Le Colosseum: le plus puissant émulateur de trafic électromagnétique au monde est opérationnel

Publié: 23 avril 2017 dans C4ISR et CMI, Electronique de défense, Informatique et IA, Non classé
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Encore un projet (de plus) porté par la (désormais trop) récurrente DARPA. Le Colosseum (Colisée en anglais) porte bien son nom : implanté dans le Maryland au sein du Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL), il s’agit d’un nouvel équipement qui vient d’être mis en service. Et effectivement, il est impressionnant.

Son objectif : constituer un environnement expérimental permettant de créer et d’étudier de nouveaux concepts pour la gestion de l’accès au spectre électromagnétique civil et militaire. Très concrètement, il s’agit d’une pièce de 6mx10m, remplie de racks de serveurs. Pas vraiment impressionnant, du moins sur le plan physique. Dans le monde virtuel, c’est autre chose.

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Car le Colosseum est capable d’émuler plusieurs dizaines de milliers d’interactions possibles entre des centaines de terminaux sans fils : radios civiles et militaires, objets communicants, téléphones portables… C’est comme si l’on se trouvait dans un environnement d’un km2, empli d’objets communiquant simultanément et interagissant. Pour être encore plus clair, le Colosseum fait « croire » à ces radios qu’elles sont immergées dans un environnement donné, fixé par l’utilisateur : centre urbain, théâtre d’opérations, centre commercial, forêt vierge ou désert… Et il peut simuler plus de 65000 interactions entre 256 terminaux connectés, chaque terminal opérant comme s’il disposait de 100MHz de bande passante. En tout, le Colosseum manipule donc 25GHz de bande passante. Chaque seconde (oui, seconde), le Colosseum gère 52 Teraoctets de données. Pas mal…

Le Colosseum est une pièce centrale d’un projet baptisé SC2 pour Spectrum Collaboration Challenge, une compétition visant à changer radicalement la manière dont les futurs systèmes de communication sont conçus.

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En l’occurrence, au lieu de pré-programmer ces futurs systèmes (comme cela est réalisé aujourd’hui dans la totalité des cas), le projet SC2 vise à développer des nouveaux systèmes de communication adaptatifs, capables d’apprendre en temps réel en fonction de l’environnement, de leur historique d’emploi, et des interactions avec les autres systèmes de communication.

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L’idée est d’utiliser des technologies d’intelligence artificielle pour optimiser la stratégie de communication en temps réel : exploiter les failles dans le spectre électromagnétique, établir des partages de spectre, mettre en place des stratégies collaboratives permettant d’assurer la continuité et l’efficacité des communications entre plusieurs radios ou objets connectés. Les critères pour ce réseau radio « intelligent » de nouvelle génération (donc les règles du challenge SC2) sont de développer :

  • Un réseau radio reconfigurable
  • Un réseau capable d’observer, d’analyser et de « comprendre » son environnement (en termes de spectre électromagnétique)
  • Un réseau capable de raisonnement : quelle action entreprendre pour garantir une bonne communication dans un environnement donné
  • Un réseau capable de contextualiser : utiliser de l’apprentissage pour surmonter des aléas et exploiter au mieux le spectre électromagnétique
  • Un réseau capable de collaborer en travaillant avec d’autres systèmes, même nouveaux.

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Pour émuler un environnement permettant de tester et d’entraîner cette intelligence artificielle, le Colosseum utilise 128 SDR (software defined radios ou radios logicielles). Ces radios sont couplées à 64 FPGAs (on va simplifier : des processeurs reconfigurables – image ci-dessous) permettant de moduler le comportement des radios logicielles pour reproduire les environnements électromagnétiques ciblés. Et tout cela dans un environnement de type cloud, permettant à plus de 30 équipes de recherche d’accéder au Colosseum (5 équipes en simultané), pour la compétition SC2.

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Dotée d’un prix de 2 millions de dollars pour l’équipe gagnante, la compétition durera 3 ans, et s’achèvera donc début 2020 après trois phases, la dernière devant départager les deux meilleures équipes. Il s’agit une fois de plus de l’illustration de la créativité de l’agence, qui a souvent recours à ce type de « grand challenge » pour trouver des solutions originales et efficaces à des défis capacitaires. Pour plus d’informations, le site SC2 est ouvert et accessible en ligne: http://spectrumcollaborationchallenge.com/

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