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Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic
Laboratoire de Conception et d'Intégrationdes Systèmes (LCIS - Valence)
Gilles FRITZVincent BEROULLE
Oum-El-Kheir AKTOUF
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LCIS G. FRITZ 2
Introduction
2004/2009 : Grenoble-INP – ESISAR Electronique, Informatique et Système
Informatique des Systèmes Embarqués
2008/2009 : Master 2R Micro et Nano Electronique
1er année de thèse Sûreté de fonctionnement des systèmes RFID Allocation recherche ministérielle de l'ED EEATS de
Grenoble
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LCIS G. FRITZ 3
Plan
Présentation du LCIS Sûreté de fonctionnement des systèmes RFID Simulation d'un système RFID HF Conclusion
![Page 4: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/4.jpg)
LCIS G. FRITZ 4
Plan
Présentation du LCIS Sûreté de fonctionnement des systèmes RFID Simulation d'un système RFID HF Conclusion
![Page 5: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/5.jpg)
LCIS G. FRITZ 5
Présentation du LCIS
Laboratoire de Conception et d'Intégration des Systèmes 4 groupes de recherche
Systèmes complexes coopérants (COSY) Modélisation, analyse et commande des sytèmes
dynamique (MACSY) Systèmes optoélectroniques et radiofréquence
(ORSYS) Conception et test des systèmes embarqués
(CTSYS)
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LCIS G. FRITZ 6
Présentation de CTSYS
Test et validation de conception des systèmes matériels Sûreté de fonctionnement des systèmes RFID
Testabilité et test des systèmes logiciels critiques
Diagnostic en ligne dans les systèmes embarqués
![Page 7: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/7.jpg)
LCIS G. FRITZ 7
Plan
Présentation du LCIS Sûreté de fonctionnement des systèmes
RFID Simulation d'un système RFID HF Conclusion
![Page 8: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/8.jpg)
LCIS G. FRITZ 8
Plan
Présentation du LCIS Sûreté de fonctionnement des systèmes
RFID Simulation d'un système RFID HF Conclusion
![Page 9: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/9.jpg)
LCIS G. FRITZ 9
Concept et applications Identifier un objet par radiofréquence Sans contact ni vision directe
Sûreté de fonctionnement des systèmes RFID
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LCIS G. FRITZ 10
Sûreté de fonctionnement des systèmes RFID
Deux composants matériels principaux Transpondeur, étiquette ou plus souvent tag Interrogateur, base station ou lecteur
![Page 11: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/11.jpg)
LCIS G. FRITZ 11
Sûreté de fonctionnement des systèmes RFID
Middleware
Lecteurs Lecteurs Lecteurs...............
TAG TAGTAG
TAG
TAG
TAG
TAGTAG
TAG
TAG
TAG
...............RF RFRF RFRF
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LCIS G. FRITZ 12
Sûreté de fonctionnement des systèmes RFID
Intergiciel ou Middleware Lien entre les couches basses logicielles et
l'application Abstraction matérielle Gestion des lecteurs Filtrage Base de données
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LCIS G. FRITZ 13
Sûreté de fonctionnement des systèmes RFID
Beaucoup d'études sur la sécurité-confidentialité
Peu sur la fiabilité, la disponibilité
![Page 14: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/14.jpg)
LCIS G. FRITZ 14
Pourquoi un simulateur?
Automatiser l'analyse des dysfonctionnements Formaliser le modèle Faciliter l'observation des dysfonctionnements
locaux sur le système complet
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LCIS G. FRITZ 15
Simulateur RFID
RIFIDI (HF,UHF) [ Pramari ] Fosstrak (UHF) [ Auto-ID Labs ] RFIDSim (UHF) [ MIT ] « Flexible simulation and prototyping for rfid
designs » (HF, UHF) [ Vienna University of Technology ]
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LCIS G. FRITZ 16
Simulateur RFID
Simulation du protocole de communication lecteur/tag
Simulation fonctionnelle Simulation HF et/ou UHF Simulation des signaux analogiques Simulation des composants numériques
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LCIS G. FRITZ 17
Simulateur RFID
Simulateurs existants inadéquats Pas de simulation de la partie analogique et
numérique en même temps Pas d'injection de fautes Non interfaçable avec un middleware
![Page 18: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/18.jpg)
LCIS G. FRITZ 18
Plan
Présentation du LCIS Sûreté de fonctionnement des systèmes RFID Simulation d'un système RFID HF Conclusion
![Page 19: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/19.jpg)
LCIS G. FRITZ 19
Démarche
Spécification fonctionnelle des différents composants [ norme ISO-15693 ]
Analyse des modes de défaillances Développement d'un simulateur
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LCIS G. FRITZ 20
Démarche
Spécification fonctionnelle des différents composants [ norme ISO-15693 ]
Analyse des modes de défaillances Développement d'un simulateur
![Page 21: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/21.jpg)
LCIS G. FRITZ 21
Spécification fonctionnelle des différents composants
AlimentationGestion des
données ProgrammabilitéDistance de
communication
Actif
Passif
Semipassif
Circuitsintégrés
EEPROM
Micro-contrôleur
ASIC
Sanspuce
Lecture seule
Écriture uniqueLecture multiple
Lecture Écriture
CourteDistance
Longuedistance
Tag
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LCIS G. FRITZ 22
Spécification fonctionnelle des différents composants
AlimentationGestion des
données ProgrammabilitéDistance de
communication
Actif
Passif
Semipassif
Circuitsintégrés
EEPROM
Micro-contrôleur
ASIC
Sanspuce
Lecture seule
Écriture uniqueLecture multiple
Lecture Écriture
CourteDistance
Longuedistance
Tag
![Page 23: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/23.jpg)
LCIS G. FRITZ 23
Spécification fonctionnelle des différents composants
Tag
Antenne
Démod
Mod
Alim
Contrôle/Logique
Mémoire
CRC
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LCIS G. FRITZ 24
Spécification fonctionnelle des différents composants
Lien RF Permet
d'alimenter le tag lorsqu'il est passif d'échanger des informations
Dépend de la fréquence de fonctionnement
![Page 25: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/25.jpg)
LCIS G. FRITZ 25
Spécification fonctionnelle des différents composants
Lien RF HF
13,56MHz Longueur d'onde < distance tag-lecteur Fonctionnement similaire à un transformateur Le tag répond en changeant de charge
![Page 26: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/26.jpg)
LCIS G. FRITZ 26
Spécification fonctionnelle des différents composants
Lien RF HF
Lecteur
Tag
Lecteur Tag
![Page 27: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/27.jpg)
LCIS G. FRITZ 27
Spécification fonctionnelle des différents composants
Lien RF Collision
Plusieurs tags ou lecteurs émettent en même temps Rend le transfert d'informations impossible Mise en place de protocoles anti-collisions
![Page 28: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/28.jpg)
LCIS G. FRITZ 28
Spécification fonctionnelle des différents composants
Lien RF Collision
Cas d'étude : Frame Slotted Aloha Algorithme probabiliste Discrimination des tags par leur ID
![Page 29: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/29.jpg)
LCIS G. FRITZ 29
Spécification fonctionnelle des différents composants
Lien RF Collision
Exemple de protocole : Frame Slotted Aloha
Tag 1
Tag 2
Tag 3
Lecteur
11
22
31
Frame 1 Frame 2
11
31
11
22
31
![Page 30: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/30.jpg)
LCIS G. FRITZ 30
Spécification fonctionnelle des différents composants
Lecteur Même démarche que pour le tag : analyse des
composants standards d'un lecteur
![Page 31: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/31.jpg)
LCIS G. FRITZ 31
Spécification fonctionnelle des différents composants
LecteurAntenne
Antenne
ModDémod
GestionAntennes µC
LiaisonStation
analogique numérique
![Page 32: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/32.jpg)
LCIS G. FRITZ 32
Démarche
Analyse des différents composants Analyse des modes de défaillances Développement d'un simulateur
![Page 33: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/33.jpg)
LCIS G. FRITZ 33
Analyse des dysfonctionnements
Pour chaque composant Identifier les dysfonctionnements possibles Impact sur le système
![Page 34: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/34.jpg)
LCIS G. FRITZ 34
Analyse des dysfonctionnements
Exemple : Mémoire ROM Tableau de blocs Blocs = n bits 1 action : lire un champ
![Page 35: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/35.jpg)
LCIS G. FRITZ 35
Analyse des dysfonctionnements
Exemple : Mémoire ROM Lecture fausse
Permanent Intermittent
Aucune lecture Permanent Intermittent
![Page 36: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/36.jpg)
LCIS G. FRITZ 36
Analyse des dysfonctionnements
Exemple : Mémoire ROM Lecture fausse :
1 bit faux 1 bloc faux 1 bloc juste mais pas le bon Tout faux
![Page 37: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/37.jpg)
LCIS G. FRITZ 37
Analyse des dysfonctionnements
Classification Logique Communication Gestion des données
![Page 38: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/38.jpg)
LCIS G. FRITZ 38
Démarche
Analyse des différents composants Analyse des modes de défaillances Développement d'un simulateur
![Page 39: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/39.jpg)
LCIS G. FRITZ 39
Conception du modèle
Choix des outils Java, C, C++, etc.
Permet de simuler le côté fonctionnel Ne permet pas de simuler les différents composants et leurs
interactions VHDL, VHDL-AMS
Permet de simuler les composants électroniques Permet de simuler les composants analogiques Impossible de simuler les parties logicielles
![Page 40: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/40.jpg)
LCIS G. FRITZ 40
Conception du modèle
Choix des outils SystemC
Co-design Permet de simuler des composants numériques Permet de simuler des composants logiciels Permettra de simuler des composants analogiques
(extension SystemC-AMS)
![Page 41: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/41.jpg)
LCIS G. FRITZ 41
Conception du modèle
Spécifications détaillées Découpage hiérarchique du modèle
3 composants principaux Tag Lecteur Couplage
Sous-composants Mémoire CRC Logique de contrôle ...
![Page 42: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/42.jpg)
LCIS G. FRITZ 42
Conception du modèle
Spécifications détaillées Pour chaque composant et sous-composant
Fonction Interactions avec les autres composants
Entrées Sorties
Scénarios de tests unitaires Scénarios de tests d'intégrations partielles Scénarios de tests d'intégration complète
![Page 43: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/43.jpg)
LCIS G. FRITZ 43
Conception du modèle
Spécifications détaillées Exemple : Couplage
![Page 44: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/44.jpg)
LCIS G. FRITZ 44
Conception du modèle
Spécifications détaillées Exemple : Couplage
Informations Données binaires brutes Modulation Codage bit Débit Start of frame End of frame
![Page 45: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/45.jpg)
LCIS G. FRITZ 45
Conception du modèle
Spécifications détaillées Exemple : Couplage
Fonctions Transmettre la puissance du lecteur vers le tag Transmettre les informations du lecteur vers le tag Transmettre les informations du tag vers le lecteur
![Page 46: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/46.jpg)
LCIS G. FRITZ 46
Conception du modèle
Spécifications détaillées Exemple : Couplage
Couplage
Inf_lecteur_tag_in
Inf_tag_lecteur_in
puissance_in
Inf_lecteur_tag_out
Inf_tag_lecteur_out
puissance_out
![Page 47: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/47.jpg)
LCIS G. FRITZ 47
Validation du modèle
Validation fonctionnelle Validation de certains signaux internes Scénario de validation
3 tags qui apparaissent et disparaissent en fonction du temps
2 tags avec début d'identifiant identique 1 lecteur effectuant une lecture toutes les ms
![Page 48: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/48.jpg)
LCIS G. FRITZ 48
Validation du modèle
Scénario de validation
0ms → 4,5ms
Tag 0x8BB
Lecteur
1000021 ns 1 tag détecté : 0x8BB2000021 ns 1 tag détecté : 0x8BB3000021 ns 1 tag détecté : 0x8BB4000021 ns 1 tag détecté : 0x8BB
![Page 49: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/49.jpg)
LCIS G. FRITZ 49
Validation du modèle
Scénario de validation
4,5ms → 6,5ms
Tag 0x8BB
Lecteur
Tag 0x143
1000021 ns 1 tag détecté : 0x8BB2000021 ns 1 tag détecté : 0x8BB3000021 ns 1 tag détecté : 0x8BB4000021 ns 1 tag détecté : 0x8BB5000021 ns Collision5000116 ns 1 tag détecté : 0x1435000335 ns 1 tag détecté : Ox8BB6000021 ns Collision6000116 ns 1 tag détecté : 0x1436000335 ns 1 tag détecté : Ox8BB
![Page 50: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/50.jpg)
LCIS G. FRITZ 50
Validation du modèle
Scénario de validation
6,5ms → 8,5ms
Tag 0x8BB
Lecteur
Tag 0x143Tag 0x643
5000335 ns 1 tag détecté : Ox8BB6000021 ns Collision6000116 ns 1 tag détecté : 0x1436000335 ns 1 tag détecté : Ox8BB7000021 ns Collision7000116 ns Collision7000335 ns 1 tag détecté : 0x8BB7000525 ns Collision7000963 ns 1 tag détecté : 0x1437001089 ns 1 tag détecté : 0x6438000021 ns Collision8000116 ns Collision8000335 ns 1 tag détecté : 0x8BB8000525 ns Collision8000963 ns 1 tag détecté : 0x1438001089 ns 1 tag détecté : 0x643
![Page 51: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/51.jpg)
LCIS G. FRITZ 51
Validation du modèle
Scénario de validation
8,5ms → 10ms
Lecteur
6000116 ns 1 tag détecté : 0x1436000335 ns 1 tag détecté : Ox8BB7000021 ns Collision7000116 ns Collision7000335 ns 1 tag détecté : 0x8BB7000525 ns Collision7000963 ns 1 tag détecté : 0x1437001089 ns 1 tag détecté : 0x6438000021 ns Collision8000116 ns Collision8000335 ns 1 tag détecté : 0x8BB8000525 ns Collision8000963 ns 1 tag détecté : 0x1438001089 ns 1 tag détecté : 0x6439000031 ns Pas de tag10000031 ns Pas de tag
![Page 52: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/52.jpg)
LCIS G. FRITZ 52
Validation du modèle
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LCIS G. FRITZ 53
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LCIS G. FRITZ 54
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LCIS G. FRITZ 55
Validation du modèle
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LCIS G. FRITZ 56
Validation du modèle
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LCIS G. FRITZ 57
Validation du modèle
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LCIS G. FRITZ 58
Validation du modèle
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LCIS G. FRITZ 59
Validation du modèle
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LCIS G. FRITZ 60
Validation du modèle
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LCIS G. FRITZ 61
Validation du modèle
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Fichier log
Messages envoyés et reçus par le lecteurCodage bits
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LCIS G. FRITZ 62
Validation du modèle
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Fichier log
Messages envoyés et reçus par le lecteurDébit
![Page 63: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/63.jpg)
LCIS G. FRITZ 63
Validation du modèle
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Fichier log
Messages envoyés et reçus par le lecteurModulation
![Page 64: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/64.jpg)
LCIS G. FRITZ 64
Validation du modèle
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Fichier log
Messages envoyés et reçus par le lecteurQualité
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LCIS G. FRITZ 65
Plan
Présentation du LCIS Sûreté de fonctionnement des systèmes RFID Simulation d'un système RFID HF Conclusion
![Page 66: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/66.jpg)
LCIS G. FRITZ 66
Conclusion
État d'avancement Analyse des différents composants Analyse des modes de défaillances Développement d'un simulateur
Développement du modèle Injection de fautes
![Page 67: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/67.jpg)
LCIS G. FRITZ 67
Conclusion
Étude de la RFID Composants Fonctionnement Dysfonctionnement
Développement d'un modèle RFID Co-design Simulation du système complet (10 000 lignes de
code)
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LCIS G. FRITZ 68
Conclusion
Perspectives Utiliser le modèle pour injecter des fautes Simuler des stratégies de sûreté de fonctionnement Interfacer avec un middleware
![Page 69: Modélisation de systèmes RFID en vue du test et du diagnostic](https://reader031.vdocuments.fr/reader031/viewer/2022020213/586e44231a28ab3a0c8c0266/html5/thumbnails/69.jpg)
LCIS G. FRITZ 69
Conclusion
Injection de faute Exemple : couplage
Transmission impossible de message Forte diminution de la puissance
Exemple : mémoire Bits faux Blocs illisibles
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LCIS G. FRITZ 70
Merci pour votre attention