Chaire de recherche du Canada

ChairederechercheduCanada
OptiquedanslesTechnologiesdel'informationetdelacommunication
HabibHamam
Mission:Lestechnologiesdel’informationetdelacommunication(TIC)présententundomainestratégiquepourle
Canada.Enoutre,cestechnologiess’insèrenttotalementdanslesgrappesprioritairesdéfiniesdansleprogramme
d'innovationduNouveau‐BrunswicketparlaFondationdel’innovationduNouveau‐Brunswick,àsavoirlafabricationde
pointe,lesindustriesdusavoir,lessciencesdelavieetlesressourcesnaturellesàvaleurajoutée.Eneffet,lesTIC
présententl’axedanslagrappedesindustriesdusavoiret,àtraverslesapplicationssurtoutensantéetenéducation,
touchentpleinementlagrappedessciencesdelavie.Enharmonieaveclesorientationsstratégiques,éducativeset
économiquesduCanadaetdelaprovince,lesTIContétédéclaréesofficiellementparlesénatacadémiquede
l’UniversitédeMonctoncommeuncréneauderechercheprioritairepourl’université.
Lerôledel’optiquedanslesTICsemanifesteàmaintségardsdanslachaire.Eneffet,cettedernièrevientseplacerau
noyaudececréneaupourcanaliserlesactivitésderechercheexistantesenTICàl’UniversitédeMonctonense
focalisantsurlestechnologiesrécentesetleurmariage.Unintérêtparticulierseraportéàl’associationdelarapidité
aveclamobilitédelacommunication.Pourcefaire,lemariageentrelestechnologiesdel’optiqueetdusans‐filsera
exploréenprofondeur.Outrelescommunications,l’optiquesemanifesteégalementauniveaudestechnologies
avancéesdelagestiondel’information.Parmilesprojetsintégrateursqu’aplanifiéslachaire,ontrouveles
appartementsintelligentsassistantlespopulationsàbesoinsspéciaux,oùlesréseauxdecapteursoptiquesetlagestion
del’informationassociéesontd’unintérêtcentral.Ceprojetstratégiqueabondepleinementdansunedespriorités
nationalesenrechercheetdéveloppement.Celle‐cidécouledelanécessitédedévelopperdestechnologiespermettant
demenerunevieautonome,comptetenuduvieillissementdelapopulationduCanadaetdel’engagementdupaysà
aiderlespersonnesâgéesouhandicapéesàaméliorerleurqualitédevie.
Objectifs:larechercheproposéeconsidèrel’optique,etl’ondeélectromagnétiqueengénéral,commeunmoyen
puissantpourlestechnologiesdel’informationetdelacommunication.L’objectifprincipalestdebénéficierdes
technologiesnouvellesbaséessurl’onde(RFID,capteursplusperformants,...)etdesavancéesenrechercheet
développementenTIC(réseauxmobilesadhoc,RFoverFiber,réseauxd’antennesintelligentes,structurespériodiques,
...)pourproposerdesnouveauxcomposants,systèmesetprocédésutilisantl’ondepourassurerd’unefaçonadéquatela
transmission(couverturedesnœuds,...),letraitement(cryptage,compression,filtrage,...)etl’utilisation
(déclanchementdesévènements,...)désirésdel’informationainsiquedesqualitéstellesquelarentabilitéetla
souplesse.L’objectifprincipalétanttrèsvaste,nousnouslimitons1)auxsystèmesfaisantintervenirl’ondecomme
élémentsprincipal,2)l’emploidescapteurset3)lanécessitéd’effortlogicielréduit(middlewareetsoftware,lecas
échéantnousutiliseronsdessolutionsexistantes).Lesqualitésderentabilité,sécuritéetsouplessesontparmiles
contraintesàrespecter.Encontinuitéaveccetobjectifprincipaletlesobjectifsinitiaux,nouscontinueronsàviser
l’utilisationdesTICenéducation.
Rôleàl’UniversitédeMoncton:estdejouerlerôledunoyaudanslecréneauderechercheprioritaireintitulé«
Technologiesdel’informationetdelacommunication(TIC)».Ellesefocalisesurtoutsurlestroisthèmessuivants:
 systèmesdetélécommunicationsetd’identification,
 l’interactionpersonnes‐systèmeset
 Gestionettraitementdel’information.
Lesobjectifsprojetéssont:
 Rayonnementnationaletinternationaldanslestroisthèmes,
 Atteindreleniveaudechefdefildanscertainssous‐domainesetenparticulierensystèmesd’auto‐imagerieet
d’identificationradiofréquencesainsiqu’enéducationbaséesurlesTIC,

 Êtrereconnuetsollicitépardessociétéssavantespourassumerdesresponsabilités(éditionderevue,tutoriaux,
...),
 Êtrereconnuetsollicitépourdesdirectivesetconseilsd’expertetpourl’opiniondespécialistedanscertains
sous‐domainesdel’optiqueetdesTIC,
 BâtiruneinfrastructuresolideetactualiséederechercheenTIC,
 FormeruneéquipederechercheenTICsolidereconnueàl’échelleinternationale,
 Rendreserviceàl’humanité(histoire,...)àtraverslarecherche,,
 Tisserunlienaveclesentreprisesdelarégionetlancerdesprojetsindustriels
Méthodologie:Nousavonsfaitdeschoixstratégiquesquisemanifestentàseptniveaux:
2.3.1.Composantsetsous‐systèmes:Noustravaillonsàlafoisauxniveauxsystèmeetcomposant.Pourlescomposants
vulesmoyensdisponiblesàl’UniversitédeMoncton,noustravailleronssurlescomposantsàfibreoptique(composants
surfibresoptiquesstandards,composantssurnouvellesgénérationsdefibres‐cristauxphotoniques,...‐
microstructures,...)pourassurerlesfonctionnalitésdésirées(filtrage,compensationdeladispersion,...).Pourcefaire,
nouscollaboronsavecplusieurspartenairesàl’échelledel’UniversitédeMoncton(Facultédessciences,...),àl’échelle
nationale(Uni.deQuébecàTrois‐Rivières,...)etàl’échelleinternationale(UniversitédeRouen,...).Pourréaliserdes
composantsàbasedefibresoptiquesoffrantdescomportementsoptiquesintéressantspourdesapplicationstélécoms
notamment,nousmodifionsàl’échellemicrométriquecertainescaractéristiquesphysiquesdelafibrepardesattaques
latéralesavecunlaserdepuissanceet/ouunesourced'arcélectrique(Fig.1).Cecinouspermetderéaliserdesfonctions
optiquesclefssurtoutpourlesréseauxdetélécommunicationsàhautdébit,tellesquelefiltragehautementsélectifde
longueursd’onde.Noussommesparticulièrementintéressésauxfibresàcristauxphotoniques.
Figure1:Réalisationdecomposantsdefibresoptiquesdenouvellesgénérations.
Pourlecôtésans‐fil,nousnousfocaliseronssurlaconceptiondessous‐systèmesdecontrôleetgestionutilisantdes
microcontrôleursbranchésàdesémetteurs/récepteurssans‐fils(ZigBee,...).Nousviseronsdanslamesuredupossible
dessous‐systèmesgénériquesetparamétrables,quifonctionnentpourplusieurscapteursetsituations.
2.3.2.Systèmes:Nousconsidéronslesdeuxtechnologiesfibreetsans‐filmaistoutennouslimitantauxprojets
disponiblesetànotrecapacitéfinancièremodeste.Ilsetrouvequenousnousarrêtonsaustadedessimulationsdans
certainscas.LesystèmedelaFigure2estparmilessystèmesoptiquesquenousavonscommencéàélaborerdansle
cadred’unprojettuniso‐canadien.Eneffet,lesconversionsoptoélectroniques(del’optiqueàl’électroniqueetvice‐
versa)constituentactuellementungoulotd'étranglementdanslesréseauxdetransportàhautdébit.Lacommutation
toutoptiqueconstitueunélémentclefpourletraitementdusignaloptiquedanslesfuturssystèmesdecommunication.
L'enjeuaujourd'huiestdoncdepouvoirréaliserdesfonctionsoptiquesbiendéfinies,tellesqueleretardementoula
mémorisationd’unsignal,enutilisantdescomposantsàbasedefibresoptiques.L'idéeconsisteàaffecterà
emprisonnerlesignalentredescomposantsdefibresoptiquespuislelibéreraumomentvoulu.

Figure2:Systèmeàbasedecomposantsdefibresoptiquesutilisantuneboucleenping‐pong.
Lesignalseradoncretardépendantlapériodequ’onveut.Ceciesttrèsutilelorsqu’onveutéviterlescongestionsdans
leréseaud’Internet.Encontinuitéavecceprojet,nousabordonsunautreprojet,initiédanslecadreducréneauTIC,qui
consisteenl’analysedutraficélectroniquedel’Internetetledéveloppementd’outilsyassocié.Ils’agitdecollecterdu
traficetfairel’analysedesesdonnéesafinconnaîtreleurscaractéristiques.Puis,unmodèlereprésentantcetraficsera
mathématiquementdécrit.Essentiellementondistinguetroiscomposantesdutrafic;desdonnéesgénérales(courriels,
furetageduWeb,transfertdesfichiers,etc.),desimagesvidéo(télévision,vidéoàlacarte,etc.),etduson(téléphonie
utilisantleprotocoled’Internet).Lemodèledécritserautilisécommeunebasepourlaconceptionetl’implémentation
d’outilsquipermettentauxadministrateursderéseauxdecommunicationsdelesgérerefficacement.
Noustravaillonssurdessystèmessans‐filincluantdescapteursetsatisfontlescontraintesidentifiéesdanslesdifférents
projets.Parexemple,l’unedessolutionsproposéespourAtlanticCooppourlesystèmedesupervisionduvolumede
carburantestillustréedanslaFigure3.Leréseausans‐fillocalpeutêtreunréseauZigBeeMesh.
Figure3:Systèmedesupervisionduvolumeducarburantdansdesréservoirsdistants.

2.3.3.Solutionquasi‐génériqueetparamétrable:Vuqueladiversitédesapplications,besoinsetcapteurs,ettelque
mentionnéen2.3.1,lessystèmesetsous‐systèmesàdévelopperdoiventêtre,dansleslimitesdupossible,génériqueset
paramétrables.Parmilessolutionsenvisagéesestd’ordonnerlesdonnéescaptéesselonunformatappropriéànos
solutionsexistantes.Pourparamétrerlasolution,nousavonspenséàpassertoujoursparunfichierd’étiquetagetelque
lesfichiersXML.Cecipermetderendretoutelesopérationsaisées,quecesoitlesopérationsfinalesouintermédiaires
(parexempleafficherlesdonnéessurunLCDpourvoirs’ilyaerreur).
2.3.4.Interface:Lesinterfacesprésententunaspectclefsurtoutensystèmesdecommunication.Parmilesdéfisde
recherchequenousavonsattaquésavecl’équipedeShippaganestlaformalisationettraitementdudialogueoral
Homme‐Machinecoopératifdanslesplateformesmultimédiadédiéesaucommerceélectronique.Lebutestd’intégrer
unmodèledegestionetdecontrôledesdialoguesdansl’interactionverbaleaveclamachine.Cemodèledevraintégrer
etformaliserdesfonctionnalités,tellesquelapré‐détection,l’identificationetlarectification,maisaussideprévention
etderécupérationdeserreurs.Deslimitessontnotéesdanslessystèmesactuelsparrapportàlatropgranderestriction
etdépendanceauxtâches.Ceslimitesreprésententaujourd’huidesdifficultésconceptuellesidentifiéescommeles
principauxverroustechnologiquespourlanouvellegénérationd’interfacesvocales.Àtraversceprojetunmodèlede
dialogueréduisantladépendanceauxtâchesetauxapplicationsestproposé.Ilintégreralapossibilitédenégociation‐
récupération.Cemodèleseraàlafoiscognitifetformel,exploitabledansdesapplicationsdecommerceélectronique.
Nousexamineronslamanièredontunsystèmededialoguepeutgérer,exploiter,identifierpuisformaliserl'implicite
danscetypedecommunicationd’affaires,afind’accroîtreàlafoisl’accessibilitéetlescapacitésdecompréhensiondela
machine.Nousétendronslesfacultésmultimodalesviaundialogueformelauxsolutionslogiciellesquenousavons
développées.Grâceauproduitvisé,lesclientsfinauxdevraientpouvoirtransmettredesdonnéesparlebiaisde
plusieursmodalités.Laplateformesechargeenretourdesynthétiserlaréponseadéquatedansleformatadéquat:
audio,pleintexte,vidéo/ougraphique.Cesmodespeuventêtrecoupléslesunsauxautres,maiségalementutilisés
indépendamment.Lesapplicationsenvisageablessontfortementgénératricesdevaleur.
2.3.5.Miseàjourfacile:Pournedonnerqu’unexemple,lesmicrocontrôleurs,cespetitsprocesseurscoûtantquelques
dollarsoumêmeunefractiondedollar,sontutilisablesdansbeaucoupd’applications,telsquelessystèmesdecontrol
etlessystèmesdetélécommunications.Laprogrammationdemicrocontrôleurssefaitgénéralementcommesuit.On
utiliseuneinterfacedeprogrammation,telqueAVRStudio,pourconcevoirdesprogrammesdeniveauélevé.Ongénère
lefichier.hexetàtraversleprogrammeur(parexempleAVRISPmkIIbranchéauportparallèle)etonchargece
programmedanslemicrocontrôleur.Cederniernedoitpasêtreconnectéàunautrecircuit.Pourmettreàjourun
programmeurmontésurunsystème,ilfautgénéralementarrêterlesystème,démonterlemicrocontrôleur,lebrancher
auprogrammeurpuislechargerdenouveau.Ceciesttrèsagaçantetparfoisimpossibleàfaire.Parfois,le
microcontrôleurn’estpasaccessiblepourêtredémonté.Eneffet,1)Ilpeutêtreloin,ausous‐sol,auplafond,dansun
boitier,desélémentssensiblessontautourdelui,pourledémonterilfautdémonterbeaucoupd’autrespièces,etc.2)Il
peutêtresoudécarrément.3)L’ingénieuroùletechnicienpeutnepasêtresurplacepourfairelesmanipulationsdela
miseàjour.Parcontre,cetingénieuroùtechniciendésirelefaireàdistanceparInternetàtraversuneapplication
dédiéeouenvoyerlenouveaufichier.hexparcourrieletdemanderàunesecrétaired’appuyersurunbouton«
soumettre»pourlechargerdanslemicrocontrôleur.C’étaitunexemple(microcontrôleur)desituationoùlamiseàjour
esttrèscontraignante.Vuquelamiseàjourestunélémentessentielenrechercheetdéveloppementetsurtout
lorsqu’ils’agitd’applications,debesoinsetdecapteursvariés.Entreautres,nousavonspenséàlaprogrammationà
distancedenosmicroprocesseurs.Onprévoitécrireunprogrammesousformed’unchargeurd’amorçagequipermetde
chargerunnouveauprogrammedanslamémoiredumicroprocesseursansavoiràledémonter.Cechargeurd’amorçage
seraécritunefoispourtoutesurlemicrocontrôleuràl’aided’unprogrammeurconventionnel.Unefoisfait,ce
programmeurn’estplusnécessaire.Pourlaprogrammationàdistanceonutiliseradesmodulesd’émissionetde
réceptionsansfilpourenvoyerlenouveauprogramme.Dansnosprojets,nousavonsdécidéquelamiseàjourfasse
partiedesdéfisdelaconceptiondusystèmefinal.
2.3.6.Recherchefondamentale:Lesprojetsréelssoulèventégalementdesdéfisderecherchedenaturefondamentale.
Vuqueletitulairedechaireaunelargeexpériencedanslarecherchefondamentale,cesdéfisnesontpasmisdecôté.
Lamajoritédesétudiantsgraduésdutitulairedechairesontinscritsailleursetsontdirigésàdistance,aumoinspour
unebonnepartiedeleurstravauxdethèse.Certainsterminentleurthèseenétantdistants(pourdesraisonsfamiliales
etautresquisemanifestentencoursderoute).Larecherchefondamentaleconvientleplusàcesétudiantscarilssont

incapablesd’êtreparmilesgroupesquiinteragissentaveclesindustrielsentravaillantsurdesprojetspratiques.Le
titulairedechairecontinuerasestravauxfondamentauxsurladiffraction,lesstructurespériodiquesetsurl’auto
imagerieenparticulier.
2.3.7.Travailparéquipes:Diviserletravailenéquipesestunchoixstratégiquevuquel’UniversitédeMonctonest
répartiesurtroiscampus,quelecréneaudeTICregroupelestroiscampusetquelachairedèssondémarrageaœuvré
danslamaximisationlasynergielasynergieafindefortifierlespartenariatsàl’interneetàl’externedel’universitéet
faireavancerlesconnaissancesetlestechnologiesdansledomainedel’informationetdelacommunication.Decefait,
ilyauneenpermanenceaumoinsuneéquipeàShippaganquitravailledanslecadredelachaire.L’unedes
chercheurespostdoctoralesettroisétudiantsgraduésdutitulairedechaireontétéinstallésaucampusdeShippagan,
souslacodirectiondeProf.Selouani.
Équipe:
1professeurtitulaire(titulairedechaire)
1professeurtitulaire(CampusdeShippagan)
1professeurassocié(CNRC‐NRC)
2chercheurspostdoctoraux
9doctorants(Trois‐Rivières,Sherbrooke,Montréal,France,...)
Note:Malgréqu’iln’yaitpasdeprogrammededoctoratniensciencesnieningénierieàl’UniversitédeMoncton
11étudiantsdemaîtrise
Touslestroisprofesseurssonttitulairesd’aumoinsunesubventionCRNSGchacun.
Projets:
Projet1:Implémentationdecollecteursdedonnéessans‐fil
 Thèmes:Systèmesdetélécommunications,Gestionettraitementdel’informationetInteraction
Personnes‐Systèmes
 Objectifs:
o Profiterdelatechnologiesans‐filpourimplémenterdescollecteursdedonnéesàdistance
o Produiredessolutionsgénériques
Projet2:Afficheurssans‐filprogrammables
 Thèmes:Systèmesdetélécommunications,Gestionettraitementdel’informationetInteraction
Personnes‐Systèmes
 Objectifs:
o Profiterdelatechnologiesans‐filpourprogrammerdesafficheursàdistance
o Produiredessolutionsgénériques
Projet3:Effetdel’interférencedansdesdisciplinesetsituationsvariées
 Thèmes:Systèmesdetélécommunications
 Objectifs:
o Proposeruneinterprétationrigoureusedel’interférencedansdesdisciplinesvariées
o Proposerunformalismeassezrigoureuxpourdessituationsvariées(cascaded’éléments,...)
 Domainesciblées:
o optique,électromagnétique,radiofréquences,acoustique,ultrason,mécaniquedesfluides,
interactionélectron‐matière,diffusionmagnétique,diffusionnucléaire
Projet4:FormalisationettraitementdudialogueoralHomme‐Machinecoopératifdanslesplateformesmultimédia
dédiéesaucommerceélectronique.
 Thèmes:Gestionettraitementdel’informationetInteractionPersonnes‐Systèmes
 Objectifs:
o Proposerunesolutionpourlesnégociationsenligne.Lemarchandpeutêtrevirtuel,