTA)
- Éco-conception : analyse du cycle de vie (ACV), sobriété numérique, estimation des coûts (BOM, NRE, TCO)
- TD — Études de cas et dimensionnement (12h)
- TD1 (3h) : Analyse d’architecture — Décortiquer un produit IoT commercial : identifier les briques matérielles et logicielles, évaluer les choix techniques et les compromis
- TD2 (3h) : Budget énergétique — Dimensionner l’alimentation d’un noeud capteur (profil de consommation, duty cycle, energy harvesting), estimer l’autonomie et proposer des optimisations
- TD3 (3h) : Robustesse et sécurité — Réaliser un threat model (STRIDE, PASTA) sur une architecture IoT, définir les contre-mesures (secure boot, chiffrement, OTA), évaluer la robustesse terrain (IP, température, MTBF)
- TD4 (3h) : Chiffrage et éco-conception — Construire un BOM, estimer le coût unitaire et le TCO à différentes échelles, réaliser une analyse simplifiée du cycle de vie (ACV), argumenter les choix de composants
- Projet de conception (20h + 10h autonomie)
- Par équipes de 3-4 étudiants, mener un projet de conception IoT complet sur un sujet imposé ou proposé
- Livrables attendus :
- Cahier des charges fonctionnel et technique
- Dossier d’architecture (schéma système, choix matériels/logiciels justifiés)
- Budget énergétique et estimation d’autonomie
- Analyse de sécurité (threat model) et plan de mitigation
- Chiffrage (BOM, coût unitaire, TCO) et analyse d’éco-conception
- Prototype fonctionnel (proof of concept)
- Soutenance de projet
Modalités d'évaluation
Contrôle continu : devoirs sur table, présentation orales, études de cas.
Bibliographie
Olivier Hersent, David Boswarthick, Omar Elloumi — The Internet of Things: Key Applications and Protocols — Wiley, 2012 Jan Holler et al. — From Machine-to-Machine to the Internet of Things — Academic Press, 2014 Perry Lea — IoT and Edge Computing for Architects — Packt, 2020 Documentation Espressif — ESP-IDF Programming Guide — docs.espressif.com
Supports
Diaporamas, études de cas industriels, retours d'expérience terrain.