ESSEGHIR Moez

PhD graduated
Team : Phare
Departure date : 07/31/2008
Supervision : Guy PUJOLLE

Déploiement et stratégies d’optimisation de la durée de vie dans les réseaux de capteurs sans fil

Durant ces dernières décennies, le secteur de la technologie a connu une nouvelle impulsion grâce à la multiplication des équipements de plus en plus miniaturisé de la vie quotidienne. De l’oreillette Bluetooth aux Hot Spot Wi-Fi et aux boucles locales radio dans les régions rurales, le sans fil est partout aussi bien dans la proximité de l’utilisateur que dans des zones plus lointaines et plus larges. Grâce à cette croissance fulgurante dans le domaine de la radio et des technologies micro électroniques, les réseaux de capteurs, traditionnellement déployés dans des applications industrielles et de surveillance, connaissent aujourd’hui un nouvel essor. Ce nouvel élan se matérialise sous la forme des nouveaux réseaux de capteurs sans fil. Ces derniers sont constitués d’équipements de tailles réduites et dont le nombre varie de la centaine aux centaines de milliers. Ils sont déployés pour observer un phénomène particulier et leur collaboration mutuelle permet d’envoyer des alertes ou de collecter des données sur le phénomène supervisé. Ils sont, également, équipés de petites batteries et sont généralement autonomes. Cette autonomie signifie que le réseau doit assurer ses fonctions avec la quantité d’énergie qui lui est attribuée et sans l’intervention de l’opérateur qui l’a déployé. C’est pour ces raisons, que les réseaux de capteurs sans fil quelque soit leur domaine d’application, civil, militaire ou médical, sont particulièrement sensibles d’une part à la qualité de la couverture du terrain observé, correspondant à l’objectif premier d’un réseau de capteurs, et d’autre part à la durée de vie. Dans cette thèse, notre travail est, principalement, consacré à ces deux volets. Nous proposons, dans un premier temps, différentes solutions de placement des nœuds sur une surface bidimensionnelle. En se basant sur des modèles analytiques et des solutions algorithmiques, nous déterminons le nombre optimal de nœuds nécessaires pour assurer la couverture du terrain observé. Ensuite, nous proposons une approche heuristique de placement pour garantir que chaque point du terrain supervisé soit couvert par k nœuds différents. Cette solution est comparée à la solution optimale quoique non réalisable, qui consiste à superposer les nœuds sur la même position. Il en résulte que notre méthode heuristique tend à s’approcher de la solution optimale pour des valeurs moyennes et larges du nombre de nœuds déployés. Dans un deuxième temps, notre travail s’oriente vers les stratégies d’optimisation de la durée de fonctionnement d’un réseau de capteurs sans fil. Pour prolonger cette durée de vie, nous proposons, tout d’abord, d’outrepasser la méthode classique de distribution d’énergie sur les nœuds du réseau qui est une répartition uniforme de l’énergie totale du réseau sur tous ses nœuds, et nous avançons, pour la remplacer, une nouvelle stratégie d’approvisionnement appelée LED. Dans cette approche, la quantité d’énergie fournie à chaque nœud dépend de sa position par rapport au collecteur de données du terrain observé. Ensuite, nous contribuons à la maximisation de la durée de vie du réseau en optant pour un routage dynamique qui se base sur l’énergie résiduelle au niveau de chaque nœud. Pour maintenir les tables de routage à jour, nous proposons une solution distribuée et nous montrons qu’elle est intéressante si le service de rapport des observations effectuées est acquitté. Dans le cas contraire, un routage statique se basant sur la position du nœud par rapport au collecteur de données peut s’avérer plus approprié qu’un routage dynamique dont le surcoût engendré par la gestion du protocole lui- même ne ferait que réduire la durée de vie du réseau. Par ailleurs, nous développons un modèle analytique sur les bases de toutes les propositions ainsi faites et nous déterminons le nombre optimal de nœuds qui permet de maximiser la durée de vie du réseau. Finalement, nous relaxons le degré de la fiabilité de l’observation du phénomène supervisé pour encore plus prolonger la durée de vie du réseau et nous calculons le nombre de message optimal à envoyer vers le collecteur de données pour d’une part réduire l’énergie consommée par le réseau et d’autre part, satisfaire le degré de fiabilité requis par l’application.
Defence : 12/11/2007 - 15h00 - Site Passy-Kennedy - salle 549
Jury members :
Guy Pujolle
Harry Peros
Pierre Eisenmann

2005-2010 Publications

 Mentions légales
Site map |