Équipe 01 - Université Laval

Transcription

oxyPod : Système portable de régulation de la
saturation d’oxygène dans le sang et d’intervention à
distance
Rapport - version 2
présenté à
Christian Gagné et Éric Poulin
par
Équipe 01 — T.B.A.
matricule
nom
signature
909 334 459
Marc-Olivier Alain
908 147 423
Mathieu Béland-Lachance
910 224 722
Yohann Ferland
910 052 408
Olivier Gagnon
906 199 392
Bernard Lebel
909 344 029
Marlin Nzaba
910 031 495
Arnaud Picard
Université Laval
19 mars 2011
Historique des versions
version
0.1
0.2
0.3
0.4
30
03
04
10
date
janvier 2011
février 2011
février 2011
février 2011
0.5
0.6
0.7
14 février 2011
15 février 2011
16 février 2011
0.7
16 février 2011
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
2.0
18 février 2011
1 mars 2011
3 mars 2011
7 mars 2011
8 mars 2011
10 mars 2011
14 mars 2011
18 mars 2011
description
Mise en forme du document d’origine.
Incorporation des éléments pour V0.
Révision finale et paufinage pour remise de V0.
Contributions diverses pour les critères. Implantations des
besoins.
Remaniement majeur des objectifs et critères. Remise à 0.
Finalisation des besoins et finition des critères.
Implantation critères correction des bugs en vu de remises de
la version 1.0.
Implantation des critères. Correction des bugs en vue de la
remise de la version 1.0.
Révision finale et remise de V1.
Implantation du diagramme fonctionel.
Implantation des concepts
Remaniment de la structure des concepts
Implantation des textes restructurés
Correction des erreurs de contenu
Correction des bugs LATEX
Révision finale et remise de V2
Table des matières
Table des figures
v
Liste des tableaux
vi
1 Introduction
1
2 Description
2
3 Besoins et objectifs
3.1 Besoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1 Module . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.2 Stockage et échange d’information .
3.1.3 Interface . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.4 Coûts . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Hiérarchisation des objectifs . . . . . . . .
3
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4
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4 Cahier des charges
4.1 Critères et barèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1 Critères généraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1.1 Disponibilité stationnaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1.2 Coût d’opération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2 Module portable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2.1 Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2.2 Poids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2.3 Capacité de l’unité de calcul . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2.4 Capacité de stockage du module portatif . . . . . . . . . . .
4.1.2.5 Facilité de la connexion du module avec l’interface de configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2.6 Convivialité de l’affichage du module . . . . . . . . . . . . .
4.1.2.7 Autonomie de la pile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2.8 Temps de recharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2.9 Portée de la communication avec le serveur . . . . . . . . .
4.1.2.10 Coût des modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
i
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10
ii
TABLE DES MATIÈRES
4.1.3
4.2
Serveur et base de données . . . . . . . . . . . .
4.1.3.1 Espace de stockage du serveur . . . . .
4.1.3.2 Qualité de l’encryption . . . . . . . . .
4.1.3.3 Coût du serveur . . . . . . . . . . . .
4.1.4 Interface du médecin . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.4.1 Convivialité d’utilisation de l’interface
4.1.4.2 Coût de développement d’interface . .
Cahier des charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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5 Conceptualisation et analyse de faisabilité
5.1 Diagramme fonctionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Élaboration des concepts de solutions . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1 Alimenter le module et les composantes . . . . . . . . . . . .
5.2.1.1 Critères de faisabilité . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1.2 Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1.3 Tableau synthèse des concepts . . . . . . . . . . . .
5.2.2 Archiver les données localement . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.2.2 Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3 Interpréter les données des capteurs . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3.2 Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4 Afficher l’état du module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4.2 Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.5 Échanger les données entre le module et le serveur . . . . . .
5.2.5.2 Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.6 Traiter les données sur le serveur . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.6.2 Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.7 Stocker les données sur le serveur . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.7.2 Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.8 Assurer la confidentialité des données lors des transmissions
5.2.8.2 Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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35
iii
TABLE DES MATIÈRES
5.2.9
Présenter une interface pour le médecin
5.2.9.1 Critères de faisabilité . . . . .
5.2.9.2 Concepts . . . . . . . . . . .
5.2.9.3 Tableau synthèse des concepts
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6 Étude préliminaire
6.1 Plan d’étude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.1 Disponibilité stationnaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.2 Coût d’opération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.3 Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.4 Poids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.5 Capacité de l’unité de calcul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.6 Capacité de stockage du module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.7 Facilité de la connexion entre le module et l’interface . . . . . . . . .
6.1.8 Convivialité de l’interface du module . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.9 Autonomie de la pile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.10 Temps de recharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.11 Portée de la communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.12 Coût du module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.13 Espace du stockage du serveur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.14 Qualité de l’encryptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.15 Coût du serveur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.16 Convivialité d’utilisation de l’interface du médecin . . . . . . . . . . .
6.1.17 Coût de développement de l’interface . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Concepts globaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1 Concept Mobilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1.1 Archivage local : Solid State Drive . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1.2 Interprétation des données : Micro-contrôleur PIC . . . . .
6.2.1.3 Affichage : OLED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1.4 Échange de données avec le serveur : 4G . . . . . . . . . . .
6.2.1.5 Traitement des données sur le serveur : Access . . . . . . . .
6.2.1.6 Stockage des données sur serveur : Serveur HP ProLiant . .
6.2.1.7 Assurer la confidentialité : Chiffrement asymétrique . . . . .
6.2.1.8 Présenter une interface : Windows Forms Application . . . .
6.2.1.9 Alimentation : Batterie Lithium-ion . . . . . . . . . . . . .
6.2.2 Concept économique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2.1 Archivage local : Carte SD . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2.2 Interprétation des données : Microprocesseur Intel Atom Processor Z670 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2.3 affichage : ACL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2.4 Échange des données : Wi-Fi . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2.5 Traitement des données sur le serveur : MySQL . . . . . . .
6.2.2.6 Stockage des données sur le serveur : iWeb . . . . . . . . . .
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45
46
46
47
47
48
48
49
50
50
iv
TABLE DES MATIÈRES
6.3
6.4
6.2.2.7 Assurer la confidentialité : Protocole AES . . . . . . . . . .
6.2.2.8 Batterie Nickel-hydrure métallique . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2.9 Présenter une interface : Windows Form Application . . . .
6.2.3 Concept Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.3.1 Archivage local : Disque dur miniature . . . . . . . . . . . .
6.2.3.2 Interprétation des données : Micro-contrôleur PIC . . . . .
6.2.3.3 affichage local : oLED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.3.4 Échange des données : 3G . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.3.5 Alimentation : Lithium-ion . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.3.7 Stockage des données sur le serveur : Serveur Mac Pro . . .
6.2.3.8 Assurer la confidentialité : Protocole hybride . . . . . . . . .
6.2.3.9 Présenter une interface : Application mobile . . . . . . . . .
6.2.4 Concept flexibilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.4.1 Archivage local : Carte micro SD . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.4.2 Interprétation des données : Micro-contrôleur Arduino . . .
6.2.4.3 affichage local : OLED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.4.4 Échange des données : 4G . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.4.5 Alimentation : Nickel-Hydrure . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.4.7 Stockage des données sur le serveur : Service d’hébergement
6.2.4.8 Assurer la confidentialité : Protocole Hybride . . . . . . . .
6.2.4.9 Présenter une interface : Interface WEB . . . . . . . . . . .
Tableaux synthèses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tableau synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 Concept retenu
7.1 Prise de décision . . . . . . . . .
7.2 Analyse de la matrice de décision
7.3 Description de la solution finale .
7.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . .
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58
58
60
60
60
62
64
Bibliographie
65
A Liste des sigles et des acronymes
75
B Spécifications des serveurs
B.1 Serveur Mac Pro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B.2 Serveur ProLiant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
76
76
76
Table des figures
3.1
Diagramme des objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
4.1
Maison de la qualité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
5.1
Diagramme fonctionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
7.1
Diagramme physique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
v
Liste des tableaux
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
Barème d’évaluation de
Cahier des charges . .
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
Tableau
Tableau
Tableau
Tableau
Tableau
Tableau
Tableau
Tableau
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6.1
6.2
Concepts de solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
tableau synthèse des concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
59
7.1
Matrice de décision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
synthèse
synthèse
synthèse
synthèse
synthèse
synthèse
synthèse
synthèse
des
des
des
des
des
des
des
des
la facilité d’usage de la connection . . . .
la conviviabilité de l’affichage du module .
la portée de la communication. . . . . . .
la qualité d’encryption. . . . . . . . . . .
la conviviabilité d’utilisation de l’interface
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
concepts
concepts
concepts
concepts
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concepts
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Chapitre 1
Introduction
Le système respiratoire chez l’être humain est une composante vitale à sa survie. Des
conséquences sur l’organisme peuvent survenir advenant une défaillance de ce dernier. La
gravité de ses conséquences varie, allant du simple étourdissement jusqu’à la mort lorsque
le manque est trop important. Afin, de pallier à ces problèmes il existe présentement des
systèmes d’aide respiratoire qui permettent de réduire, voire éliminer les malaises reliés à
cette condition. Toutefois, les dispositifs actuels présentent plusieurs lacunes engendrant des
complications et des frais supplémentaires considérables au réseau de la santé.
C’est dans cette optique que la firme T.B.A. a été contactée. Ces membres ont reçu pour
mandat de concevoir une version améliorée du dispositif d’aide respiratoire portatif présentement employé auprès de patients ayant des troubles respiratoires légers. Les problèmes visés
sont multiples. Tout d’abord, le dispositif actuel oblige patients et médecins à se rencontrer
une fois par mois. La rencontre a pour but d’effectuer des ajustements de routine sur l’apport
d’oxygène (O2 ) pour le patient. De plus, comme le dispositif est réglé à un débit constant, il
y a absence d’ajustement en fonction du besoin dans l’apport en oxygène. Conséquemment,
cela a des répercussions sur la qualité de vie des individus (e.g. inconfort, fatigue) et sur les
coûts d’utilisations (e.g. surconsommation d’O2 , poids des bouteilles plus élevé). Le mandat
de la firme est donc de concevoir pour la première phase de l’implantation du projet oxyPod
un dispositif exempt de ces problématiques pour une clinique privée de la région de Québec.
Le présent document présente une description détaillée du projet, ses besoins et objectifs
détaillés et un cahier des charges. Le document comprend aussi une section sur la conceptualisation des solutions de même qu’une analyse de faisabilité de ces dernières. Une étude
préléminaire des solutions ainsi qu’une description détaillée du concept retenu complètent ce
document.
1
Chapitre 2
Description
Le mandat de T.B.A. est de concevoir un système portable de régulation de la saturation
d’O2 à distance par le moyen d’un module d’oxygénothérapie. Celui-ci vient se greffer à
l’équipement déjà utilisé par le client. Ce module a la capacité à la fois de réguler le taux
d’O2 du patient à partir des données reçu du capteur de saturation pulsée en oxygène (Spo2 ),
de stocker les données ainsi qu’être muni d’un système permettant l’envoie de ces données
aux médecins traitants à l’aide d’un serveur et d’une base de données. Le module doit avoir
une alimentation portable qui doit pouvoir se recharger sur une prise murale 120 V. Il doit
offrir au médecin la possibilité de modifier les paramètres d’administration d’O2 à distance à
l’aide d’une interface ainsi que de permettre la configuration initiale du module localement.
La phase préliminaire demande de couvrir un site unique de 100 patients, et ce, pour
une durée d’un an. Dans le choix du meilleur concept, la firme T.B.A. doit effectuer une
estimation des coûts afin de minimiser ceux-ci.
2
Chapitre 3
Besoins et objectifs
La section suivante présente les besoins et les objectifs du projet oxyPod. Elle a pour but
d’énumérer les besoins de même que de présenter une hiérarchie des objectifs sous-jacents.
3.1
Besoins
Les besoins du client sont classés selon les composants physiques du projet. La section
coût regroupe toutes les considérations budgétaires du client.
3.1.1
Module
Les besoins ayant un lien avec le module sont présenté dans la liste suivante :
– Lire les mesures en provenance du capteur
– Transmettre la consigne de débit à la vanne de régulation
– Effectuer la régulation du taux de saturation en oxygène
– Afficher localement l’état du module
– Émettre des alarmes sonores et visuelles
– Calculer les statistiques
– Sauvegarder les données localement
– Privilégier la légèreté et la portabilité (poids maximum de 2,5 kg et volume maximum
de 2 500 cm3)
– Minimiser la difficulté d’opération
– Exécuter l’algorithme de régulation à chaque seconde
– Archiver les données localement pour une période minimale de 7 jours à toutes les
secondes
– Assurer le transfert automatique sans fil des données sauvegardées vers la base de
données lorsqu’à domicile
– Maximiser la fiabilité du module
– Minimiser le temps de recharge
– Assurer une autonomie de 4 heures
3
CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS
3.1.2
4
Stockage et échange d’information
Les besoins ayant un lien avec le serveur sont présentés dans la liste suivante.
– Permettre le chargement du programme dans le module de façon locale par le médecin
– Permettre la modification des paramètres des algorithmes de régulation localement ou
à distance par le médecin
– Recevoir les données des patients
– Stocker les informations pour une durée d’un an
– Utiliser une connexion locale ou un accès à distance pour modifier l’algorithme
– Assurer un transfert fiable et confidentiel des données vers le serveur
3.1.3
Interface
Le besoin ayant un lien avec l’interface est :
– Concevoir une interface conviviale
3.1.4
Coûts
Les besoins ayant un lien avec les coûts sont :
– Minimisez le coût du système et des modules portables
– Minimisez les coûts d’opérations
3.2
Hiérarchisation des objectifs
Les besoins sont regroupés sous quatre ensembles. Un ordre de priorité (de haut en bas)
est donné selon l’importance des objectifs pour chacune des branches du diagramme.
CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS
Figure 3.1 – Diagramme des objectifs
5
Chapitre 4
Cahier des charges
Cette section regroupe les critères permettant d’établir une appréciation des concepts à
l’étude. La maison de la qualité présentée à la figure 4.1 illustre également la relation reliant
les objectifs aux critères. Le toit de la maison de la qualité montre également les corrélations
entre les critères évalués. Ces critères sont résumés dans le cahier des charges présenté au
tableau 4.6.
4.1
Critères et barèmes
4.1.1
Critères généraux
4.1.1.1
Disponibilité stationnaire
La disponibilité stationnaire est un critère permettant d’évaluer la fiabilité des concepts
par le ratio de temps où le fonctionnement de la composante est interrompu par rapport au
temps total. En raison de l’importance de la fiabilité dans le projet, une importance de 15%
est accordée à la disponibilité stationnaire dans la pondération. Elle est évaluée grâce à la
formule 4.1.
SA =
1
1+
MT T R
M T BF
(4.1)
où MTBF (Mean Time Between Failure) est le temps moyen entre les défaillances, MTTR
(Mean Time To Repair) est le temps moyen de réparation et SA est la disponibilité stationnaire.
La note attribuée est ensuite calculée à l’aide de la formule 4.2.
−log(1 − sa)
(4.2)
12
Pour une disponibilité stationnaire de plus de 99,9999999%, la note attribuée est de 100%.
note =
6
7
CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES
4.1.1.2
Coût d’opération
Certaines opérations de maintenance et d’entretien sont nécessaires pour le bon fonctionnement du projet et elles engendrent des frais considérables. La maintenance ainsi que
le support technique du serveur, du logiciel d’opération et des modules portables sont 3
champs où l’entretien est à considérer. L’importance des coûts d’opération est évaluée à 4%.
L’équation 4.3 évalue l’atteinte de ce critère.
note = 1 −
1
(OS+OM +OL)
12000
(4.3)
où OS est la somme des coûts d’opération liés au serveur, OL ceux d’opération du logiciel
et OM ceux du coût d’opération et d’entretien du module.
4.1.2
Module portable
4.1.2.1
Volume
Le volume est un critère qui permet d’évaluer l’optimisation de la portabilité. Contraint
à une taille inférieure à 2500 cm3, le module se doit d’être de petite taille. L’importance du
critère volume est fixée à 5%. L’évaluation de cette caractéristique se fait avec la formule 4.4.
2500 − V
2500
où V représente le volume de l’appareil en cm3.
note =
4.1.2.2
(4.4)
Poids
Étant portatif, le choix du module de régulation est contraint par le poids de ce dernier.
L’importance du poids dans le projet est de 5%. Les exigences du client limitent le poids
maximal que peut prendre le module à 2,5 kg. L’évaluation de ce critère s’effectue par la
formule 4.5.
note =
2,5 − P
2,5
(4.5)
où P est le poids en kg.
4.1.2.3
Capacité de l’unité de calcul
Puisque le module portable et le serveur doivent effectuer des opérations de complexité
variable, il importe de considérer l’efficacité du système à exécuter ces opérations et d’évaluer
sa vitesse d’exécution. En conséquence, une pondération de 2% est attribuée à ce critère.
L’équation 4.6 permet d’évaluer la capacité de l’unité de calcul. Elle est basée sur le nombre
8
de millions d’instructions effectuées en une seconde (MIPS). On évalue la valeur maximale à
22 MIPS.
M IP S
note =
(4.6)
22
4.1.2.4
Capacité de stockage du module portatif
Le module de régulation se doit d’être muni d’un espace de stockage suffisant pour assurer
la sauvegarde des données reçues du capteur à chaque seconde et les entreposer pendant au
moins 7 jours. D’après les spécifications des capteurs,i ls envoient trois paquets de données de
125 octets par seconde. Ce qui fait un total de données brutes sur une semaine d’environ 20
Mo. Compte tenu de la petite taille des données à entreposer, une capacité supérieure à 100
MB offre nettement plus d’espace que nécessaire. Au-delà de cette valeur, l’espace disponible
est beaucoup plus grand que la quantité nominale (soit environ 5 fois plus grande). Une
importance de 4% est accordée à ce critère. Ce critère est obtenu par la formule 4.7.
E − 20
80
où E est la capacité de stockage du composant en MB.
note =
4.1.2.5
(4.7)
Facilité de la connexion du module avec l’interface de configuration
Une façon d’évaluer une connectivité optimale avec l’interface de configuration est par la
facilité avec laquelle l’usager peut connecter l’interface avec le module portatif. La facilité
sera déterminée subjectivement à l’aide du nombre de manipulations requises ainsi que la
vitesse d’utilisation. La vitesse d’utilisation comprend le taux de transfert ainsi que les délais
d’attente lors de l’utilisation du logiciel. L’importance de ce critère a une importance de 4%
dans le projet. Ce critère est évalué subjectivement avec à l’aide de la table 4.1.
Cote
0%
25%
50%
75%
100%
Description
Très complexe
Complexe
Exemple
Utilisation fastidieuse.
Vitesse d’utilisation lente et manipulations nombreuses .
Moyenne
Vitesse
d’utilisation
modéré
et
quelques manipulations
Simple
Vitesse d’utilisation rapide et manipulation unique.
Très simple
Vitesse d’utilisation instantané et aucune manipulation.
Table 4.1 – Barème d’évaluation de la facilité d’usage de la connection
9
4.1.2.6
Convivialité de l’affichage du module
La convivialité de l’affichage du module est un critère primordial pour la lecture de l’information locale. Pour cette raison, la convivialité d’utilisation sera déterminée subjectivement
par rapport à la clarté, la pertinence et la lisibilité de l’informations affichée. Pour ce critère,
une pondération de 9,5% est attribuée. Le tableau 4.2 évalue ce critère.
Cote
0%
25%
Exemple
Informations inutiles et illisibles.
Informations confuses, pas pertinentes
et difficilement lisibles.
50%
Moyenne
Informations peu claires, moyennement
pertinentes et peu lisibles.
75%
Simple
Informations claires, pertinentes et lisibles.
100%
Très simple
Informations très claires, très pertinentes et parfaitement lisibles.
Table 4.2 – Barème d’évaluation de la conviviabilité de l’affichage du
module
4.1.2.7
Description
Très complexe
Complexe
Autonomie de la pile
Le critère de l’autonomie de la pile assure la plus grande liberté possible au patient
avant de devoir recharger l’alimentation de son module portable. Une importance de 8% est
accordée à ce critère. La pile doit avoir une autonomie d’au moins 4 heures pour satisfaire
les demandes du client. La limite maximale fixée arbitrairement est d’au moins 16 heures (24
heures - 8 heures de sommeil = 16 heures). Ce critère est évalué grâce à l’équation 4.8.
note =
T −4
12
(4.8)
où T est le temps d’autonomie en heure.
4.1.2.8
Temps de recharge
Le temps de recharge a une grande influence sur l’autonomie des patients. Ainsi, il est
important de chercher à minimiser le temps de recharge. Une importance de 7% est attribuée
au temps de recharge dans la pondération. Si le temps recharge dépasse 4 heures, le concept
obtient une note de 0 pour ce critère. Ce critère est évalué à l’aide de l’équation 4.9.
note = 1 − 0.25T
où T est le temps de recharge en heures.
(4.9)
4.1.2.9
10
Portée de la communication avec le serveur
Ce critère permet l’évaluation de la communication avec le serveur à partir du module.
Il est important de considérer une bonne connectivité entre ces deux systèmes. De plus, une
plus grande portée de communication vise à favoriser une plus grande autonomie pour le
patient. Bien que cette connectivité soit requise. Une importance de 7% est accordée à ce
critère. Le tableau 4.3 présente le barème d’évaluation de la portée de la communication avec
le serveur.
Cote
Portée
0%
Résidence
25%
Quartier
50%
Ville
75%
Région
100%
Province
Table 4.3 – Barème d’évaluation de la portée de la communication.
4.1.2.10
Coût des modules
Le coût des modules représente le coût total d’acquisition de l’ensemble des modules
portables. Étant donné que les coûts ne sont pas une préoccupation centrale au projet, leur
importance est évaluée à 5% du projet. Le prix d’un module moyen correspondant aux besoins
du projet est estimé à 500$ selon les prix du marché et des pièces envisagées. Si le coût du
module excède 500$, une note de 0 est attribuée. L’équation 4.10 permet d’évaluer ce critère.
500 − CdM
(4.10)
500
où la variable CdM (Coût des Modules) correspond à la somme du coût unitaire des
différents constituants du module.
note =
4.1.3
Serveur et base de données
4.1.3.1
Espace de stockage du serveur
Ce critère provient de la nécessité d’archiver les données sur le serveur. Une importance de
2% est associée à ce critère considérant qu’il n’y a pas de gain substantiel à avoir une capacité
de stockage supérieure à celle requise. Selon les spécifications du fabricant des différents
capteurs, trois paquets de données de 125 octets sont envoyés par secondes sans arrêt pendant
7 jours. Le total de données brutes devant être emmagasiné sur une semaine est donc d’environ
20 Mo. De plus, toute solution offrant une capacité inférieure à 105 GB est rejetée (somme
annuelle pour 100 patients pour un an). Cette valeur provient d’un estimé de la quantité
11
totale de données qui est stockée pour 100 patients pour une durée de 1 an à raison de 20
Mo par patient par semaine. L’équation 4.11 propose une évaluation de ce critère.
1
C − 105
où C est la capacité de stockage du serveur en GB.
note = 1 −
4.1.3.2
(4.11)
Qualité de l’encryption
Ce critère touche la protection de l’accès aux données. Puisque le système doit stocker et
transiger des données sensibles (directives et données médicales), il est important de s’assurer
qu’elles soient protégées des interventions malveillantes (e.g. piratage informatique). Comme
il s’agit de la sécurité et de la confidentialité des patients, ce critère à une importance de 7,5%
au cumulatif. La table 4.4 montre les valeurs attribuées pour différents concepts à l’étude.
L’évaluation se fera qualitativement à partir de la sécurité globale du système.
Cote
0%
25%
50%
75%
100%
4.1.3.3
Description
Sécurité inexistante
Exemple
Absence d’encryption et de
sécurité.
Sécurité minimale
Encryption désuète, nombreuses failles de sécuritées.
Sécurité moyenne
Encryption facilement piratable (faiblesse connue).
Sécurité élevée
Encryption peu ou pas piratable à l’aide de technique
accessible facilement.
Sécurité maximale
Aucune faille connue. Procédés
d’authentification
fiables.
Table 4.4 – Barème d’évaluation de la qualité d’encryption.
Coût du serveur
Le serveur supportant la base de données et les communications entre le patient et le
médecin doit avoir un coût aussi bas que possible. Cependant, l’importance de limiter les frais
est secondaire à l’atteinte des autres objectifs dans le projet. Conséquemment, l’importance
du coût du serveur est évaluée à 4%. Le prix d’un serveur moyen correspondant aux besoins
du projet est fixé à 10 000 $. Pour obtenir ce montant, le coût moyen d’un service de location
pour une durée d’un an ainsi que le prix moyen d’achat d’un serveur a été pris en compte.
Si le coût du serveur excède 10000$, une note de 0 est attribuée. La possibilité d’achat est
évaluée selon l’équation 4.12.
12
10000 − CdS
(4.12)
10000
où CdS (coût du serveur) est le prix d’acquisition du serveur, pouvant varier entre 5000$
équivalent à une note de 100% et 15 000$ pour une note de 0%.
note =
4.1.4
Interface du médecin
4.1.4.1
Convivialité d’utilisation de l’interface
L’usager doit être en mesure d’interagir facilement et efficacement avec les interfaces.
Pour cette raison, la convivialité d’utilisation sera déterminée subjectivement par rapport au
nombre de manipulations et l’information affichée. Pour ce critère, une pondération de 7%
est attribuée. Le tableau 4.5 évalue ce critère.
Cote
0%
25%
Exemple
Informations difficiles d’accès
Peu d’informations et manipulations
fastidieuse.
50%
Moyenne
Informations insuffisantes et beaucoup
de manipulations
75%
Simple
Informations suffisantes et quelques
manipulations
100%
Très simple
Beaucoup d’informations et peu de manipulations.
Table 4.5 – Barème d’évaluation de la conviviabilité d’utilisation de l’interface
4.1.4.2
Description
Très complexe
Complexe
Coût de développement d’interface
Ce critère évalue le coût engendré par le développement de l’interface. L’importance du
coût du développement de l’interface est évaluée à 4% afin de ne pas supplanter l’atteinte
des autres objectifs. L’équation (4.13) permet cette évaluation.
note =
15000 − (CdI)
10000
(4.13)
où le coût de l’interface (CdI) représente le coût d’acquisition et/ou de développement.
4.2
Cahier des charges
Le tableau 4.6 présente la synthèse des critères et barèmes présentés à la section 4.1.
Figure 4.1 – Maison de la qualité
13
14
Critères
Pond.
Barème
Critères généraux
19%
−log(1−sa)
15%
12
15000−(OS+OM +OL)
4%
10000
Module
56,5%
2500−V
Volume
5%
2500
2.5−P
Poids
5%
2.5
M IP S
2%
22000
E−20
Capacité de stockage du module
4%
80
portatif
Facilité de la connection du mo4%
voir table (4.1)
dule avec l’interface de configuration
Convivialité
9,5%
voir table (4.2)
T −4
8%
12
Temps de recharge
7%
1 − 0.25T
Portée de la communication avec
7%
voir table (4.3)
le serveur
15000−CdM
Coût du module
5%
10000
Serveur
13,5%
1
2%
1 − C−105
7,5%
voir table (4.4)
10000−CdS
Coût du serveur
4%
10000
Interface
11%
Convivialité d’utilisation de l’in7%
voir table (4.5)
terface
15000−(CdI)
Coût de développement de l’inter4%
10000
face
Table 4.6 – Cahier des charges
MIN
MAX
2500cm3
2.5kg
4 heures
16 heures
4 heures
105 Gb
15 000
Chapitre 5
Conceptualisation et analyse de
faisabilité
5.1
Diagramme fonctionnel
Cette section présente le diagramme fonctionnel du projet oxyPod. On retrouve celui-ci
à la figure 5.1. Ce diagramme permet de mieux définir les fonctions effectuées par le système
ainsi que les intrants et les extrants. Ce diagramme permet de définir les sous-problèmes que
le système doit traiter et pour lesquels des concepts de solutions doivent être proposés. Il se
lit à partir des intrants (ce qui agit sur le projet) jusqu’au extrants (ce qui résulte du projet),
mise à part la partie centrale qui montre l’interdépendance entre chaque ensemble du projet.
Les différentes parties du diagramme permettent également de définir les sous-problèmes
suivant :
1. Alimenter le module et les composantes
– Recharger la pile
– Alimenter le système portatif
2. Archiver les données localement ;
– Stocker les données sur le module
3. Interpréter les données des capteurs
– Interpréte les données
– Exécuter l’algorithme de régulation
4. Afficher l’état du module
– Afficher l’état du module
5. Echanger les données entre le module et le serveur ;
– Echanger des données
6. Manipuler les données sur le serveur
7. Traiter les données sur le serveur
15
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
16
– Traiter la demande
– Interpréter la demande
8. Stocker les données sur le serveur
– Stocker des données
9. Echanger les données entre le serveur et l’interface
– Echanger des données
10. Présenter une interface pour le médecin
– Afficher les informations
5.2
Élaboration des concepts de solutions
À partir du diagramme fonctionnel, il est possible de regrouper les fonctions en sousproblèmes. Chaque sous-problème nécessite l’évaluation de plusieurs concepts pertinents à
l’exécution des fonctions. Les concepts à l’étude sont classés selon des critères de faisabilité.
Les concepts jugés plausibles et satisfaisants sont retenus dans l’évaluation de la solution
finale 1 .
5.2.1
Alimenter le module et les composantes
Ce sous-problème permet de déterminer la source d’énergie rechargeable, à partir d’une
prise de tension de 120V. Cette source d’énergie est utilisée pour alimenter le module, la
vanne et le capteur.
5.2.1.1
Critères de faisabilité
Afin d’évaluer les différentes solutions, voici les critères de faisabilité.
1. Aspects physiques
– Doit avoir une autonomie d’au moins de 4 heures ;
– Doit être rechargeable ;
– La recharge doit se faire à partir d’une prise de 120V.
5.2.1.2
Concepts
Batterie au lithium-ion rechargeable
Caractéristiques Cette technologie offre actuellement les meilleures performances en
ce qui concerne les batteries rechargeables. On estime la durée de vie d’une batterie lithiumion à environ 1000 cycles de recharges, mais en pratique et selon des conditions d’utilisation
réaliste, il s’agit plutôt de 300 à 500 cycles. Elles ont une puissance comprise entre 250 W et
1. Compte tenu l’absence de limite de coûts, il a été jugé non pertinent de discriminer une solution sur la
base de son coût. Cet élément est plutôt pris en compte lors de l’évaluation d’une solution finale.
17
340 W par kilogramme et la tension moyenne de charge des cellules est de 3,6 volts. Sur le
plan environnemental, les batteries lithium-ion respectent les normes canadiennes puisqu’elles
sont recyclables à 98%. Sous cette technologie, les recharges perdent environ 25% de leur
efficacité après 1 an d’utilisation. La recharge de cette batterie se fait à partir d’un circuit
d’alimentation qui sera intégré au module. Ce circuit d’alimentation a un double intérêt.
Il permet de brancher la batterie sur une prise de 120 V du mur, et aussi, avoir différente
tension pour le capteur, la vanne de régulation et le module.
Décision Retenu
Justification Les batteries lithium-ion répondent à tous nos critères. Cette technologie
fait bénéficier le système portable d’une grande autonomie, d’un poids raisonnable ainsi que
d’un processus de rechargement efficace. De plus, ces batteries sont un choix écologique qui
respecte notre contrainte environnementale.
Références
[48] [49]
Batterie au Nickel-Hydrure métallique
Caractéristiques Les batteries au Nickel-Hydrure métallique sont des batteries rechargeables. Les batteries au Nickel-Hydrure métallique peuvent emmagasiner une puissance de 60
W à 120 W par kilogramme. Elles ont cependant un nombre de cycles de recharges limité. La
recharge de cette batterie se fait à partir d’un chargeur universel. La pile sera complètement
déconnecté pour être rechargé à partir d’une prise de 120V. Ces batteries sont recyclables à
100%.
Décision Retenu
Justification Ces batteries satisfont les critères de faisabilités du projet oxyPod. Ce
sont des batteries rechargeables. Selon les concepts choisis dans les autres sous-problèmes, il
est possible d’ajuster le nombre de batteries du montage pour s’assurer d’avoir une autonomie
d’au moins 4 heures.
Références
5.2.1.3
[50] [51]
Tableau synthèse des concepts
La faisabilité des solutions proposées est synthétisée dans le tableau 5.1.
18
Concepts
Aspects
physiques
Batterie au lithium
Batterie
Nickelhydrogène métallique
OUI
OUI
Aspects
économiques
N/A
N/A
Aspects
temporels
Aspects
socio-env.
Décision
N/A
N/A
OUI
OUI
Retenu
Retenu
Table 5.1 – Tableau synthèse des concepts
5.2.2
Archiver les données localement
Les informations provenant des capteurs doivent être stockées sur le module pour une
durée minimale d’une semaine. Selon les spécifications du fabricant des différents capteurs,
l’équation 5.1 permet de calculer que la quantité de données brutes à emmagasiner sur le
module est d’environ 20 Mo.
Donnees = 3paquets × 125octets/s × 7jours × 3600s = 20M o/semaine
(5.1)
ces derniers envoient trois paquets de données de 125 octets par secondes. Le total de
données brutes devant être emmagasiné sur une semaine est donc d’environ 20 Mo (environ
2,86 Mo par jour). Le module portable requiert donc une capacité de stockage minimale
équivalente qui nous amène à prendre en compte des systèmes à faible capacité.
5.2.2.1
Les solutions retenues doivent rencontrer les critères suivants.
– Capacité de stockage de plus de 20 Mo ;
– Permettre un enregistrement par seconde.
5.2.2.2
Concepts
Carte SD
Caractéristiques Le système de stockage de la carte SD est la mémoire flash NAND.
Différentes caractéristiques nous amènent à étudier cette technologie. Son volume fait partie
des plus petits espaces de stockage disponibles sur le marché (1,613 cm3 ). La plupart des
modèles disponibles offrent un taux de transfert de l’ordre du Mo par seconde au minimum
et de 20 Mo par seconde au maximum. La capacité de stockage de cette technologie de
stockage varie de 1 à 32 Go.
Décision Retenu
19
Justification C’est la plus commune des cartes mémoire et son prix varie entre 7 à 80
$ pour une capacité de 1 à 32 Go. Le taux de transfert répond aux exigences du système (au
moins 1000 fois supérieure). La capacité quant à elle est couverte par les 32 Go de stockage
de donnée.
Références
[52], [53], [88], [89]
Carte micro SD
Caractéristiques La carte micro SD utilise de la mémoire flash. C’est l’une des plus
petites familles de cartes mémoire (0,165 cm3 ). Elle englobe les cartes micro SD classique
et SDHC, variante de la version classique, possédant une capacité plus élevée. On retrouve
ces cartes mémoire dans plusieurs applications (téléphones cellulaire, caméscopes, etc.). Leur
taux de transfert est de quelques Mo par seconde au minimum pour un maximum 10 Mo par
seconde. Sa capacité varie à partir de 2 Go et peut aller jusqu’à 32 Go pour les SDHC.
Décision Retenu
Justification L’avantage de cette technologie est sans aucun doute sa taille qui permettrait l’utilisation d’autres pièces plus volumineuses dans le module portable. De plus, le
taux de transfert qu’elle supporte pallie aux 125 octets par seconde reçus des les capteurs.
Finalement, le critère de capacité est aussi amplement respecté.
Références
[52], [53], [54], [90], [91]
SSD
Caractéristiques Le SSD pour, "Solid State Drive", est sans doute ce qui s’apparente
le plus au disque dur traditionnel. Leur volume est de 66,5 cm3 . Cette technologie offre
une vitesse d’écriture de 300 Mo par seconde et sa capacité varie de 8 à 500 Go en général
pour des prix de 40 à 1500 $. La vitesse d’écriture dépasse de loin celle de certains disques
durs. Le nombre de cycles d’écriture est limité entre 100 000 et 300 000. Cela est plus que
suffisant pour le système qui ne demande que peu de cycles d’écriture. De plus, il nécessite
une alimentation séparée de son module, contrairement à une solution de stockage par carte
mémoire, par exemple.
Décision Retenu
Justification Le volume est sans doute le plus gros point faible du SSD, étant nettement
supérieur aux autres solutions de stockage de petite taille étudiées. De plus, son coût est assez
élevé. Cependant, ce concept répond aux critères fixés au préalable comme le taux de transfert
et la capacité qui sont largement suffisants. C’est pourquoi ce concept est retenu.
20
Références
[55], [56], [92], [93], [94]
Disque dur miniature
Caractéristiques Cette technologie a vu le jour avec l’apparition des iPod et bien
d’autres lecteurs mp3. L’avantage de ces disques durs miniatures est principalement l’excellent
taux de transfert de donnée. En effet, leur taille étant relativement élevé pour un dispositif
portable moderne, le choix d’un tel concept doit être basé sur la performance et la bonne
taille de stockage. Le taux de transfert de données de ces disques durs varie de 100 à 150 Mo
par seconde et leur capacité de 30 Go à 1 To.
Décision Retenu
Justification Le taux de transfert ainsi que l’espace de stockage sont assez intéressants
compte tenu des caractéristiques des différents outils du module portable. Le taux de transfert
répond à l’exigence fixée (un transfert d’informations par seconde) et ce, au détriment d’un
volume restreint. Le prix de cette technologie varie de 78 à 176 dollars.
Références
5.2.2.3
[68], [69], [70], [95]
Concepts
Aspects
physiques
Aspects
temporels
Aspects
socio-env.
Oui
Oui
Oui mais
Aspects
économiques
N/A
N/A
N/A
Carte SD
Carte micro SD
Stockage d’un téléphone intelligent
SSD
Décision
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
Retenu
Retenu
Retenu mais
Oui
Oui
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
Retenu
Retenu
5.2.3
Interpréter les données des capteurs
Ce sous-problème est essentiel au système, car les données envoyées par les capteurs sont
brutes et ne peuvent donc pas être lues par les différentes composantes du module portable.
21
C’est pourquoi il faut un concept ayant une capacité de calcul suffisante afin de traiter ces
données. De plus, c’est au module portable de calculer les statistiques. Il faut donc prévoir
un concept souple pouvant se modifier facilement.
5.2.3.1
– Doit interagir avec le reste du système
– Doit posséder une capacité de calcul suffisante(traiter les données au moins 1 fois
seconde) ;
– Doit occuper moins de 2500 cm3 et peser moins de 2.5 Kg ;
– Faible consommation énergétique.
5.2.3.2
Concepts
Microprocesseur
Caractéristiques Un microprocesseur contient une unité arithmétique et logique (U.A.L),
une mémoire cache permettant de stocker temporairement les données ainsi qu’une unité de
contrôle qui commande le microprocesseur dépendament des instructions de la programmation. Il peut donc calculer l’algorithme présent dans ce projet. La vitesse d’un microprocesseur est plus rapide que l’utilisation d’un microcontrôleur et celle d’un PIC. La vitesse du
microprocesseur dépend de son jeu d’instruction (RISC,CISC), de sa complexité (nombre de
transistors), de la longueur des "mots" traités et transférés (en bits), de la vitesse maximale
de son horloge (Hz) et enfin, du nombre de cycles d’horloge par instruction.
décision Retenu
Justification Utiliser un microprocesseur seul est envisageable étant donné de la petitesse, la légèreté et de la puissance de calcul fournie. À titre d’exemple, le i.MX27 possède un
volume de 0,187 cm3 . De plus, la consommation énergétique est faible, c’est-à-dire de 0,338
W si l’on considère un tour d’horloge de 266MHz. Enfin, il est possible de le programmer
afin qu’il puisse interpréter les données provenant des capteurs pour ensuite interagir avec le
reste du système.
Références
[62],[67],[66],
Microcontrôleur de haut niveau
caractéristiques Un microcontrôleur est un système permettant de traiter des instructions à la suite les unes des autres. Celui-ci est un circuit central de systèmes électroniques
dans lequel on y retrouve un microprocesseur, des mémoires ainsi que d’unités périphériques
22
et d’interfaces d’entrées-sorties. Toutefois, un microcontrôleur est moins rapide qu’un microprocesseur seul. Une caractéristique d’un microcontrôleur est qu’il est facilement modifiable.
Il est possible d’enlever ou d’ajouter des composantes afin de le modeler pour assurer un
meilleur fonctionnement. Par exemple, l’Arduino Mega est un microcontrôleur muni d’un
microprocesseur Atmega2560. Il est possible de lui implanter tout ce qu’il est nécessaire à la
réalisation de ce sous-problème. De plus, il est intéressant puisqu’il fournit un logiciel multiplateforme de programmation ainsi qu’un langage pouvant s’adapter à Windows, Macintosh
et Linux. Il est donc possible de modifier les instructions, et ce, de différentes façons. Afin de
comparer la puissance de calcul des concepts, les MIPS (millions d’instructions par secondes)
seront utilisés.
Décision Retenu
Justification Ce concept est retenu puisque le volume est de 61,27 cm3 . De plus, ce
microcontrôleur ne consomme que 100mA. Sa puissance de calcul est de 20 MIPS. Enfin,
cette technologie est souple et facile à programmer pour faire les fonctions nécessaires.
Références
[57], [58], [59], [60], [61],
Microcontrôleur PIC
Caractéristiques Le PIC est un microcontrôleur traitant de l’information de type microprocesseur. Cependant, on lui a ajouté certains périphériques internes le rendant ainsi
autonome. De plus, certains modèles plus récents détiennent une prise USB. Le PIC est
un processeur risc, ce qui augmente la rapidité d’exécution de l’algorithme. Cependant, la
programmation de celui-ci est d’autant plus complexe qu’un simple microcontrôleur ou microprocesseur. Il est possible de trouver les MIPS et les DMIPS pour un microcontrôleur
PIC.
Décision Retenu
Justification Justification : Un PIC est d’une taille excessivement petite voir 6x6 mm
et d’épaisseur de 400 micropouces par exemple. De plus, sa puissance de calcul est suffisante
pour le projet, soit de 16 MIPS en moyenne. Par contre, le temps de programmation d’un
Micro PIC est le plus élevé des concepts suggérés dans cette partie. Enfin, il est possible de
se procurer un modèle intéressant pour moins de 5$.
Références
Circuit imprimé
[113]
23
Caractéristiques Le circuit imprimé est une plaquette sur laquelle il est possible d’y
souder des composantes. Il est donc possible de lui ajouter les composants suivants : circuits
intégrés, résistances, condensateurs et transistors. Ce faisant, ce système peut interagir avec
les données du capteur puisqu’il est possible de choisir ses composantes. Donc, il est possible
de lui ajouter des technologies qui facilite l’interprétation des données.
Décision Rejeté
justification Il est théoriquement concevable de produire un circuit imprimé à la réalisation de ce projet. Cependant, le manque de flexibilité d’une solution de ce type est une
lacune importante puisqu’il n’est plus possible de modifier la solution une fois implantée.
Dans cette phase-ci, pouvoir adapter notre produit afin de l’améliorer est primordial. C’est
pourquoi le concept est rejeté.
Références
5.2.3.3
[64], [65]
Concepts
Aspects
physiques
Microprocesseur
Microcontrôleur
Microcontrôleur
PIC
Circuit imprimé
Oui
Oui
Oui
5.2.4
Aspects
économiques
N/A
N/A
N/A
Aspects
temporels
Aspects
socio-env.
Décision
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
Retenu
Retenu
Retenu
Non
N/A
N/A
N/A
Rejeté
Afficher l’état du module
Pour que le patient puisse connaître l’état de son système portable, le module est doté
d’un système d’affichage en temps réel. Cet affichage transmet aussi au patient toutes alertes
concernant l’état du système. Pour ce faire, l’affichage du module recevra des données des
capteurs, de l’alimentation et des directives du médecin. L’affichage est intégré au module et
s’alimente à partir de ce dernier. De ce fait, il est primordial qu’il soit de petite taille et peu
énergivore. Pour accompagner les alertes visuelles, une alerte sonore se fera entendre aussi à
partir du module. Par contre, aucune étude comparative ne se fera pour ce périphérique tant
sa technologie est primaire et son implantation est simple (par exemple un « buzzer »).
5.2.4.1
24
– Volume < 2500 cm3 ;
– Faible consommation.
5.2.4.2
Concepts
CRT
Caractéristiques Le tube cathodique (appelé CRT de l’anglais « cathodic ray tube »),
est une technologie qui a longuement été utilisée pour les téléviseurs et les écrans d’ordinateur
pour sa technologie relativement simple et sa conception peu coûteuse. Le tube cathodique
est un tube sous vide, alimenté d’un champ électrique qui bombarde d’électrons un écran
constitué de cellule électroluminescente. Le choc des électrons fait réagir ces cellules qui
renvoient une couleur. Ce système imposant, mais efficace assure un contraste de bonne
qualité et presque aucun temps de latence d’affichage. Cependant, la consommation électrique
de cette technologie est très élevée.
Décision Rejeté
Justification Le plus petit modèle trouvé sur le marché fait 14,5 cm de diamètre d’affichage. À lui seul, ses dimensions sont d’environ 3200 cm3 , ce qui est largement supérieur à
notre contrainte. De plus, il consomme 8,5 W, ce qui est trop élevé pour notre alimentation.
Cette technologie est donc trop énergivore et volumineuse pour notre système.
Références
[17], [18], [19].
ACL
Caractéristiques La technologie d’affichage de cristaux liquides (ACL) est basée sur un
écran composé de deux plaques parallèles transparentes orientées, entre lesquelles on trouve
une couche de liquide contenants des molécules. Ces molécules (appelées cristaux liquides)
ont la propriété de s’orienter lorsque soumises à des courants électriques. Cette technologie
a l’avantage d’être très faible consommatrice d’énergie, ne chauffe pas et peut être disposée
sur de très petites composantes.
Décision Retenu
Justification Ce concept est retenu puisqu’il est très peu énergivore (quelques mW
seulement), occupe un très petit espace et à l’avantage indéniable d’être disponible et populaire.
Références
25
[18], [20], [35].
Plasma
Caractéristiques Les affichages avec la technologie au plasma contiennent des cellules
contenant elles-mêmes des gaz inertes (le plus souvent de l’argon avec du xénon). Lorsque ces
cellules, qui correspondent aux « pixels », sont soumises à un courant électrique, elles chauffent
le gaz qui les entourent et le transforment en plasma. Selon l’intensité de l’excitation, le
plasma produit une lumière ultraviolette, qui est ensuite convertie en rouge,vert et bleu. Cet
affichage demande beaucoup d’énergie et a tendance à chauffer. La technologie au plasma est
nouvelle et s’annonce prometteuse pour l’affichage grande surface, cependant elle est encore
assez chère et peu flexible.
Décision Rejeté
Justification Il a été impossible de trouver sur le marché des écrans plasma en déça
de 37 pouces. Le concept est donc rejeté.
Références
[36]
OLED
Caractéristiques La technologie OLED (Organic Light Emitting Diode) est basée sur
le fait d’introduire plusieurs fines couches organiques entre une anode et une cathode. Lors
de la transmission d’un courant électrique, les électrons migrent vers le matériau central
et une lumière est produite selon le degré d’excitation. Cette technologie permet de créer
des supports souples (souvent du plastique) , donc fiables et résistants. L’absence de rétroéclairage permet d’obtenir une très faible consommation.
Décision Retenu
Justification La technologie OLED permet une implantation sur de petits supports et
demande très peu d’énergie (0.1mW). Les écrans OLED répondent à toutes nos contraintes,
ce qui en fait un candidat de choix.
Références
5.2.4.3
[18], [21], [22].
26
Concepts
CRT
ACL
Plasma
OLED
5.2.5
Aspects
physiques
Aspects
Aspects
Aspects
éconotemporels
socio-env.
miques
Non
N/A
N/A
N/A
Oui
N/A
N/A
N/A
Non
N/A
N/A
N/A
Oui
N/A
N/A
N/A
Décision
Rejeté
Retenu
Rejeté
Retenu
Échanger les données entre le module et le serveur
Le choix des concepts pour ce sous-problème a été, pour différentes raisons techniques (e.g.
facilité de l’entretien, accessibilité du service, portée, distribution inconnue des patients), limité à des protocoles permettant l’échange de données via Internet. De plus, ce sous-problème
traite surtout de la méthode par laquelle le module rejoint Internet pour transmettre et recevoir des données avec le serveur. Tel que mentionné à la section 5.2.8, on présume que les
données seront chiffrées au préalables par le module.
5.2.5.1
La liste suivante présente les critères de faisabilités à respecter pour cette section. Ces
critères ont été établis à partir de ceux présentés au tableau 4.6.
– Le transfert doit au minimum s’opérer lorsque le patient est à domicile ;
– Pouvoir transiger jusqu’à 20 Mo à la fois.
5.2.5.2
Concepts
Wi-Fi
Caractéristiques Le protocole « Wireless Fidelity »(Wi-Fi) est une technologie très
répandue et est utilisé dans la presque totalité des routeurs résidentiels. Il s’agit d’un processus de connexion sans-fil permettant de connecter un émetteur fixé sur le module (e.g. un
adaptateur Wi-Fi USB ou un circuit intégré) à une borne d’accès (e.g. le routeur du patient).
La couverture de ce type de système peut atteindre jusqu’à 250 m dépendamment des conditions et de la technologie de la borne d’accès de même que du module de connexion implanté
dans le module. La vitesse de transfert de cette technologie est généralement supérieure à la
vitesse de connexion Internet des fournisseurs usuels. La connection Internet prévue par le
système est celle du patient portant le module.
Décision Retenu mais
27
Justification Le débit de transfert supporté par le Wi-Fi permet de rencontrer le débit
de transfert minimal requis pour le projet.De plus, puisque ce concept repose sur le réseau
Internet sans fil au domicile du patient, il est clair que les transferts pourront s’effectuer
lorsque le patient sera à domicile. L’aspect sécurité du protocole Wi-Fi dépend grandement
de la configuration du réseau résidentiel du patient. Une problématique de ce concept est la
prémisse que le patient possède une borne d’accès sans-fil et une connexion Internet à domicile. En l’absence de ces technologies, il faut prévoir une alternative, par exemple, permettre
la location de l’équipement. Le concept est donc viable uniquement si une telle mesure est
prévue.
Références
[9], [10], [11]
WiMAX ou 4G
Caractéristiques Le protocole « Worldwide Interoperability for Microwave Access »(WiMAX) est une technologie permettant l’accès à un réseau sans fil par l’emplacement d’une
antenne de diffusion. Cette antenne permet de diffuser le signal du WiMAX sur une très
grande superficie (entre 1 km et 5 km de rayon en milieu urbain) à des vitesses intéressantes
(environ 40 Mbits/sec de transmission). Par la suite, un appareil capte le signal de l’antenne
et le retransmet sous une forme interprétable par les cartes réseau standards (e.g. réseau
local câblé, WiFi). Dans le concept envisagé, le module utiliserait un adaptateur USB permettant la connection à des antennes préétablies par la compagnie Bell Canada en échange
d’abonnements mensuels.
Décision Retenu.
Justification Le protocole d’accès WiMAX a été retenu puisqu’il s’agit d’un système
permettant le transfert de donnée sur une superficie beaucoup plus grande que la résidence
du patient. Aussi, la vitesse de transfert offert par le réseau WiMAX permet de conserver un
temps de transfert bas.
Références
[12], [13], [14], [15], [16].
Réseau de cellulaire 3G ou supérieur
Caractéristiques Dans ce concept, la connexion Internet se fait par l’entremise d’un
réseau de cellulaire de 3e génération. Moyennant un montant mensuel d’adhésion, plusieurs
fournisseurs de télécommunications permettent l’utilisation de leur réseau 3G. Ce genre de
réseau est très étendu et est accessible sur l’ensemble du pays. La vitesse de celui-ci est estimée
au maximum à 21 Mbits/s. Il importe de spécifier que ce système est, comme il emploie le
réseau cellulaire, sujet aux mêmes aléas notamment la perte de signal dans certains endroits.
28
Plusieurs composants existent sur le marché et permettent la connexion à ce type de réseau,
allant de la clef d’accès USB aux circuits intégrés.
Décision Retenu
Justification Cette solution est particulièrement pertinente puisqu’elle possède une très
grande étendue de service, ce qui est souhaitable dans un projet visant à accroître l’autonomie
d’un patient. De plus, les vitesses de transferts offertes par cette technologie sont amplement
suffisantes pour permettre le transfert des données dans un intervalle très court.
Références
5.2.5.3
[26], [27]
Concepts
Wi-Fi
WiMAX (ou 4G)
Réseau 3G
5.2.6
Aspects
physiques
Aspects
Aspects
Aspects
éconotemporels
socio-env.
miques
Oui
N/A
N/A
Oui mais
Oui
N/A
N/A
Oui
Oui
N/A
N/A
Oui
Décision
Retenu mais
Retenu
Retenu
Traiter les données sur le serveur
Il est nécessaire d’utiliser un système de gestion de base de données. La quantité importante de données captées par le module est envoyée sans traitement sur la base de données.
Les données peuvent ensuite être manipulées par l’interface du médecin. Les données seront
manipulées à même les outils logiciels inclus dans le système de gestion. Le système de gestion de base de données est supporté par un serveur. Il est important de permettre plusieurs
accès simultanément à la base de données pour permettre la manipulation des données par
multiples usagers simultanément.
5.2.6.1
Les critères de faisabilité pour ce sous-problèmes sont :
– Traiter plusieurs requêtes simultanément.
– Supporter une importante quantité de données.
2. Aspects socio-environnementaux
– Gestion des accès
5.2.6.2
29
Concepts
MySQL
Caractéristiques Le système de gestion de base de données MySQL est un produit
de la firme Sun Microsystems, mais disponible en open source. Il propose un accès multiutilisateur, ce qui permet à plusieurs usagers d’y accéder simultanément. MySQL est aussi
multitâche, c’est-à-dire qu’il peut exécuter en parallèle différentes requêtes émises par les
usagers sur la base de données. Le système est accessible par un très large éventail de langage
de programmation, contenant les plus connus comme le C++ et le Java, ce qui facilite
l’interaction avec un programme externe tel que l’interface du médecin ou le module.
Décision Retenu
Justification MySQL est multitâche et multi-utilisateur ce qui est le critère nécessaire
à rencontrer pour être considéré. Le système MySQL permet de gérer de multiples connexions
ainsi que de nombreux échanges de données simultanés, ce qui répond à nos besoins.
Références
[28], [29].
Access
Caractéristiques MS Access est une solution logiciel de la suite MS Office offerte par
la compagnie Microsoft qui a été lancée en 1992. Ce système de gestion de base de données
comprend trois utilitaires : le moteur de base de données MS Jet, un éditeur graphique et le
langage de programme Visual Basic. Par contre, d’autres langages de programmation peuvent
être utilisés pour interagir avec la base de données tels le Delphi et le VS C++. Bien qu’il
soit théoriquement possible de gérer plus de 200 accès avec une base de données Access,
la pratique montre bel et bien que pour profiter d’une utilisation confortable, le nombre
d’utilisateurs doit être inférieur à 30 personnes. Comme Access fait partie de la suite MS
Office, il est aisé d’exporter des données avec les logiciels populaires tel Word et Excel.
Justification Access permet de gérer une base de données multi-utilisateur, de manière
simple et conviviale et en offrant de bonnes compatibilités techniques. Cependant, la faible
capacité de gérer efficacement le transfert de données au-delà de 20 utilisateurs est une lacune
importante. Il serait possible de contrer ce manque en installant plusieurs stations Access ou
en modifiant le nombre d’accès à la base de données. Cependant, comme le nombre de modules
qui échange de l’information avec le serveur est déjà de 100, et qu’il risque d’augmenter
significativement dans les prochaines années, ce concept doit être évalué attentivement.
Référence
30
[46], [47].
Développer une base de données
Caractéristiques Il est possible de développer un système de gestion de base de données à partir d’un langage de programmation tels le Python ou le C++. Le système est bâti à
partir du support de notre choix et serait flexible lors de l’implantation. Un projet d’une telle
envergure requerrait la participation de programmeurs experts en la matière et nécessiterait
plusieurs mois de développement.
Décision Retenu
Justification Un système de base de données sur mesure a l’avantage de coller directement à nos besoins, d’être exempt de fonctionnalités superflues et d’avoir un comportement
adéquat. Cependant, les frais reliés à un tel choix en font un concept extrêmement coûteux
en temps et en argent. Cette discrimination se fera lors de la sélection de la solution finale.
Référence
5.2.7
[45].
Stocker les données sur le serveur
Le mandat d’oxyPod requiert un espace de stockage de données sur un serveur. Les
modules doivent pouvoir y transférer leurs données et le médecin doit pouvoir accéder à
celles-ci à partir de son interface. En tenant compte de la quantité de patients du projet, de
la durée de celui-ci et des spécifications des capteurs, la quantité totale de données pour la
phase 1 du projet est d’environ 105 Go.
5.2.7.1
Les concepts retenus doivent rencontrer les critères suivants.
– Capacité de stockage de plus de 105 Go ;
– Doit permettre l’implantation d’une base de données.
5.2.7.2
Concepts
Stockage local sur un disque dur et serveur de table
31
Caractéristiques Le stockage sur disque dur est la technologie de stockage de données
numériques la plus répandue. Cette technologie consiste à enregistrer magnétiquement les
données sur un plateau métallique rotatif. L’espace de stockage sur disque dur varie selon
les manufacturiers et les modèles. Des disques durs d’un volume suffisant pour les besoins
du projet sont disponibles pour une somme raisonnable. La fiabilité des disques durs dépend
des manufacturiers et des modèles. Certains disques durs possèdent cependant des MTBF de
1,4 million d’heures. Ce concept de solution ne prévoit pas de redondance des données. Les
serveurs de tables sont l’équivalent serveur des ordinateurs de tables. Ils peuvent fonctionner
indépendament et non pas besoin d’autre support pour être utilisés.
Justification Le disque dur est une technologie qui répond presque entièrement aux
critères de faisabilités du sous-problème. Il est facile de trouver des disques durs ayant un
espace de stockage environ dix fois plus volumineux que l’espace de stockage minimal du
projet à prix raisonnable. De plus, le MTBF des disques durs est beaucoup plus élevé que la
durée du projet, ce qui nous assure une bonne fiabilité pour cette technologie. Cependant,
en cas de défaillance du disque dur, les données stockées sur celui-ci seraient perdues. Cette
solution n’est donc envisageable que si on y ajoute une redondance des données.
Références
[2], [3], [23], [24], [25].
Stockage local sur un disque dur en configuration RAID 1 avec serveur sur rack
Caractéristiques La configuration RAID 1 (Redundant Array of Independent (or inexpensive) Disks) consiste à placer deux disques durs en parallèle. Ceux-ci contiennent exactement la même information. En cas de défaillance, le deuxième disque continue de fonctionner
normalement et conserve les données. Ce type de configuration est plus dispendieuse que
la configuration sans redondance des données, mais cette technologie demeure abordable. Le
serveur sur rack est un ordinateur conçu pour pouvoir servir de serveur. Plusieurs compagnies
offrent des serveurs avec des capacitées variées.
Décision Retenu
Justification Placés en configuration RAID 1, les disques durs répondent aux critères
de faisabilités du sous-problème. Il est facile de se procurer des disques durs ayant un espace
de stockage amplement suffisant pour une somme raisonnable. De plus, une faille du système
doit affecter les deux disques durs simultanément pour pouvoir affecter l’ensemble du projet,
ce qui plus improbable qu’une faille d’un seul disque dur. Le MTBF est donc équivalent au
plus grand MTBF entre les deux disques durs.
Références
[2] [3] [23] [24] [25]
32
Stockage local sur mémoire flash et serveur lame
Caractéristiques La mémoire flash est une mémoire non-volatile sur puce utilisée
entre autres dans les SSD. Les données sont enregistrées électriquement à l’aide de semiconducteurs. Les SSD utilisent les mêmes protocoles de transferts que les disques durs. Ils
peuvent donc être utilisés dans les mêmes situations que ceux-ci. Les SSD sont moins sensibles aux chocs que les disques durs, car ils n’ont pas de pièces mobiles. Ils ont en général une
capacité de stockage moins grande que les disques durs et sont plus dispendieux que ceux-ci.
On trouve sur le marché des SSD ayant une capacité suffisante pour le projet oxyPod (plus
de 60 Go). Ils sont en général plus rapides que les disques durs. Certains SSD ont des MTBF
d’un million d’heures. La configuration sans redondance des données implique qu’il n’y a pas
d’information stockée en parallèle sur un autre SSD. La mémoire flash a un nombre de cycles
d’écriture très limité pour un usage de serveur où les données sont constamment en écriture
et lecture.
Décision Rejeté
Justification La mémoire flash d’un SSD est une technologie qui ne répond pas aux
critères de faisabilités du sous-problème. Bien qu’il soit facile de trouver des SSD ayant un
espace de stockage environ huit fois plus volumineux que l’espace de stockage minimal du
projet à prix raisonnable, les SSD possèdent un nombre de cycles d’écritures limités. Leur
utilisation aux fin de stockage n’est donc pas recommandée.
Références
[5], [6], [7].
Service d’hébergement
Caractéristiques Les services d’hébergements permettent de stocker des données sur le
serveur de compagnies privées. Le coût de cette solution varie généralement en fonction de la
quantité d’information stockée ainsi qu’avec la quantité de données transférées. Cette solution
nous permet donc de ne pas acheter de l’espace de stockage en surplus. Ces compagnies nous
assurent généralement une disponibilité stationnaire assez élevée pour nos besoins. Cette
disponibilité stationnaire peut aller jusqu’à 99,99% et même plus dans certains cas.
Décision Retenu
Justification Les services d’hébergement répondent aux critères de faisabilité du sousproblème. Le coût de ce service varie en fonction de la quantité de données stockées. Il n’est
donc pas nécessaire de payer pour de l’espace de stockage superflu. De plus, le fournisseur
du service nous garantit une disponibilité stationnaire suffisante pour le projet.
33
Références
5.2.7.3
[8] [19],
Concepts
Aspects
physiques
Aspects
temporels
Aspects
socio-env.
Oui mais
Aspects
économiques
Oui
Disque dur en configuration RAID 0
Disque dur en configuration RAID 1
Mémoire flash en
configuration RAID
0
Décision
Oui
Oui
Retenu mais
Oui
Oui
Oui
Oui
Retenu
Non
Oui
Oui
Oui
Rejeté
Oui
Oui
Oui
Oui
Retenu
5.2.8
Assurer la confidentialité des données lors des transmissions
Assurer la confidentialité des données est essentiel pour le projet oxyPod. En effet, les
données qui circuleront dans le cadre du projet sont des données médicales et doivent donc
demeurer confidentielles pour des questions éthiques. Puisque les aspects de gestions de la
sécurité des données lors du stockage sont pris en comptes par le type de base de données, il
sera plutôt question d’encryption.
5.2.8.1
– Doit pouvoir être chiffrer et déchiffrer par le module et l’interface.
5.2.8.2
Concepts
Cryptographie avec clef asymétrique
Caractéristiques La cryptographie asymétrique est un principe qui permet l’encryption de données avec une clef publique. Le serveur diffuse sur le réseau de communication
une clef publique permettant aux modules et à l’interface de chiffrer les données. Le serveur
quant à lui dispose d’une clef privée lui permettant de déchiffrer les données lorsqu’elles lui
sont transmises. Pour afficher les données sur l’interface, celui-ci devra également détenir une
34
clef privée et une clef publique qu’il partagera avec le serveur pour que celui-ci chiffre les
données à afficher. Le chiffrement se fera à l’aide des composantes logicielles du module et
l’interface du médecin.
Justification La cryptographie avec clef asymétrique permet d’envoyer des informations vers le serveur avec une assurance d’une bonne confidentialité. Cependant, puisque
l’interface du médecin doit afficher les données du patient, celui-ci devra avoir à sa disposition une assez grande puissance de calcul, ce qui n’est pas assuré.
Références
[37], [38], [39].
Cryptographie avec clef symétrique
Caractéristiques La cryptographie symétrique est un principe qui permet l’encryptions de données avec une clef privée. Le serveur, le module et l’interface disposent de la
clef lors de leur initialisation. La clef permet le chiffrement et le déchiffrement des données.
Cette technique de cryptographie demande relativement peu de ressources de calculs. Le
chiffrement se fera à partir des ressources logicielles du module et de l’interface.
Décision Retenu
Justification Puisque chaque module devra être configuré dans le bureau du médecin,
le chiffrement à l’aide d’une clef symétrique est une technique possible pour l’encryption des
données. En effet, la clef pourra être partagée à cette occasion.
Références
[40], [41], [42].
Cryptographie avec clef hybride
Caractéristiques La cryptographie hybride est un principe qui permet l’encryption de
données avec une clef asymétrique et symétrique simultanément. Le serveur dispose d’une clef
publique qu’il diffuse sur le réseau. Le module et l’interface chiffrent leurs données à l’aide
d’une clef symétrique et chiffrent ensuite cette clef à l’aide de la clef publique. Le serveur
se sert ensuite de sa clef privée pour déchiffrer la clef symétrique. Il se sert ensuite de cette
clef pour déchiffrer les données transférées. Pour afficher les données sur l’interface, celui-ci
devra également détenir une clef privée et une clef publique qu’il partagera avec le serveur
pour que celui-ci chiffre les données à afficher. Le chiffrement se fera à l’aide des composantes
logicielles du module et l’interface du médecin.
35
Décision Retenu
Justification La cryptographie hybride permet d’envoyer des informations vers le serveur avec une assurance d’une bonne confidentialité. Ce principe demande une puissance de
calcul dont dispose l’interface du médecin.
Références
5.2.8.3
[43], [44].
Concepts
Clef asymétrique
Clef symétrique
Clef hybride
5.2.9
Aspects
physiques
Aspects
Aspects
Aspects
éconotemporels
socio-env.
miques
Oui mais
N/A
Oui
N/A
Oui
N/A
Oui
N/A
Oui
N/A
Oui
N/A
Décision
Retenu mais
Retenu
Retenu
Présenter une interface pour le médecin
Il est dans le mandat d’offrir une interface au médecin pour interagir à distance avec le
module de son patient. L’interface doit permettre la consultation des données du patient,
mais aussi la modification et l’ajustement des paramètres de l’algorithme de régulation à
distance.
5.2.9.1
– Fonctionnel dans un bureau de médecin.
5.2.9.2
Concepts
Windows Form Application
Caractéristique Une Windows Forms Application est en fait une application bâtie à
partir de l’interface graphique Windows Forms, incluse dans Microsoft .NET Framework. Ce
type d’application client est programmée de manière générale à l’aide du langage C#, langage
orienté objet créé par la société Microsoft. À l’aide de la plateforme open source Mono, il
est possible de convertir une application Windows Forms pour lui permettre d’être exécutée
36
sur les systèmes d’exploitation Linux et Mac OS rendant les applications très facilement
portables.
Décision Retenu
Justification Le développement en C# est très répandu et permet à l’application d’être
développée rapidement. De plus, une application Windows Form peut être exécutée sur n’importe quel ordinateur personnel.
Références
[32].
Application pour Système d’exploitation mobile
Caractéristique Les applications pour système d’exploitation mobile tel iPhone OS,
Android, Symbian OS, BlackBerry OS et Window Phone 7 sont très répandues. Le développement d’une application qui peut être exécutée sur ce type de système d’exploitation se fait
à partir d’un kit de développement (SDK) unique à chacun des systèmes. Le développement
se fait dans différents langages de programmation variant selon les caractéristiques de chaque
système. Une application mobile est très dépendante des caractéristiques de son appareil
hôte, c’est-à-dire, du téléphone ou de la tablette numérique sur lequel elle fonctionne. Il est
aussi difficile de transférer une application à un autre système sans avoir à la refaire.
Justification Le concept est retenu puisque le développement d’une application s’écrit
dans des codes bien connus des développeurs tels le Java, C++, Python, etc. Cependant,
le fait qu’une telle application nécessite la possession d’un téléphone intelligent ou d’une
tablette numérique ajoute un bémol à la solution.
Références
[33], [34].
Interface WEB
Caractéristique Une interface WEB est un site WEB qui contient différentes applications WEB qui permettent à l’usager une interaction avec des programmes, des banques
de données, etc. Dans le cadre du projet oxyPod, les applications WEB contenues sur le site
communiquent avec la base de données et la mettent à jour selon les modifications apportées
par le médecin. Ces interfaces WEB, et par le même coup les applications, peuvent être développées en différents langages tels le PHP et le JavaScript. Certains langages correspondent
mieux selon le type de bases données choisi et vice versa. Le fonctionnement est semblable
à une application pour système d’exploitation, mais est accessible par un fureteur WEB.
37
L’accès à l’interface nécessite donc une connexion Internet pour le client et un hébergement
pour l’application WEB.
Décision Retenu
Justification Le développement WEB est très connu et se fait relativement bien. L’utilisation nécessite simplement un fureteur WEB et une connexion Internet. L’application quant
à elle est hébergée sur le serveur déjà prévu dans le projet. On peut donc y avoir accès par
des ordinateurs personnels ainsi que des téléphones intelligents et tablettes numériques.
5.2.9.3
Concepts
Aspects
physiques
Aspects
temporels
Aspects
socio-env.
Décision
Oui
Aspects
économiques
N/A
Windows Form Application
Application pour
Système d’exploitation mobile
Interface WEB
Oui
N/A
Retenu
Oui mais
N/A
Oui
N/A
Retenu mais
Oui
N/A
Oui
N/A
Retenu
Figure 5.1 – Diagramme fonctionnel
38
Chapitre 6
Étude préliminaire
Cette section a pour but de présenter et de mettre à l’étude quattre concept de solution
globaux. Ceux-ci sont évaluées selon le plan d’étude présenté à la section 6.1. Les différents
concepts mis à l’études sont présentés au tableau 6.1. Ceux-ci sont formés selon quatre axes
soit performance, économie, portabilité et flexibilité, de dévelopement et sont présentés en
détails dans cette section.
6.1
6.1.1
Plan d’étude
La disponibilité stationnaire est calculée sur les disques durs du serveur. En effet, ces
pièces sont généralement les pièces les plus à risques dans un serveur.
6.1.2
Les coûts d’opérations sont calculés avec l’addition de tous les abonnements nécessaires
à chaque concept tel que les abonnements internet, les salaires de techniciens et les coûts de
locations.
6.1.3
Volume
Le volume du module est calculé en additionnant le volume de la pile, de l’écran, l’unité
de calcul, le module internet et le stockage local et des éléments spécifiques selon les concepts.
6.1.4
Poids
Le poids du module est calculé en additionnant le poids de la pile, de l’écran, l’unité de
calcul, le module internet et le stockage local et des éléments spécifiques selon les concepts.
39
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
6.1.5
40
La capacité de l’unité de calcul est calculé avec les MIPS fournit dans les fiches techniques.
Dans le cas où les MIPS sont indisponibles, ceux-ci sont approximé à partir de la vitesse
d’horloge.
6.1.6
La capacité de stockage du module est donnée directement par la composante utilisée.
6.1.7
Facilité de la connexion entre le module et l’interface
La facilité de la connexion entre le module et l’interface est donnée par la table (ref).
6.1.8
Convivialité de l’interface du module
La convivialité de l’interface du module est donnée par la table (ref).
6.1.9
La pile fournit une valeur de capacité en mAh. L’autonomie est obtenue en divisant la
capacité par la somme des consommations en mA des composantes du module. Dans le cas
où la consommation est donnée en Watt, celle-ci est divisé par le voltage d’utilisation de la
composante.
6.1.10
Temps de recharge
Le temps de recharge est calculé dans chaque section de l’alimentation.
6.1.11
Portée de la communication
La portée de la communication est donnée par la table (ref).
6.1.12
Coût du module
Le coût du module est calculé en additionnant les coûts de développement, le coût de
l’unité de calcul, le coût du stockage local, le coût du module internet, le coût de l’alimentation
et le coût de l’affichage.
6.1.13
Espace du stockage du serveur
L’espace de stockage du serveur est calculé à partir de l’espace de stockage effectif des
disques durs.
6.1.14
41
Qualité de l’encryptions
La qualité de l’encryptions est donnée par la table (ref).
6.1.15
Coût du serveur
Le coût du serveur est calculé par le coût à l’achat du serveur, de toutes les composantes
et des pièces nécessaire au fonctionnement du serveur. Dans le cas de l’hébergement, le coût
du serveur est considéré dans les coûts d’opération.
6.1.16
Convivialité d’utilisation de l’interface du médecin
La convivialité de l’interface du médecin est donnée par la table (ref).
6.1.17
Coût de développement de l’interface
Les coûts de développement de l’interface comprennent les coûts de la mise en place de
la base de donnée et les salaires des concepteurs de l’interface.
6.2
Concepts globaux
Les différents concepts mis à l’études sont présentés au tableau 6.1. Ceux-ci sont formés
selon quatre axes soit performance, économie, portabilité et flexibilité, de dévelopement et
sont présentés en détails dans cette section.
6.2.1
Concept Mobilité
Ce premier concept vise la maximisation de la portabilité du module. Les composantes
ont été choisis pour leur faible volume et leur faible poids.
6.2.1.1
Archivage local : Solid State Drive
Le SSDNow série 100 de Kingston est le meilleur rapport qualité prix des SSD présents
sur le marché en terme de taille [92]. Il utilise de la mémoire flash NAND.
Volume Son volume est de 71,8 cm3, [92]
Poids Un SSD contribue au poids total du module par 74 g [93].
Espace de stockage La capacité répond aux attentes du système, car elle est de 8 Go.
Consommation électrique Elle est d”environ 2,26 W [92].
42
Table 6.1 – Concepts de solutions
Module
Alimentation
Archivage local
Interprétation
des données
Affichage local
Échange
des
données
Serveur
Traitement des
données sur le
serveur
Stockage
des
données sur le
serveur
Assurer la confidentialité
Interface
Présenter
une
interface
Concept « performance »
Concept « économique »
Concept « mobilité »
Concept « flexibilité »
Batterie
Lithium-Ion
SSD
Batterie NickelHydrure
Carte SD
Batterie NickelHydrure
Carte microSD
Microcontrôleur
PIC
OLED
4G
Microprocesseur
ACL
Wi-fi
Deux Batterie
Lithium-Ion
Microcontrôleur
PIC
OLED
3G
Access
MySQL
MySQL
MySQL
Rack
Desktop
Service d’hébergemen
Asymétrique
Symétrique
Hybride
Hybride
Window Form
Application
Window Form
Application
Application mobile
Web
Microcontrôleur
Arduino
ACL
4G
43
Coût Le coût du SSDNow série 100 de Kingston est de 39,99 $ [92].
6.2.1.2
Interprétation des données : Micro-contrôleur PIC
Le microcontrôleur pic retenu pour ce concept est le PIC18F25K20 de la compagnie
Microchip [110]. Ce dernier utilise une unité centrale de traitement de haute performance
RISC. De plus, son architecture est programmable en langage C. Il possède jusqu’à 35 bornes
d’entrées/sorties.
Volume 6X6 mm et épaisseur de 0.001016 centimètre [112].
poids Le microcontrôleur PIC pèse de 6 g, ou plutôt 0,006 kg [112].
Puissance de calcul Cette technologie a une puissance de calcul de 16 MIPS [110].
Coût module Le coût de ce microcontrôleur est minime, soit de 2,24$. Pour 100 microcontrôleur PIC, le coût revient a 224$. De plus, trois ingénieurs rémunérés à un salaire de
100$/h pour un contrat de 150 heures seront nécessaire pour la programmation, pour un
total de 45000$. Le coût total des modules est de 45224$ [111] .
consommation énergétique Le PIC18F25K20 consomme entre 1,8 V et 3,5 V selon son
état(veille ou haute performance). La consommation électrique est de 25mA [110].
6.2.1.3
Affichage : OLED
L’écran OLED retenu pour les solutions du projet est le modèle OLED-160-G1(SGC) [85]
de la compagnie 4D System. Ce dernier utilise la technologie PMOLED et possède une
compatibilité native avec la technologie Micro-SD.
Poids Le poids de ce dispositif d’affichage n’est pas mentionné dans la documentation du
détaillant. À l’aide de son volume et de comparaison avec d’autre modèle semblable, le poids
est estimé à 20 grammes.
Volume Les dimensions sont respectivement de 52 mm par 32 mm par 6,1 mm, pour un
volume total de 10,15 cm3 [87].
Convivialité Cette écran permet une affichage de 65 000 "couleurs vraies", une résolution
160 par 128 pixels, 16,6 cm2de champ d’affichage et un angle de vision de 180 degré [87].
Toutes ces caractéristiques offre une très bonne convivialité pour l’utilisateur.
Coût Cette écran coûte 55$ 1 par unité [85].
1. Rabais applicable à l’achat de 25 unités et plus
44
Consommation électrique Le fonctionnement interne typique de l’écran est de 40 mA, et
celle de l’affichage, dans un usage typique à haut contraste est de 42 mA. La consommation
totale est de 82 mA.
6.2.1.4
Échange de données avec le serveur : 4G
Le concept de l’utilisation du 4G est évalué à l’aide du dispositif U998 de Novatel Wireless
offert par Bell. L’évaluation de ce concept s’effectue par la compagnie de télécommunications
[104].
Coût du module Le coût de ce concept pour dans le module est de 104,95$ 2 par module.
Le tout chiffre a un total de 10495$.
Coût d’opération Le coût d’adhésion à ce service est de 35$ par mois par module. De
plus, un technicien doit être prévu en cas de problème technique avec la composante environ
5 heures par semaine à un salaire de 25$ de l’heure. Les coûts d’opérations totaux s’élèvent
donc à 48500$ pour un an.
Portée de la communication avec le serveur Comme le signal du 4G est très répandu
sur l’étendue de la province, davantage même que le 3G, une note de 100% lui est accordé
pour le critère de la portée.
Consommation électrique La consommation électrique de cette clef est estimée à la
capacité maximale pouvant être fournie par un port USB, soit 5V à 500 mA [106]. Le
périphérique ne sera alimenté qu’une fois par jour, pour une durée de 1 minute (voir équation
6.5 pour les détails). Le délai d’une minute est conservée même si la vitesse de transfert est
plus rapide puisque le 4G est plus susceptible à la déconnexion que le Wi-Fi.
Volume Les dimensions de cette clef sont 7,7 cm par 3,0 cm par 4,3 cm soit 99,3 cm3 [105].
Poids Le poids qu’ajoute cette clef à la solution est de 27 g [105].
6.2.1.5
Traitement des données sur le serveur : Access
La base de donnée Access offerte par Microsoft est retenu pour le projet. En tant que
logiciel propriétaire, cette base de donnée est facile d’installation et comprend l’assistance
technique de la compagnie [107]. Le logiciel utilisé sur les postes utilisateurs sera Access
Runtime, gratuit d’utilisation. [108]
2. Avec l’abonnement au service 4G de 1 an
45
Coût de développement de l’interface Le prix d’achat de ce logiciel est de 179,99$ pour
l’ensemble du projet. Le temps d’implantation initial sur le serveur est estimé à 20 heures de
travail de technicien, ce qui équivaut à 500$. Le coût de développement de l’interface total
est de 680$ 3 .
Coût d’opération 10 heure par mois est nécessaire pour la maintenance de cette base de
donnée, pour un coût total de 3000$.
6.2.1.6
Stockage des données sur serveur : Serveur HP ProLiant
Le serveur sur rack considéré dans le projet oxyPod est le ProLiant DL120 de HP. Celui-ci
sera équipé de deux disques durs de 250GB en configuration RAID 1. Un rack doit également
être acheté pour pouvoir utiliser ce type de serveur.
Coût du serveur Le coût à l’achat de ce serveur est de 1069,99$ [76]. Le rack utilisé pour
le projet est un rack de la firme Innovation First. Son prix à l’achat est 219,99$ [77]. Le prix
total à l’achat est donc de 1289,98$.
Espace de stockage Le serveur dispose de 2 disques durs de 250 GB.
Disponibilité stationnaire Le MTBF de chaque disque dur est de 2,5 millions d’heures [73].
Dans un système en configuration RAID1, l’indisponibilité stationnaire (1 − sa) augmente
exponentiellement avec chaque redondance. [109] On estime le temps de réparation d’un
disque dur à 24 h. La disponibilité stationnaire est calculé avec l’équation 4.1. La disponibilité stationnaire est donc de 99,999%. L’indisponibilité stationnaire est donc de 0,02%.
L’indisponibilité stationnaire totale est calculé par l’équation suivante :
indis. = 0,000012
(6.1)
La disponibilité stationnaire du système est donc de 99,99999999%.
Coût d’opération Un serveur internet de ce type nécessite une connexion internet d’entreprise. Dans le cas présent, la connexion utilisée sera la connexion Accès Internet Affaires
de Vidéotron. [74] Celle-ci revient à 42,95 $ par mois. Un technicien doit être également
disponible environ une heure par semaine. Le salaire moyen d’un technicien est entre 20 $
et 30 $ par heure selon l’expérience de celui-ci [75]. Le coût d’opération pour l’ensemble du
projet est donc de 1815,40 $.
6.2.1.7
Assurer la confidentialité : Chiffrement asymétrique
Le protocole de chiffrement symétrique envisagé pour le projet oxyPod est le protocole
RSA (Rivest, Shamir et Adleman). La clef publique est changée à chaque jour et est diffusé
sur le réseau.
3. Le salaire d’un technicien est estimé à 25$ par heure
46
Qualité de l’encryption Ce protocole de chiffrement des données est employé par plusieurs commerçants en ligne. Puisque la clef est changée chaque jour, il est possible de faire
une meilleure gestion des accès. Une solution utilisant ce type de clef obtient donc la note de
100% à l’évaluation de la solution.
6.2.1.8
Présenter une interface : Windows Forms Application
Une Windows Forms Application est exécuté à l’aide d’un système d’exploitation produit par la compagnie Microsoft. Les différentes versions du Système Windows de Microsoft
détiennent, au mois de mars 2011, 86,9% des parts de marchés. [102]
Coût de développement de l’interface Le temps de développement d’une Windows
Forms Applications dépend de sa complexité et du type de tâche à exécuter. On estime le
contrat de développement à 160 heures de travail, soit l’équivalent d’un mois. En engageant un
développeur payé à un salaire de 50$ de l’heure, le cout total de développement de l’interface
revient à 8000$.
Convivialité de l’interface Étant une application conçue sur mesure en fonction des
demandes du client, une Windows Form Application obtient une note de 75% au niveau de
sa convivialité. Son principal handicap se situe au niveau des commandes imposées par le kit
de développement des Windows Form Application, ce qui limite légèrement la liberté dans
la création de l’interface.
Facilité de la connexion du module avec l’interface Il est simple de connecté le
module avec une Windows Forms Application car le système d’exploitation Windows facilite
la connectivité de périphérique externe. On attribue donc la note de 100%.
6.2.1.9
Alimentation : Batterie Lithium-ion
La batterie lithium-Ion de ce projet est vendu par la firme Only battery pack, a une
capacité de l’ordre de 2200mAh et une tension de 14,8V [96] .
Coût du module Les batteries au lithium rechargeables sont les plus coûteuses à l’achat.
Celle qui a été choisie coûte 49.95 dollars USD. En convertissant cette somme à la date du 10
Avril 2011, nous obtenons 47.7222 $ CAN. Pour recharger cette pile, un circuit d’alimentation
doit être réalisé. On évalue le coût du circuit à 15 $.Ainsi toute le prix global de l’alimentation
est estimé à 64,95$. [96] [98]
Volume Les dimensions de cette pile sont : 73.66mmx63. 5mmx20. 8mm, soit un volume
de 97.29cm3 . [96]
Poids Le poids de la batterie au lithium est de 170,1g. [97]
47
Autonomie L’autonomie de la pile est calculé à partir de l’équation 6.2.
T =
q
I
(6.2)
[99] [100]
Temps de charge Le temps de charge de la pile au lithium est calculé grâce à l’équation
6.3 .
Ca
× 1,4
Cc
Tc= temps de charge (s) ; Ca= capacité (mAh) ; Cc=courant de charge (mA)
Tc =
Tc =
2200
× 1,4
1000
(6.3)
(6.4)
Tc= 3h03min
Tc=3h08min
[101]
6.2.2
Concept économique
Le deuxième concept est le concept économique. Dans cet élément, les composantes ont
été choisies avec un optique de réduire les coûts. Le troisième concept est un concept de
mobilité. Les composantes ont été choisies par rapport à leur légerté et leur petite taille.
Finalement, le dernier concept est le concept flexibilité. Celui-ci regroupe les composantes
susceptibles d’être les plus facile à adapter pour les prochaines phases du projet.
6.2.2.1
Archivage local : Carte SD
C’est la plus commune des cartes mémoire. La marque choisie pour le module portable
est la SDSDB-1024 de chez Sandisk. La manière de stocker l’information diffère quelque peu
de la micro SD, il s’agit d’une mémoire flash NAND.
Volume Le volume qui est de 1,613 3est intéressant pour un système de stockage [89] .
Poids Le poids est de 3 grammes [89].
Espace de stockage Étant donné la contrainte fixée dans le cahier des charges qui est
de 20 Mo de capacité minimum par semaine, on est en mesure de dire que 1 Go suffira
amplement.
Consommation électrique La quantité de courant utilisée par la carte est négligeable,
au maximum 65 mA [89].
48
Coût Le prix d’un tel espace de stockage est très concurrentiel. En effet 0,20$ pour une
carte de 1 Go est un coût qui répond à toutes les attentes en terme de qualité prix [88].
Taux de transfert La vitesse de transfert est de 2 Mo par secondes.
6.2.2.2
Interprétation des données : Microprocesseur Intel Atom Processor Z670
Le microprocesseur choisi est le Intel Atom Processor Z670 [114]. Celui-ci vient seul. Il
est donc nécessaire de lui ajouter de la mémoire. Celle recommandée est la DDR2-800 [115].
Elle possède 512MB.
Volume Le volume de la carte mémoire est de 0,34 cm3. Celui du microprocesseur est de
1 cm3 [114]. En additionnant, on obtient 1,34cm3.
Poids Ce microprocesseur pèse environ 0,078 kg [114].
Puissance de calcul Pour ce microprocesseur, il est impossible de trouver des MIPS.
Cependant, il détient une vitesse d’horloge amplement suffisante pour calculer l’algorithme
de ce projet.
Coût L’Intel Atom Processor Z670 coûte 75,00$ et la carte DDR2-800 coûte 12$. On comptabilise aussi les 150 heures de travail de quatre ingénieurs, rémunéré à 100$/h, pour préparer
l’implantation du microprocesseur dans le module. D’où le prix total pour le projet en utilisant ce concept est de 68700$ [114].
Consommation énergétique Ce microprocesseur nécessite 166 mA [114].
6.2.2.3
affichage : ACL
L’écran ACL utilisé dans le cadre de notre projet est le modèle 4DLCD-24T-027 de la
compagnie 4D System. Cette affichage utilise la technologie TFT couleur et permet une
implantation flexible [79].
Poids Le poids de ce dispositif d’affichage est de 18 grammes.
Volume Les dimensions de cet écran sont respectivement 42,72 mm de largeur, 60,26 mm
de longueur et 2,8 mm d’épaisseur pour un volume total de 7,2 cm3 [81].
Convivialité Cet écran permet un affichage de 65 000 "couleurs vraies", une résolution de
240 par 320 pixels, 18 cm2de champ d’affichage, un angle de vision très large et possède la
technologie "touch" [83]. Toutes ces caractéristiques offrent une excellente convivialité pour
l’utilisateur.
49
Coût Cette écran coûte 20$ par unité [79].
Consommation électrique La consommation de cette écran est de 40 mA pour son fonctionnement, incluant le rétro-éclairage [83].
6.2.2.4
Échange des données : Wi-Fi
Le module retenu pour l’évaluation du Wi-Fi comme solution de communication avec le
serveur à partir est le WiFly GSX 802.11 b/g. Toutes les informations sont tirées du site du
vendeur et de la fiche technique qui s’y trouvent [78].
Coût du module La contribution de cette pièce dans le prix de module est de 4185,00$
pour les 100 modules soit 41,85$ l’unité. De plus, sur la base de statistiques Canada, il
faudrait prévoir l’achat d’environ 25 routeurs Wi-Fi (97% des 80% utilisant Internet possède
une connection sans-fil à domicile) ( [80]). Cela ajoute 625$ (25$ à l’unité) au coût de ce
concept. Le total s’élève donc à 4810,00$ [82].
Coût d’opérations Ce concept nécessite la présence d’un technicien dont la présence est
estimée à 20 h par semaine à un salaire d’environ 25$ de l’heure. De plus, comme 23% de
la population canadienne ( [80]) n’ont pas Internet, il faudra prévoir l’abonnement d’environ
23 individues. Conséquemment, il faut ajouter le coût d’une connexion vitesse intermédiraire
pour un tarif d’environ 22,95$ par mois par unité de module [84]. Pour 23 modules cela
ferait environ 6334,20 $ par année. Le coût total de l’entretien s’élève donc à 27134,20$.
Portée de la communication avec le serveur Ce dispositif permet une transmission de
données à une distance pouvant aller jusqu’à 100 m de la borne d’accès Internet effectuant le
relais avec le serveur. Habituellement, la portée réelle d’un tel signal est équivalent à environ
un domicile dans des conditions optimales (à l’extérieur par exemple). Conséquemment, une
note de 0% est attribuée à ce critère.
Consommation électrique Lors de transmissions de données, chaque module a une consommation d’énergie pouvant atteindre 100 mW. De plus, chaque module a la capacité de se
mettre en dormance dans l’attente d’un signal Wi-Fi à portée et d’une consigne de transactions de données ce qui permet de réduire la consommation d’énergie aussi bas que 10 µW .
Considérant que le module doit transiger environ 2,86 Mo par jour (basé sur l’équation 5.1 à
une vitesse d’environ 113 Kb/s (capacité du module)) cela fait environ 30 secondes de transferts par jour. En admettant 1 minute total en moyene de transfert par jour afin d’inclure les
aléas de la connexion Wi-Fi, la consommation moyenne du module WiFly est de :
Consommation =
23,98h
0,02h
23,98h
× 10uW +
+ 100mW ×
= 93µW h
24h
24h
24h
(6.5)
50
Volume Le composant retenu pour cette tâche a des dimensions de 20mm de largeur par
37 mm de longueur par 3,5 mm de hauteur pour un total de 2,59 cm3 .
Poids La contribution de ce composant dans le module est négligeable.
6.2.2.5
Traitement des données sur le serveur : MySQL
Coût de développement de l’interface La base de données MySQL est un logiciel libre.
Il n’y a aucun prix d’acquisition, mais la base de données doit tout de même être initialisée
et configurée pour fonctionner avec l’interface du médecin. On prévoit 40 heures de travail,
toujours effectué par un technicien, pour installer convenablement le logiciel. Le coût de
développement se situe donc à 1000$ 4 .
Cout d’opération Un technicien sera engagé pour 10 heures par mois pour des opérations
de maintenance et/ou de réparation. Le cout d’opération s’élève à 3000$.
6.2.2.6
Stockage des données sur le serveur : iWeb
Le service d’hébergement présent dans nos solutions est celui de la compagnie iWeb [71].
Cette compagnie offre un service d’hébergement internet qui répond à tous nos critères.
Coût du serveur Le coût à l’achat du serveur est nul puisque le serveur sera loué, les
coûts encourus par cette solution ont été classés dans les coûts d’opération.
Espace de stockage IWeb offre un espace de stockage de 500Gb, toute solution utilisant
ce service d’hébergement obtient donc la note maximale pour l’espace de stockage.
Disponibilité stationnaire iWeb garantit à tous ses clients une disponibilité stationnaire
de 100 %.
Coût d’opération Pour une location d’un an, le coût du service d’hébergement iWeb est
de 2095,20$.
6.2.2.7
Assurer la confidentialité : Protocole AES
Le protocole de chiffrement symétrique envisagé pour le projet oxyPod est le protocole
AES (Advanced Encryption Standard). La clef privée du médecin et du patient est implanté
dans l’interface du médecin et le module à l’installation de celui-ci.
4. Le salaire du technicien est estimé à 25$ de l’heure.
51
Qualité de l’encryption Ce mode de chiffrement des données est employé par le gouvernement américain pour les échanges de données TOP SECRÈTE. Cependant, puisque les
clefs sont échangées à l’installation du module, la gestion des accès n’est pas optimale. Une
solution utilisant ce type de clef obtient donc la note de 75% à l’évaluation de la solution.
6.2.2.8
Batterie Nickel-hydrure métallique
Le modèle de la batterie Nickel-hydrure métallique rechargeable utilisée dans ce projet, est
Lenmar LBT2100H, vendu par la compagnie Amazon. Elle a une capacité de 3000mAh et une
tension de 12V. [97]. La recharge de cette batterie se fait par l’adaptateur PA3468U-1ACA
qui a une puissance de 75W et qui est vendu sur le même site internet.
Coût d’opération Le prix d’achat de la batterie Nickel-hydrure métallique a été évalué à
61,99$. Sur le même site internet, le chargeur adaptateur coûte 26,75$. Ainsi, le prix total
pour toute l’alimentation est de 115,49$.
Volume Les dimensions de la batterie Nickel-hydrure métallique sont 7.112cmx1. 78cmx17.526cm,
soit un volume de 221.87Cm3 ; [97]
Poids Le poids de la batterie Nickel-hydrure métallique est de 0.8172 Kg. [97]
Autonomie L’autonomie pour cette pile est calculée par l’équation suivante :
3000
q
T = T =
I
I
T= temps de charge ; q= capacité de la batterie ; I= consommation de la batterie
[100] [99]
(6.6)
Temps de charge Le temps de charge de cette batterie est de :
Ca
× 1,4
Cc
(6.7)
3000
× 1,4T c = 4h20min
1000
(6.8)
Tc =
Tc =
[101]
6.2.2.9
Présenter une interface : Windows Form Application
L’interface retenu est un interface Window Form Application. Ce concept est traité à la
section 6.2.1.8.
6.2.3
52
Concept Performance
Ce troisième concept vise l’optimisation de la performance et de la rapidité du traitements
des données. Les éléments constituant cette solution sont présentés ci-dessous.
6.2.3.1
Archivage local : Disque dur miniature
Le disque dur miniature est le système de stockage le plus performant grâce au nombre
de réécritures qu”il permet [95]. La technologie utilisée ici est le Toshiba MK3006GAL.
Volume Le volume du MK3006GAL est de 21,2 cm3 [95]. On peut l”assimiler à une carte
de crédit.
Poids Le poids est inférieur à 51 grammes [95].
Espace de stockage 30 Go est la capacité offerte par cette technologie.
Consommation électrique Le courant demandé par le disque dur miniature est de 0.5
A.
Coût Il faut compter 67,99$ pour une seule pièce [94].
6.2.3.2
Interprétation des données : Micro-contrôleur PIC
Le matériel utilisé afin d’interprété les données est le microcontrôleur PIC18F25K20. Ce
concept est traité à la section 6.2.1.2.
6.2.3.3
affichage local : oLED
L’affichage utilisé dans ce concept est un affichage oLED. Celui-ci est traité à la section
6.2.1.3.
6.2.3.4
Échange des données : 3G
Le composant retenu comme gabarit pour l’évaluation du 3G comme une solution potentielle est la clef USB 3.5G de Rogers. Toutes les informations, sauf exceptions, sont tirées du
site Web de la compagnie Rogers [86].
Coût du module Si le module ne comprend pas de dispositif 3G d’origine, il faut inclure
l’achat de clef La contribution de ce composant dans le prix du module est de 149,99$ par
clefs et donc 14999$.
53
Coût d’opération Afin de minimiser les coûts, un abonnement à la carte à été retenue
(10$/mois/module). Cela engendre des coûts de 12000$ par année. De plus, un technicien
à 25$ de l’heure à 5 heures par semaine est prévu afin d’aider les patients qui auraient des
difficultés avec leur appareil. La somme des coûts d’opérations s’élèvent à 18500$.
Portée de la communication avec le serveur Ce dispositif permet une transmission de
données sur la superficie de la province et même du pays. Cependant, vu le taux de couverture
offert par Rogers, une note de 90% est attribuée à ce concept.
Consommation électrique La consommation électrique de cette clef est estimée à la
capacité maximale pouvant être fournie par un port USB, soit 5V à 500 mA [102]. Le
périphérique ne sera alimenté qu’une fois par jour, pour une durée de 1 minute (voir équation
6.5 pour les détails). Le délai d’une minute est conservée même si la vitesse de transfert est
plus rapide que le 3G puisque ce-dernier est plus susceptible à la déconnexion que le Wi-Fi.
Volume Le composant retenu pour cette tâche a des dimensions de 24,4 mm de largeur
par 86 mm de longueur par 13,5 mm de hauteur pour un total de 28,32 cm3 .
Poids Le poids de ce composant est de 26 g.
6.2.3.5
Alimentation : Lithium-ion
L’alimentation utilisée dans ce concept est une alimentation au lithium-ion. Celle-ci est
décrite à la section 6.2.1.9.
6.2.3.6
La base de donnée retenue pour traiter les données est un système MySQL. Ce concept
est traité à la section 6.2.2.5.
Coût de développement de l’interface Le prix d’achat de ce logiciel est de 179,99$ pour
l’ensemble du projet. Le temps d’implantation initial sur le serveur est estimé à 20 heures de
travail de technicien, ce qui équivaut à 500$. Le coût de développement de l’interface total
est de 680$ 5 .
Coût d’opération 10 heure par mois est nécessaire pour la maintenance de cette base de
donnée, pour un coût total de 3000$.
5. Le salaire d’un technicien est estimé à 25$ par heure
6.2.3.7
54
Stockage des données sur le serveur : Serveur Mac Pro
Le serveur de bureau considéré dans les solutions du projet oxypod est le Mac Pro Server [72]. Celui-ci est équipé de base avec deux disques durs d’un Téraoctet. Une carte RAID
est ajoutée au serveur pour permettre une configuration RAID 1.
Coût du serveur Tel qu’indiqué par le Apple Store [72], le coût du serveur avec la carte
RAID est de 3,939 $.
Espace de stockage Le serveur dispose de deux disques durs d’un Téraoctet.
Disponibilité stationnaire Le MTBF de chaque disque dur est de 1,2 millions d’heures [73].
Dans un système en configuration RAID1, l’indisponibilité stationnaire (1 − sa) augmente
exponentiellement avec chaque redondance. [109] On estime le temps de réparation d’un
disque dur à 24 h. La disponibilité stationnaire est calculé avec l’équation 4.1. La disponibilité stationnaire est donc de 99,98%. L’indisponibilité stationnaire est donc de 0,02%.
L’indisponibilité stationnaire totale est calculé par l’équation suivante :
indis. = 0,00022
(6.9)
La disponibilité stationnaire du système est donc de 99,99999996%.
Coût d’opération Un serveur internet de ce type nécessite une connexion internet d’entreprise. Dans le cas présent, la connexion utilisé sera la connexion Accès Internet Affaires
de Vidéotron [74]. Celle-ci revient à 42,95$ par mois. Un technicien doit être également disponible environ une heure par semaine. Le salaire moyen d’un technicien est entre 20$ et 30$
de l’heure selon l’expérience de celui-ci [75]. Le coût d’opération pour l’ensemble du projet
est donc de 1815,40$.
6.2.3.8
Assurer la confidentialité : Protocole hybride
Le protocole hybride est une combinaison du protocole AES et RSA. Les données sont
encryptées avec une clef privée du protocole AES. Cette clef est ensuite chiffrée à l’aide de
la clef publique RSA.
Qualité de l’encryption Un protocole de cette nature combine les avantages des protocoles AES et RSA. La note attribué à un concept utilisant ce protocole obtient donc la note
de 100% à l’évaluation de la solution.
6.2.3.9
Présenter une interface : Application mobile
Une application pour appareille mobile, téléphone intelligent ou tablette numérique, dépend du système d’exploitation sur lequel elle sera exploitée. Il n’est pas possible de concevoir
55
une application compatible pour chaque système d’exploitation mobile. Il est cependant possible de récupérer une partie du code car certaine language sont similaire. On estime que
50% de l’application pourra être récupéré.Selon une étude de Gartner sur les systèmes d’exploitation mobile, le système Android de Google représente 38,5% du marché, l’iOS de Apple
représente 19,4% tandis que Symbian de Nokia possède 19,2%. Le reste du marché est fractionné entre différentes compagnies dans des proportions nettement inférieures. [103]
Coût de développement de l’interface Le marché étant fractionné en plusieurs systèmes
relativement égaux, il faut développer une version de notre application pour les différents
systèmes. Le contrat pour le développement d’une application mobile pour un type de système
d’exploitation est estimé à 120 heures de travail. Il faut ensuite produire une version de
l’application pour les 3 principaux systèmes d’exploitation. Pour un développeur payé à 50$
de l’heure, le coût total de développement sera de 12 000$.
Convivialité de l’interface La convivialité de l’interface d’une application mobile se note
à 50% car bien que varié, les fonctionnalités possibles sont limitées par le système d’exploitation et la liberté de développement n’est pas infini. Fonctionnant aussi sur un appareil
mobile, la consultation ainsi que l’ergonomie de l’application se limite aux caractéristiques
de l’appareil.
Facilité de la connexion du module avec l’interface Il est possible de connecté un
périphérique à un téléphone intelligent de manière sans-fil. Cette connectivité nécessite par
contre quelque préconfigurassions pour permettre un fonctionnement adéquat. La note attribuée est de 75%.
6.2.4
Concept flexibilité
Les composantes du concept flexibilité ont été choisies en fonction de leur facilité d’implantation et de leur adaptabilité aux phases suivantes du projet.
6.2.4.1
Archivage local : Carte micro SD
La micro SD est la plus petite des cartes mémoire et la plus performante compte tenu
de sa taille, il s’agit de la micro SD 2 Go de Sandisk [90]. Elle permet donc une économie
de volume pour les autres composants du module. Sa technologie de stockage est la mémoire
flash.
Volume Le volume de cette petite technologie est de 0,165 cm3 [91].
Poids La masse de cette carte est d’environ 1 gramme [90].
56
Espace de stockage Les 2 Go de capacité permettent largement le stockage de l’information sur une semaine au maximum.
Consommation électrique La consommation électrique utilisé par la carte est négligeable.
Coût Pour une seule de ces cartes mémoire, il faut compter 0,48$ [90].
6.2.4.2
Interprétation des données : Micro-contrôleur Arduino
Le microcontrôleur retenu est le Arduino uno [121], basé sur le microprocesseur Atmega 328. Celui-ci comprend 14 broches d’entrées sorties, de 6 entrées analogiques, d’une
connection usb , d’un connecteur d’alimentation, d’un connecteur ICSP, et d’un bouton de
réinitialisation. Sur celui-ci, on lui ajoute un USB host shield [116]ainsi qu’une microsd shield
[117].
Volume Les longueurs et largeurs maximales du Arduino uno sont respectivement 6,86 cm
et 5,33 cm [121]. Les composantes ajoutées ci-dessu, soit l’USB shield ainsi qu’une microsd
shield, ont approximativement les mêmes mesures, soit 6,33 cm x 5,33cm. Ceux-ci font tripler
l’épaisseur finale, d’où le volume égale à environ 220cm3.
Poids L’Arduino uno avec ses composantes pèse 0,1kg [121].
Puissance de calcul Cette technologie possède une puissance de calcul équivalente à 20
MIPS [119].
Coût Ce microcontrôleur,incluant ces composantes, coûte 82,00$ [118], soit un total de
8200$ pour 100 modèles. De plus, pour la conception de ce module, un travail de deux
ingénieurs rémunérés à 100$/h durant 150 heures génère un coût de 30000$. Donc, le prix
total du Arduino uno est de 38200$.
consommation énergétique Ce microcontrôleur nécessite 100 mA [120].
6.2.4.3
affichage local : OLED
L’affichage utilisé dans ce concept est un affichage OLED. Celui-ci est traité à la section
6.2.1.3.
6.2.4.4
Échange des données : 4G
L’interface de communication entre le module et le serveur retenu dans ce concept est le
4G. Celui-ci est traité à la section 6.2.1.4.
6.2.4.5
57
Alimentation : Nickel-Hydrure
L’alimentation choisie pour ce concept est l’alimentation Nickel-Hydrure. Celle-ci est traitée à la section 6.2.2.8.
6.2.4.6
La base de donnée retenue pour traiter les données est un système MySQL. Ce concept
est traité à la section 6.2.2.5.
6.2.4.7
Stockage des données sur le serveur : Service d’hébergement
Le stockage des données sur le serveur pour le concept flexibilité se fait par hébergement
internet. Celui-ci est décrit à la section 6.2.2.6.
6.2.4.8
Assurer la confidentialité : Protocole Hybride
La méthode d’encryption de ce concept est une méthode avec clef hybride. Celle-ci est
décrite à la section 6.2.3.8.
6.2.4.9
Présenter une interface : Interface WEB
Une interface web se présente sous la forme d’une page web classique. Ce type d’interface
est programmé en langage HTML ce qui permet qui lui permet d’être ible par n’importe quel
fureteur internet. Il est donc possible d’avoir accès à l’interface par un téléphone intelligent,
une tablette numérique ou un ordinateur personnel standard.
Coût de développement de l’interface Le développement se fessant sur mesure et selon
les besoins du client, il peut varier selon le travail à effectuer. On estime un temps similaire
à une Windows Forms Application ce qui correspondant à 160 heures de programmation. Le
cout de production s’élève donc à 8000$ si on emploie un développeur web rémunéré 50$ de
l’heure.
Convivialité de l’interface La convivialité d’une interface web est très élevée, car tout
se fait sur mesure et il y a peu de limitation. On attribue donc une note de 100% pour ces
raisons.
Facilité de la connexion du module avec l’interface Il est difficile d’établir une
connexion entre une interface web et un périphérique matériel. Plusieurs manipulations complexes seront nécessaires. Une note de 50% est attribuée.
6.3
Tableaux synthèses
6.4
Tableau synthèse
Les données de la section précédente sont présentées dans le tableau synthèse 6.2.
58
59
Table 6.2 – tableau synthèse des concepts
Critères
critères généraux
Disponibilité
stationnaire
Module
Volume
Poids
Capacité
de
l’unité de calcul
Facilité de la
connexion
du
module
avec
l’interface
de
configuration
Convivialité
Autonomie de la
pile
Temps de recharge
Qualité de la
liaison avec le
serveur
Coût du module
Serveur
Coût du serveur
Interface
Convivialité
Coût de développement
pond.
Concept 1
Concept 2
Concept 3
Concept 4
15
99,990
99,990
99,992
99,999
4
52595,4
36629,6
24015,4
20000
5
5
5
279,28
226,1
16
271,27
89,86
20
157,7
273,1
16
207,37
84,86
20,75
4
8192
1024
30720
2048
4
100
100
75
50
9,5
6
75
7,56
100
22,08
75
3,52
75
19,58
7
4,03
1,9
4,03
1,9
6
100
90
0
100
5
249,95
119,22
322,94
200
2
illimité
illimité
1000
500
7,5
100
75
100
100
4
95,4
95,4
1815,4
1289,98
7
4
75
8000
75
8000
50
12000
100
8000
Chapitre 7
Concept retenu
L’étude préliminaire permet l’établissement d’un tableau de comparaison 7.1 des quatre
concepts. À partir des résultats obtenus, une solution est ressortante et sera soutenue cidessous.
7.1
Prise de décision
La matrice de décision 7.1 rassemble les scores relatifs aux critères d’évaluation du cahier
des charges pour chaque concept étudié. À la lumière de ces résultats, le concept préconisant
la flexibilité s’est démarqué significativement.
7.2
Analyse de la matrice de décision
Le concept « Performance »a eu la note la plus faible des quatre concepts. Cette solution est coûteuse. Sa disponibilité stationnaire est plus basse que celle des concepts« Économique »et « Flexibilité ». L’autonomie de la pile dans ce système est faible. Par contre, son
temps de recharge est bon.
Le concept « Mobilité »a eu la troisième meilleure note des quatre concepts. Encore
une fois, sa disponibilité stationnaire est plus faible que celle des concepts« Économique »et
« Flexibilité ». De plus, l’autonomie de la pile de ce module est faible. Par contre, son temps
de recharge est bon.
Le concept « Économique »a eu la deuxième meilleure note des quatre concepts. Ce
concept a une convivialité d’interface plus faible que le concept « Flexibilité ». De plus, ce
concept a la plus faible portée de communication avec le serveur. La disponibilité stationnaire
de ce concept est cependant excellente.
Le concept « Flexibilité »est le concept ayant eu la meilleure note des quatre concepts.
Les raisons qui en font le meilleur concept sont décrites à la section 7.3.
60
61
CHAPITRE 7. CONCEPT RETENU
Table 7.1 – Matrice de décision
Critères
critères généraux
Disponibilité
stationnaire
Module
Volume
Poids
Capacité
de
l’unité de calcul
Facilité de la
connexion
du
module
avec
l’interface
de
configuration
Convivialité
Autonomie de la
pile
Temps de recharge
Qualité de la
liaison avec le
serveur
Coût du module
Serveur
Concept 1
Concept 2
Concept 3
Concept 4
12%
15%
12%
15%
1%
3%
4%
1%
4%
5%
1%
5%
5%
2%
4%
4%
1%
4%
5%
2%
4%
4%
4%
4%
4%
4%
3%
2%
7%
2%
7%
8%
7%
2%
9,5%
9%
4%
3%
4%
3%
7%
5%
7%
7%
3%
3%
3%
4%
2%
2%
2%
2%
Coût du serveur
Interface
Convivialité
Coût de développement
Total
8%
6%
8%
8%
3%
4%
2%
4%
5%
3%
5%
2%
4%
1%
7%
2%
75%
82%
71%
86%
7.3
62
Description de la solution finale
Après l’analyse des quatre différents concepts à partir de la matrice de décision, la solution
« flexibilité »a été retenue comme meilleure solution. En effet, cette solution répond complètement aux différents objectifs et besoins du mandat soumis par le client. Cette solution est
représentée par le diagramme physique 7.1.
Tel qu’illustré à la figure r̃effig :diagphys le coeur du module est constitué d’un microcontrôleur Arduino Uno en raison de la flexibilité et de la rapidité de conception que permet
ce système. De plus, la puissance de calcul de ce système est plus que suffisante pour les
manipulations requises dans la phase I (chiffrement, statistiques, etc.). En vue de la phase
II, le système actuel sera en mesure de supporter les ajouts désirés facilement.
Le coeur du module ainsi que les périphériques adjacents sont alimentés par un système
composé d’une batterie Nickel-Hydrure avec l’alternative d’un système d’alimentation et de
recharge sur secteur. La batterie offre une autonomie d’environ 16 h et demande un temps
de recharge complète d’environ 4 heures. Ces spécifications permettent au patient d’être
autonome durant la journée et d’effectuer la recharge durant la nuit.
Une fois les données brutes interprétées par le microcontrôleur, les données sont stockées
sur une carte microSD. Ce très petit médium de stockage a un poids négligeable et est
très abordable. Lorsque pertinente, cette information peut être affichée sur l’écran ACL
du module. Le choix de cette technologie permet notamment un affichage clair et net des
informations. Ainsi, le module peut alerter le patient en cas de malfonctionnement ou encore,
plus simplement, afficher clairement l’état actuel du module.
Une fois l’information stockée, elle est transmise via Internet à l’aide d’une clef 4G de
Bell au serveur. Le service 4G a été retenu étant donné la grande couverture du réseau et de
la rapidité de la vitesse de transfert.
Le serveur reçoit, traite et archive les données. En cette matière, la compagnie T.B.A. a
opté pour un service d’hébergement pour des raisons économiques, pratiques et d’entretien.
En effet, étant donné la phase pilote du projet, il est préférable de louer un serveur pour un
coût abordable comprenant tous les services d’entretien que peut nécessiter une telle installation. De plus, l’entreprise iWeb garantit que ses services d’hébergements sont fonctionnels
en tout temps. De plus, deux disques durs de 500 Go en RAID 1 de même qu’un espace de
stockage indépendant ont été prévus afin de pallier toutes défaillances additionnelles. Cela
est un élément déterminant dans le choix de la solution finale puisque le projet repose sur
l’interaction module-interface laquelle transige entièrement par le serveur. Advenant la venue
de la phase II, il serait facile de migrer le serveur et ses fichiers vers un forfait d’hébergement
supérieur ou encore vers un serveur qui serait acheté à cet effet. Le serveur actuel offre cependant des performances plus que suffisantes pour les besoins de la phase I, dont notamment
l’hébergement de la base de données MySQL dans laquelle est entreposée toutes les données
relatives aux patients de l’étude.
Cette information est requise et repêchée par l’interface du médecin. Le choix d’une
interface Web comme interface a été motivé afin d’accroître la portabilité de l’interface du
médecin. En d’autres mots, le choix d’une telle interface permet au médecin traitant d’accéder
aux données des patients et de faire les modifications requises, peu importe le système dont
Figure 7.1 – Diagramme physique.
63
64
il dispose (pouvant même être un système portable) et peu importe l’endroit. Les protocoles
de sécurité retenues garantissent que ce type de système ne compromettra pas la sécurité et
la vie privée des patients.
7.4
Conclusion
En terminant, la solution de la flexibilité est la plus optimale pour les besoins actuels et
même futurs du projet oxyPod. C’est pourquoi la firme T.B.A. propose la solution axée sur
une vision d’avenir.
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65
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Annexe A
Liste des sigles et des acronymes
ACL
AES
CISC
CRT
Go
Mbits
Mo
MTBF
MTTR
Olde
RAID
RISC
RSA
SDK
SSD
U.A.L.
Wi-Fi
WiMAX
SD
NAND
Affichage à cristaux liquides
Advanced Encryption Standard
Complex instruction set computing
Cathodic ray tube
Gigaoctets
Megabits
Megaoctets
Mean time between failure
Mean time to repair
Organic light emiting diode
Redundant Array of Independent Disks
Reduced instruction set computing
Rivest, Shamir et Adleman
Software developement kit
Solid State Drive
Unité arithmétique et logique
Wireless Fidelity
Worldwide Interoperability forMicrowave Access
Secure Dgital
No AND
75
Annexe B
Spécifications des serveurs
B.1
Serveur Mac Pro
Processeur Intel Xeon « Nehalem »Quad-Core
Mémoire vive 8 GB
Disques Durs 1TB 7200-rpm SATA 3Gb/s (2 fois)
Accélération graphique ATI Radeon HD 5770 1GB
B.2
Serveur ProLiant
Processeur Intel Xeon X3440 (2.53 GHz)
Mémoire vive 2 GB
Disques Durs 250GB 3G SATA 7.2K NHP 3.5" MDL HDD (2 fois)
76

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