KHALFALLAH Zakia
Direction de recherche : Guy PUJOLLE
Co-encadrement : AIT-SAADI Nadjib
Déploiement des Réseaux de Capteurs Sous-marins pour la Surveillance de la Pollution dans une Rivière
L'Internet des objets est un domaine en plein essor, qui a reçu une attention considérable à la fois académique et industrielle. En particulier, les réseaux de capteurs sans fil connectent les objets à Internet via une passerelle. Dans ce contexte, les réseaux de capteurs sous-marins sont un axe de recherché très récent qui joue un rôle clé dans plusieurs applications de surveillance, semblant être primordiales envers l’environnement et la santé humaine. Par conséquent, un déploiement judicieux et efficace des réseaux des capteurs sous-marins s’avère crucial. Dans cette thèse, nous abordons la problématique du déploiement 3D des réseaux de capteurs sous-marins caractérisé par l’irrégularité géographique de l’événement détecté. Notre application spécifique concerne la surveillance de la qualité de l’eau dans les rivières. L’instabilité de la qualité de l’eau est à l’origine de la répartition non uniforme de la pollution dans l’environnement 3D. Dans cette optique, nous étudions séparément le déploiement 3D des réseaux de capteurs sous-marins pour détecter la pollution issue i) d’une substance chimique liquide et ii) d’un contaminant solide. Ces problèmes de déploiement sont NP-difficile et exigent une optimisation combinatoire. Afin de surmonter cette complexité, nous proposons plusieurs heuristiques de déploiement et nous abordons le problème en trois étapes. En premier lieu, notre objectif est la génération de la meilleure topologie des stations géographiques de détection afin d’assurer la détection totale de la substance chimique le long de la rivière. Pour cela, on propose une première stratégie, BackTracking Field Installation Deployment Algorithm (BT-FIDA), basée sur l’algorithme du Backtracking. Par la suite, nous étudions la meilleure topologie des capteurs chimiques au sein de chaque station de détection. L’objectif est d’assurer une barrière de couverture totale de la substance polluante avec le minimum de coût. La solution est obtenue grâce à notre deuxième proposition, 2D-Underwater Barrier Deployment Algorithm (2D-UBDA), basée sur une optimisation mixte en nombres entiers. Enfin, on s’intéresse à la détection d’un polluant de type solide pour garantir la qualité de surveillance et la connectivité du réseau tout en minimisant le coût de déploiement. Pour cela, nous proposons une nouvelle heuristique de déploiement, 3D-UWSN-Deploy, basée sur la répartition cubique du volume surveillé et l’optimisation mixte en nombres entiers. Les résultats obtenus confirment une performance satisfaisante de nos algorithmes par rapport à la littérature.
Soutenance : 16/12/2015
Membres du jury :
Lila Boukhatem, Associate professor, Paris Sud University - Orsay [Rapporteur]
Dominique Gaïti, Professor, Troyes University of Technology - Troyes [Rapporteur]
Mounir Frikha, Professor, SupCom Engineering School - Tunis - Tunisia
Paul Muhlethaler, Research director, INRIA Rocquencourt
Ilhem Fajjari, Research engineer, Orange Labs - Issy les Moulineaux
Rami Langar, Associate professor - HDR, UPMC Sorbonne Universités - Paris
Nadjib Aitsaadi, Associate professor, University of Paris Est Créteil Val de Marne
Guy Pujolle, Professor, UPMC Sorbonne Universités - Paris
Publications 2013-2016
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2016
- Z. Khalfallah, I. Fajjari, N. Aitsaadi, P. Rubin, G. Pujolle : “A novel 3D underwater WSN deployment strategy for full-coverage and connectivity in rivers”, ICC 2016 - 2016 IEEE International Conference on Communications, Kuala Lumpur, Malaysia, (IEEE) (2016)
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2015
- Z. Khalfallah : “Déploiement des Réseaux de Capteurs Sous-marins pour la Surveillance de la Pollution dans une Rivière”, thèse, soutenance 16/12/2015, direction de recherche Pujolle, Guy, co-encadrement : Ait-saadi, Nadjib (2015)
- Z. Khalfallah, I. Fajjari, N. Ait Saadi, R. Langar, G. Pujolle : “2D-UBDA: A novel 2-Dimensional underwater WSN barrier deployment algorithm”, IFIP Networking Conference (IFIP Networking), Toulouse, France, pp. 1-8, (IEEE) (2015)
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2014
- Z. Khalfallah, I. Fajjari, N. Ait Saadi, R. Langar, G. Pujolle : “Overview: Communication carriers for underwater sensor networks”, Network of the Future (NOF), Paris, France, pp. 1-5, (IEEE) (2014)
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2013
- Z. Khalfallah, I. Fajjari, N. Ait Saadi, R. Langar, G. Pujolle : “A new WSN deployment algorithm for water pollution monitoring in Amazon rainforest rivers”, Global Communications Conference (GLOBECOM), 2013 IEEE, Atlanta, GA, United States, pp. 267-273, (IEEE) (2013)