Energy efficient software update mechanism for networked component-based IoT devices

Résumé

En raison de problèmes de sécurité et des exigences supplémentaires des utilisateurs, les logiciels des appareils IoT doivent être changés fréquemment pour améliorer les fonctionnalités existantes ou pour corriger les bogues. La mise à jour de logiciels est devenue une tâche intégrale des systèmes IoT afin de maintenir des opérations efficaces. Récemment, l’architecture du système logiciel commun des périphériques IoT avancés est basée sur des composants qui peuvent être mis à jour au moment de l’exécution. Dans de tels réseaux IoT, les appareils peuvent télécharger des composants mis à jour à partir de noeuds voisins, permettant ainsi un déploiement rapide des mises à jour. Dans ce contexte, la distribution des composants logiciels doit prendre en compte deux problèmes principaux: i) comment fournir des mises à jour de tous les périphériques de manière écoénergétique, et ii) comment déployer rapidement des mises à jour pour éviter de longues périodes d’inactivité du réseau. Dans ce mémoire, nous proposons un mécanisme qui planifie les mises à jour de tous les appareils d’un réseau de appareil IoT dans le but de minimiser la consommation d’énergie, en tenant compte de la contrainte du délai pour la mise à jour de l’ensemble du réseau. Contrairement aux études précédentes sur les mises à jour logicielles basées sur des composants IoT, qui traitent souvent de la manière dont un composant est remplacé dans le système d’exploitation, nous nous concentrons sur la distribution des composants dans le réseau et étudions le processus de mise à jour intervenu dans la mémoire flash d’un périphérique, dans lequel l’ordre de réécriture des composants dans la mémoire est déterminant pour la consommation d’énergie. Nous introduisons un nouveau modèle énergétique du processus de mise à jour à l’intérieur d’un appareil en nous concentrant sur l’opération de réécriture du memoire flash, qui consomme une quantité d’énergie importante dans le processus de mise à jour. Ensuite, nous formulons un modèle d’optimisation mathématique pour le problème de la planification des mises à jour écoénergétiques. En raison de la grande complexité du problème, nous proposons ensuite un algorithme appelé ESUS, qui se rapproche du ordonnancement optimal pour la mise à jour de tous les périphériques du réseau. Pour évaluer notre algorithme de planification, nous comparons les résultats d’ESUS aux solutions optimales données par un solveur mathématique. Les résultats de la simulation montrent l’efficacité de notre méthode qui est proche de la solution de planification optimale avec un temps d’exécution beaucoup plus court que celui du solveur.

Date	12 déc. 2019
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Kim Khoa Nguyen (Directeur(-trice)) & Mohamed Cheriet (Codirecteur(-trice))