Brevet FR3052947A1 — publié le 20171222

La présente invention consiste en la création d'un Cloud personnel basé sur l'intégration du micro-serveur informatique dans un système lumineux d'éclairage à LEDs La fonction première d'un système d'éclairage à LEDs consiste à éclairer le jour et la nuit. La présente invention permet la création d'un Cloud personnel grâce à une infrastructure dans laquelle la puissance de calcul et le stockage sont gérés par des micro-serveurs intégrés dans des systèmes d'éclairage à LEDs auxquels le client se connecte via une liaison Internet sans fil sécurisée. L'ordinateur de bureau ou portable, le téléphone mobile, la tablette tactile et autres objets connectés deviennent des points d'accès pour exécuter des applications ou consulter des données qui sont hébergées sur les micro-serveurs. La présente invention permet également d'associer des fonctions supplémentaires, qui sont au minimum : la gestion de l'authentification et du contrôle d'accès, la mise à disposition de logiciels applicatifs (Il s'agit par exemple de messageries électroniques type Google, Microsoft ou de suites bureautiques type Office), le stockage des contenus personnels (photos, vidéos, musique, documents...) et de partage de données numériques type Dropbox, et la constitution d'un réseau de communication sans-fil à dimension personnelle (Wireless Personal Area Networks ou WPAN sur lesquels le client peut et y accéder n'importe où dans le monde depuis n'importe quel terminal connecté. Les applications sont fournies sous forme de services clés en mains auxquels le client se connecte via des logiciels dédiés ou un navigateur Internet. On appelle ce service le PSAAS : Personnal Software as a Service, en anglais. Structure de l'invention : La présente invention est structurée en cinq parties : 1) l'alimentation électrique de l'ensemble, 2) le micro-serveur infoimatique et 3) l'ampoule d'éclairage LEDs, 4) le box Personnal Home Cloud, et 5) la plate-forme logicielle. L'alimentation électrique se présente sous la forme d'un régulateur de tension capable de générer un grand nombre de tensions différentes selon les besoins électriques de la carte du micro-serveur informatique et de la LED d'éclairage cf. Fig. 1-1 (cette liste n'étant pas limitative). Le micro-serveur informatique est composé au minimum d'un microprocesseur, de barrette mémoire vive (RAM), de modules d'accueil pour carte mémoire, de systèmes de communication sans fil normalisé Wifi, Bluetooth, Zigbee, Li-Fi et d'un système d'exploitation informatique. L'ensemble est contenu dans un boitier IRS pour assurer sa protection physique et son maintien. Les faces latérales du boitier seront micro-perforées pour assurer une ventilation du micro-serveur en phase de fonctionnement Cf. Fig. 1-2 et 1-3 L'ampoule à LEDs se présente sous forme de plusieurs diodes électroluminescentes (en anglais : Light-Emitting Diode, LED), montées sur une plaque métallique facilitant le refroidissement des diodes et d'une protection plastique transparente cf. Fig. 1-4. La plate-forme logicielle est basée sur des logiciels open source et adaptée pour fonctionner dans la configuration informatique induite par l'invention en terme de puissance de calcul et de capacité de stockage ; Modèles de 1"invention : Deux modèles de l'invention sont revendiquées : Le modèle 1 consiste en une solution autonome fonctionnant en liaison Wifi. Le standard. Wi-Fi 802.11 définit deux modes opératoires : le mode "infrastructure" dans lequel l'invention est connectée à un point d'accès matérialisé par un box Internet et le 3052947 - 2 - mode "ad hoc" dans lequel l'invention est connectée sans aucun point d'accès. L'invention permet l'ajout d'espace disque contenu dans l'invention et offre une solution de sauvegarde des données des équipements raccordés (Cf. Fig. 1). Le modèle 2 consiste en une infrastructure informatique matérialisé par l'ensemble des inventions au format encastré raccordés au box Home Cloud par un réseau filaire de type Ethernet ou Courant Porteur en Ligne (CPL). Le box Personnal Home Cloud assure la fonction de coordination et de gestion des inventions dans le but de créer une espace virtuel de stockage des applications et des données informatiques (Cf. Fig. 2). Caractéristiques de l'alimentation électrique : L'alimentation électrique se présente sous la forme d'un régulateur de tension capable de générer un grand nombre de tension différente selon les besoins électriques internes. Il est prévu un connecteur au format micro USB On-The-Go (USB OTG) en sortie pour alimenter la carte. La carte inclut un ensemble de convertisseurs à découpage élévateurs ou abaisseurs transformant la tension de la source principale pouvant être variable en des tensions fixes régulées. Elle assure en outre la mise en et hors tension des différents blocs fonctionnels suivant les besoins : la barrette mémoire vive (RAM), le module d'accueil pour la carte mémoire intégrée au format micro SD ou la fabrication de tensions secondaires, la LED d'éclairage (Cf. Fig. 1-1). Cette liste n'étant pas limitative. Pour le modèle 1 de l'invention, le bloc d'alimentation électrique est contenu dans le culot de la lampe d'éclairage. L'ensemble se visse à l'intérieur d'une douille appairée pour assurer l'alimentation et le maintien mécanique de la lampe électrique. Pour le modèle 2 de l'invention, le bloc d'alimentation sera relié au câble d'alimentation électrique par un système de connectique à ressort plus communément appelés "les wagos". Ce modèle 2 est encastré, de préférence, dans une dalle de faux- plafond. Caractéristiques du micro-serveur informatique : Le micro-serveur informatique est basé une carte à microprocesseur de taille réduite appelé Système sur une puce ou System On a Chip (SoC). C'est un système complet embarqué sur une seule puce, pouvant comprendre de la mémoire, un ou plusieurs microprocesseurs, des périphériques d'interface, ou tout autre composant nécessaire à la réalisation de la fonction attendue. Sont également intégrés de la logique, de la mémoire (statique, dynamique, flash, ROM, PROM, EPROM, EEPROM), des dispositifs (capteurs) mécaniques, opto-électroniques, chimiques ou biologiques ou des circuits radio. Les caractéristiques de la carte sont, au minimum : - memoire morte (Read-Only Memory : ROM) ; - batterie pour mémoire ROM ; - barrette mémoire vive (RAM) ; - modules d'accueil pour carte mémoire intégrée au format micro SD basée sur les spécifications SDA 3.0 et ultérieures ; - récepteur infrarouge pour commande à distance ; - bus informatique type micro USB (Universal Serial Bus) pour alimenter électriquement la carte et les transmissions de données ; - bouton d'alimentation pour la mise en service électrique ; - bouton reset pour réinitialiser le système ; - connecteur PCI Express d'extension ; - jusqu'à 40 entrées/sorties GPIO (General Purpose Input/Output) pour communiquer avec d'autres circuits électroniques : émetteur-récepteur asynchrone universel (UART), carte mémoire Flash au format SD, horloge temps réel (RTC) avec batterie, PWM résolution 16bits, timer watchdog pour réaliser une réinitialisation interne, liaison bus de 3052947 - 3 - données série synchrone SPI (Serial Peripheral Interface) full-duplex, liaison bus série synchrone PC (Inter Integrated Circuit) bidirectionnel half-duplex, etc ; - Support du circuit imprimé (ou PCB) de 4 couches ; Elle fonctionne dans un environnement ne nécessitant aucun refroidissement pour des températures inférieures à 60°C. A titre d'exemple non limitatif, la carte à microprocesseur aura des dimensions de l'ordre de 65mm pour la longueur et 55mm pour la largeur (Cf. Fig. 1-6). Caractéristiques du boitier d'accueil ISR La carte à microprocesseur est insérée dans un boitier d'accueil résistant ISR (ou Intelligent Socket receiver) pour assurer sa protection et son maintien grâce à des vis. Les faces latérales du boitier sont micro-perforées pour assurer une ventilation du micro-serveur en phase de fonctionnement. Pour le modèle 1 de l'invention, le boitier dispose de plusieurs dispositifs 115 d'insertion de cartes mémoire sur les faces latérales (jusqu'à 4), ce nombre n'étant pas limitatif (Cf. Fig. 1-2). Pour répondre à des besoins futurs, il est prévu une carte fille adaptable à la carte du micro serveur grâce à un connecteur de type PCI (Cf. Fig. 1-7). Cette carte fille est prévu pour recevoir 4 emplacements de carte mémoire au format micro SD sur chacune 120 des faces latérales du boitier IRS. Caractéristiques des capteurs de l'ampoule d'éclairage LEDs Le boitier de l'ampoule d'éclairage LEDS sert également a accueillir des équipements complémentaires comme : un répéteur Wifi avec antenne intégrée, un détecteur de gaz CO2, un détecteur de température, une puce amplificateur audio, 2 haut- 125 parleurs, un module capteur de la qualité de l'air (détection de gaz nocifs milieu de vie, adapté pour la détection de l'ammoniac, composés aromatiques, soufre composés, le benzène vapeur, fumée et d'autres gaz nocifs), un module de détecteur de flamme en infrarouge, etc. (Cf. Fig. 2-1). Cette liste n'est pas limitative. La carte complémentaire est insérée dans le boitier d'accueil de l'ampoule 130 d'éclairage LED et maintenue grâce à des vis. La face visible du support de l'ampoule d'éclairage LEDs est micro-performée pour favoriser la diffusion du son émis par les haut-parleurs, faciliter le fonctionnement des différents capteurs et assurer une ventilation du système en phase de fonctionnement. Pour le modèle 2 de l'invention, le boitier dispose de dispositifs d'insertion de 135 cartes mémoire sur la face visible (jusqu'à 2) (Cf Fig. 2-1), ce nombre n'étant pas limitatif. Caractéristiques du box Personnal Home Cloud : Le box (de l'anglais, « boîte » en français) Personnal Home Cloud est un ordinateur de la taille d'une carte de crédit et dont le système d'exploitation se charge 140 directement sur une carte SD, permettant ainsi une sauvegarde et un chargement très facile. Les caractéristiques techniques de l'ordinateur sont au minimum : - Système sur Chipset ; - Processeur 64 bits ; 145 - Circuit graphique : Coprocesseur multimédia double coeur minimum ; - Mémoire vive RAM ; - Mémoire morte ROM + batterie ; - Stockage : sur carte Micro SD et disque SSD au format SATA en configuration Raid ; - Port USB ; 150 - Port Ethernet : RJ45 ; - Périphériques : 40 x GPIO, UART, Bus I2C, Bus SPI, etc. ; - Alimentation : Connecteur micro-USB ; 3052947 - 4 - - Bouton Marche/Arrêt ; - Dimensions : 80mm x 50mm données à titre d'exemple non limitatif 155 Il fonctionne dans un environnement ne nécessitant aucun refroidissement pour des températures inférieures à 60°C. A titre d'exemple non limitatif, l'ordinateur aura des dimensions de l'ordre de 80inm pour la longueur et 50mm pour la largeur (Cf. Fig. 3). L'ordinateur est inséré dans un boitier de protection métallique. 160 Le box Personnal Home Cloud a comme rôle principal d'établir et de gérer l'infrastructure infoimatique constitués par les micro-serveurs informatiques intégrés dans des systèmes d'éclairage à LEDs et d'assurer la connexion Internet - vers le réseau étendu (WAN) -- (de type ADSL, câble, fibre optique, sans fil, etc.) et s'interconnectant le plus souvent sur des ports Ethernet (prise RJ45). 165 Caractéristiques du système d'exploitation : Le système d'exploitation est basé sur un noyau Linux. C'est un noyau de système d'exploitation de type UNIX. Le noyau Linux est un logiciel libre développé essentiellement en langage C. Différentes distributions LINUX sont acceptées. Elles doivent pouvoir fonctionner sur une configuration matérielle basique. La compatibilité 170 Android est également assurée. U-Boot (Universal Boot Loader) est le Basic Input Output System (BIOS) contenu dans la mémoire morte (ROM) de la carte à microprocesseur. Les tâches principales d'U-Boot sont : Initialisation du matériel et plus particulièrement du contrôleur mémoire, passage des paramètres de démarrage au noyau Linux, lancement du 175 noyau Linux. Pour permettre la configuration et le pilotage du micro serveur à partir d'un terminal connecté, un logiciel de pilotage à distance du micro-serveur. Les mouvements de la souris et les pressions sur les touches du clavier sont transmis par le réseau au micro-serveur pour le piloter, en retour une image de l'écran de l'ordinateur distant est 180 renvoyée à fréquence régulière. Ce logiciel est composé de deux parties distinctes: un logiciel résident qui s'installe sur le micro serveur et un logiciel client qui permet d'y accéder. La configuration est simple et il suffit pour mettre en place la partie serveur de spécifier un mot de passe qui protégera l'accès au micro serveur. Du coté du client, on se connecte au 185 micro serveur en spécifiant sont adresse IP et le mot de passe précédemment choisi. Le logiciel permet de réaliser n'importe quelle opération à distance, la seule contrainte à supporter étant le débit de la connexion internet qui conditionne la fréquence de rafraîchissement de l'affichage de l'écran distant. Le système d'exploitation et l'ensemble des logiciels nécessaires au 190 fonctionnement de l'invention sont préinstallés sur une carte mémoire Micro SD pour faciliter l'installation. Caractéristiques de la carte mémoire : La carte mémoire et de type carte mémoire flash, fonctions antichoc, résistant aux champs magnétiques, étanche, résistant aux rayons X, résistant aux températures. le 195 facteur de forme est la micro SD. Elle fonctionne dans un environnement ne nécessitant aucun refroidissement pour des températures inférieures à 60°C. Dessins et schémas : La figure 1 représente, en coupe, le modèle 1 de l'invention sous forme autonome. La figure 1-1 représente, en coupe le dispositif de l'alimentation électrique 200 La figure 1-2 représente, le dispositif du boitier IRS avec les cartes micro- ordinateur et carte fille d'extension La figure 1-3 représente la paroi latérale avec le dispositif d'insertion de la carte mémoire micro SD 3052947 - 5 - La figure 1-4 représente la paroi latérale micro-perforée de l'ampoule LED 205 La figure 1-5 représente le modèle 1 de l'invention sous forme de tube à LEDs La figure 1-6 représente le schéma du micro-ordinateur La figure 1-7 représente le schéma de la carte fille adaptable au micro-ordinateur La figure 2 représente, en coupe, le modèle 2 de l'invention sous forme encastré. La figure 2-1 représente, le positionnement des différents capteurs sur la face 210 visible de l'ampoule La figure 3 représente, l'ordinateur du box Home Cloud La figure 4 représente, la solution Home Cloud intégrée avec l'ensemble des inventions Caractéristiques des protocoles de communication : 215 La norme Wifi (Wireless Fidelity) est le nom donné à la norme IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 par la WiFi Alliance. Le standard 802.11 définit deux modes opératoires : le mode "infrastructure" dans lequel les clients sans fils sont connectés à un point d'accès et le mode "ad hoc" dans lequel les clients sont connectés les uns aux autres sans aucun point d'accès. Le module Wifi intègre au 220 minimum un processeur de bande de base, un émetteur-récepteur Radiofréquence avec antenne intégrée et un amplificateur de puissance. Bluetooth est un standard de communication permettant l'échange bidirectionnel de données à très courte distance et utilisant des ondes radio UHF basée sur la norme IEEE 802.15.1. 225 ZigBee est un protocole de haut niveau permettant la communication de petites radios, à consommation réduite, basée sur la norme IEEE 802.15.4 pour les réseaux à dimension personnelle (Wireless Personal Area Networks : WPAN). Le Li-Fi (ou Light Fidelity) est une technologie de communication sans fil basée sur l'utilisation de la lumière visible comprise entre la radiation (480 nm de longueur 230 d'onde, soit 670 THz) (perçue bleue) et la radiation (650 nm, soit 460 THz) (perçue rouge), selon la norme IEEE 802.11 (ISO/CEI 8802-11). Caractéristiques de la plate-forme logicielle : La mise en oeuvre de l'environnement Cloud nécessite une solution open source de stockage des données en mode distribué. 235 La plateforme open source fait partie de la famille des solutions de Software- defined Storage (SDS). Cette approche SDS dissocie le matériel de stockage physique de l'intelligence propre à la gestion du stockage des données. Ainsi distribuée sur l'ensemble des micro-serveurs informatiques intégrés dans des systèmes d'éclairage à LEDs, la plateforme présente une capacité de dimensionnement très importante, étendant le 240 stockage jusqu'à plusieurs téraoctets ou plus ; tout en offrant une forte résilience, les données étant répliquées à différents endroits de l'ensemble. En cas de panne de disque, la plateforme se "reconstruit". L'administration est également simplifiée grâce à une gestion automatisée basée sur des règles. La plate-forme logicielle s'appuis sur des noeuds de stockage correspondant à 245 chaque invention. Au niveau de chacun de ces noeuds, on trouve plusieurs éléments de base. Les disques physiques, puis le système de fichiers et, encore au-dessus, le logiciel qui va piloter les disques. Des noeuds de supervision viennent compléter cette architecture en apportant la couche d'intelligence. Grâce à des algorithmes intégrés, les noeuds de supervision vont 250 détecter la défaillance d'un noeud de stockage en notant que les données qu'il contient ne sont plus accessibles. En cas de défaillance, le système ira alors chercher les données répliquées dans les noeuds survivants puis les recopier jusqu'à ce que l'ensemble recouvre son intégrité. Outre ses capacités de dimensionnement et de tolérance aux pannes, la plate- 3052947 - 6 - 255 forme logicielle permet de faire face à l'explosion des données. Caractéristiques de la plate-forme de service : L'offre de services est une plateforme de services de stockage et partage de fichiers et d'applications diverses en ligne. Les fonctionnalités de base sont : le stockage sécurisé (chiffrement des fichiers), 260 le partage de fichiers entre utilisateurs ou publiquement, le serveur de fichiers, la gestion d'un calendrier, la gestion des tâches, la gestion de contacts, l'éditeur de texte en ligne, la visionneuse de documents en ligne, la gestion d'une galerie d'images, qui permet de visualiser ses photos et de les classer en albums la gestionnaire de marque-pages Web, un navigateur open source, la prise de notes, et une messagerie électronique. 265 Cette liste de services n'est pas limitative. -fin- REVENDICATIONS1) Dispositif pour l'intégration d'un micro-serveur informatique dans un système lumineux d'éclairage à LEDs caractérisé en ce qu'il est structuré en trois parties : 1) l'alimentation électrique de l'ensemble, 2) le micro-serveur informatique et 3) l'ampoule d'éclairage LEDs. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'alimentation électrique dispose de 2 ou plus sorties de tension électriques différentes pour alimenter différents blocs fonctionnels : la carte du micro-serveur informatique et la LED d'éclairage, (le nombre de sorties n'étant pas limitatif) 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le bloc d'alimentation du 10 modèle 1 de l'invention est contenu dans le culot de 1"invention, 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le boitier dispose de plusieurs dispositifs d'insertion de cartes mémoire sur les faces latérales (jusqu'à 4, ce nombre n'étant pas limitatif). 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les faces latérales du 15 boitier sont micro-perforées pour assurer une ventilation du micro-serveur en phase de fonctionnement. 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que la carte électronique dispose de système de communication sans fil normalisé Wifi, Bluetooth, Zigbee, Li-Fi (la liste n'étant pas limitative) 20 7) Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que la carte électrique disposé d'un système d'exploitation informatique permettant de faire fonctionner des applications informatiques et d'assurer les fonctions de stockage d'applications et de données informatiques. 8) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le modèle 2 de 25 l'invention constitue une infrastructure matérielle informatique raccordée au box Personnal Home Cloud par une liaison filaire Ethernet. 9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que le box Personnal Home Cloud constitue une plate-forme cde services Cloud basée sur une solution open source de stockage des données en mode distribué (Software-defined Storage (SDS)). 30 10) Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que le box Personnal Home Cloud est une plateforme de services de stockage et partage de fichiers et d'applications diverses en ligne. Les fonctionnalités de base sont : le stockage sécurisé (chiffrement des fichiers), le partage de fichiers entre utilisateurs ou publiquement, le serveur de fichiers, la gestion d'un calendrier, la gestion des tâches, la gestion de contacts, l'éditeur de texte en 35 ligne, la visionneuse de documents en ligne, la gestion d'une galerie d'images, qui permet de visualiser ses photos et de les classer en albums la gestionnaire de marque-pages Web, 37 un navigateur open source, la prise de notes, et une messagerie électronique.