Sujet de stage Master 2 / Bac+5
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Lieu du stage:
Radio astronomie et technologies radar. Dans le domaine de la radioastronomie, le projet international SKA (Square Kilometre Array) dominera l’avenir pendant plusieurs décennies. SKAO, le SKA Observatory, est le plus grand projet de radio astronomie aujourd’hui en construction (depuis Juillet 2021). Alors que la France rejoint officiellement les membres de SKAO, pilotant la construction du radiotélescope et de l’infrastructure associée, les équipes de l’Observatoire de Paris (OP) sont amenées à jouer un rôle majeur dans la phase de co-design et l’accompagnement de la construction du système SDP (Science Data Processor).
Thales LAS est leader mondial pour la fourniture de systèmes radars pour le contrôle aérien civil, et conçoit des radars civils depuis plus de trente ans. L’architecture de traitement numérique de ces systèmes est conçue sur le site Limours (Essonne), qui réunit des équipes de conception et développement de calculateurs, des experts en développement logiciel, dans le domaine de la programmation temps-réel, du traitement de signal et de l’algorithmique radar.
Le système SDP du SKA Observatory et la technologie radar de Thales LAS sont deux exemples d’applications nécessitant la mise en oeuvre d’une chaîne d’acquisition de signal très haut débit (jusqu'à 10Tb/s en continu pour SDP, 10To/s pour les radars), avec par ailleurs de strictes contraintes de faible latence. L’observatoire de Paris OP et Thales LAS ont donc initié premiers travaux sur l’axe «chaîne d’acquisition très haut débit – Terabit – et traitement de signal massivement multi-hypothèses», dans le même contexte dual du traitement de données des radio-télescopes et des radars de nouvelle génération.
Ordonnancement de chaînes de communication en radio logicielle. L'équipe STORM, commune entre le centre Inria et le laboratoire LaBRI de l’université de Bordeaux, développe le logiciel AFF3CT, pour l’exécution optimisée de chaines de communication numériques. Ce logiciel est actuellement utilisé pour le développement, la validation et l’exploitation de codes correcteurs d’erreurs, utilisés notamment dans les communications sans fil comme la téléphonie 5G. Le rôle d’AFF3CT est notamment de répartir les calculs de ces chaines de communication sur des processeurs multicoeurs, afin de bénéficier du parallélisme matériel. Cette répartition repose sur l’utilisation de techniques de pipeline, dont l’enjeu est la constitution et le placement des étages sur l’architecture de calcul considérée pour maximiser le débit observé.
Les chaines de communication numériques présentent de nombreuses similitudes avec les chaines de traitement de signaux mises en oeuvre par l’OP et Thales LAS. L’objectif principal est donc:
d'étudier la possibilité de faire gérer l’exécution de ces chaines de traitement par le logiciel AFF3CT (dans le cadre du stage, on se focalisera sur une chaine de traitement du SKA);
d’expérimenter diverses politiques d’ordonnancement afin d’optimiser l’utilisation par ces chaines du parallélisme matériel disponible.
En fonction des résultats d’expérience, des opportunités et des affinités, l'étude sera alors approfondie selon diverses pistes envisageables, par exemple par une exploration du point de vue des ressources matérielles — dont l’utilisation de plateformes de calcul hétérogènes équipées d’accélérateurs — ou par la considération de scénarios de difficulté croissante — tels que l’ordonnancement de multiples chaînes de traitement concurrentes, ou l’ordonnancement de chaînes évolutives.
Ces travaux pourront donner lieu à une poursuite en doctorat à l’Observatoire de Paris en collaboration avec Thales LAS.
Thales Land and Air Systems: https://www.thalesgroup.com/fr/aeronautique
Observatoire de Paris: https://www.observatoiredeparis.psl.eu
SKAO: https://www.skao.int
Équipe STORM: https://team.inria.fr/storm/
Logiciel AFF3CT: https://aff3ct.github.io