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Cœur numérique de nos avions : de nouveaux défis # 199

Articles Revue TELECOM

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30/12/2020

Par Bruno Andrillon (1999)


Pour qu’un avion vole, il lui faut des ailes et un moteur (le plus souvent), mais pas seulement : depuis des décennies maintenant, il lui faut des calculateurs permettant de gérer les différents systèmes : le moteur, les systèmes électrique, hydraulique, l’éclairage, les commandes de vol elles-mêmes… Et de nouveaux besoins, totalement inédits, sont aujourd’hui à prendre en compte.


L’AVIONIQUE MODULAIRE INTÉGRÉE

Le nombre des calculateurs s’est accru au fur et à mesure de la complexification des systèmes, à tel point qu’une rationalisation a été nécessaire dans les années 90 : l’introduction de l’Avionique Modulaire Intégrée (IMA pour « Integrated Modular Aviation »). Cette IMA a cherché à mutualiser les ressources de calcul sur une même plateforme embarquée. Le défi d’alors a été d’assurer, sur une seule plateforme, toutes les exigences de sûreté nécessaires à l’aéronautique : redondance et déterminisme en premier lieu.

La technologie sous-jacente à cette mutualisation est l’idée de faire en sorte qu’un logiciel donné ait l’impression d’être seul sur son calculateur : il y a entre les logiciels regroupés sur une même ressource de calcul, de la ségrégation spatiale (un logiciel a une zone mémoire réservée) et temporelle (un logiciel ne s’exécute qu’à un moment réservé, pendant lequel le processeur est à son entière disposition). Principe qui se retrouve sur les réseaux numériques reliant les ressources de calcul.


LES LIMITES DE L’AVIONIQUE MODULAIRE INTÉGRÉE

Des limites commencent à se révéler néanmoins, face aux nouveaux enjeux numériques :

  • Pour les fonctions nécessitant les plus hauts niveaux de sûreté, la redondance est assurée sur des ressources distinctes : hors de question que le même souci sur un processeur provoque une panne sur chacune des voies dupliquées d’un système au même moment. Ceci limite la capacité de mutualisation possible.
  • La technologie utilisée pour assurer cette mutualisation mène à un gâchis des ressources : en effet, tout est dimensionné au pire cas des logiciels ; ainsi, une plateforme IMA peut passer son temps à ne rien faire, malgré les quelques millions de lignes de code source des applications hébergées…
  • Pour s’assurer que les logiciels nécessitant le plus haut niveau de sûreté puissent être exécutés avec ce bon niveau de sûreté, toute la chaîne d’exécution doit être au moins à ce niveau : matériel, système d’exploitation... Le coût engendré grimpe exponentiellement avec le besoin en sûreté : l’évolutivité de la plateforme en pâtit.


LES NOUVEAUX DÉFIS

Or, les attentes en termes de capacités numériques n’ont que faire de ces considérations. On veut des avions qui offrent de la puissance de calcul ou de stockage bien supérieure à celle disponible actuellement. Big Data et Intelligence Artificielle s’appliquent aussi à l’aéronautique, civile comme militaire !

On veut des avions très connectés. Que ce soit dans le domaine civil, où les pilotes disposent de moyens de connexion numérique (et non plus seulement radio) avec le contrôle aérien, et où les passagers ont des accès Internet ; ou dans le domaine militaire, où les avions d’une coalition sont fortement interconnectés, et le seront encore plus à l’avenir, quand un chasseur, acteur sur un théâtre d’opérations dirigé par un centre de commandement embarqué dans un avion ou au sol, sera accompagné de drones réalisant différentes facettes d’une mission, et appuyé par des forces sur le terrain.

On veut aussi des avions plus verts, ce qui va dans le sens d’un besoin accru en termes de puissance de calcul : par exemple, une fonction permettant une optimisation du plan de vol en temps réel (réduction de la consommation en carburant et du temps de vol) nécessite une puissance de calcul importante pour prendre en compte tous les facteurs influant sur ce plan de vol.

Pour les avions civils, mais encore plus pour les avions militaires, on veut un haut niveau de cybersécurité, domaine dont on ne se préoccupait pas auparavant. Cet aspect implique de réfléchir à la plateforme numérique embarquée de façon à assurer plusieurs types protection :

  • On pense évidemment tout de suite à la protection des logiciels des systèmes de l’avion : personne n’a envie de voir un avion dont le contrôle a été pris par un pirate informatique.
  • L’aspect confidentialité est important lui-aussi : les informations circulant sur les réseaux internes à l’avion n’ont pas à être diffusées involontairement. Aussi bien dans le cadre civil que dans le cadre militaire.
  • Enfin, dans le domaine militaire, les informations manipulées peuvent avoir différents niveaux de classification (Diffusion Restreinte, Secret Défense ou OTAN…), qui ne doivent être connues que de ceux ayant le droit d’en connaître. Et ce, même si ces informations sont multiplexées au cœur de l’avion, par exemple affichées synthétiquement au pilote d’un avion de chasse sur une même visualisation.

Le défi à relever pour la plateforme numérique de demain est donc de concilier tous ces besoins, en veillant à respecter le niveau de sûreté nécessaire et en intégrant les protections de cybersécurité rendues incontournables par l’ouverture des avions à la connectivité. Défi d’autant plus grand qu’il faut rester à un coût raisonnable, notamment que le coût de la cybersécurité doit rester inférieur au coût de l’introduction des nouvelles fonctions à proprement parler.


A RETENIR

La plateforme numérique embarquée dans les avions civils ou militaires doit répondre à des défis croissants, mixant des impératifs de sûreté et de cybersécurité, et des besoins de puissance de calcul et de connectivité importants, à l’heure de l’Intelligence Artificielle et du Big Data. Cela en veillant que le coût de la sûreté et de la cybersécurité ne rendent pas rédhibitoire l’introduction de nouvelles fonctions.


Bruno ANDRILLON
Télécom Paris (1999), a travaillé deux ans chez Thales, sur le logiciel de base du calculateur de mission du Rafale, et sur des logiciels de restitution de mission. Il a ensuite intégré Dassault Aviation, où il est aujourd’hui responsable de l’entité Plateformes Embarquées, répondant au besoin de plateforme numérique pour tous les avions Dassault Aviation, civils ou militaires.

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