Contrôle de Topologie par Auto-organisation pour la Maximisation de la Durée de Vie dans les Réseaux de Capteurs Sans-Fil Déployés en Milieu Hostile

01 Août

Contrôle de Topologie par Auto-organisation pour la Maximisation de la Durée de Vie dans les Réseaux de Capteurs Sans-Fil Déployés en Milieu Hostile

Contrôle de Topologie par Auto-organisation pour la Maximisation de la Durée de Vie dans les Réseaux de Capteurs Sans-Fil Déployés en Milieu Hostile

DIEDIE Gokou Hervé Fabrice, BABRI Michel,AKA Boko

Résumé

Les capteurs sans-fil sont de petits équipements électroniques capables de mesurer des grandeurs physiques présentes dans leur environnement. Ils sont utiles au recueil d’informations notamment dans les endroits où la présence humaine est indésirable. Le cas échéant, l’on est contraint d’y déverser par voie aérienne une grande quantité de ces machines. Cette densité élevée de nœuds conduit toutefois à certains dysfonctionnements qui ont pour effet d’écourter la durée de vie des réseaux qu’ils parviennent à bâtir. D’autant plus que le milieu peut se montrer hostile également à l’égard de ces nœuds. Le contrôle de topologie est un ensemble de techniques visant à construire et à maintenir de tels réseaux. Il nécessite cependant ici, des stratégies qui soient à la fois scalables, efficaces en énergie et tolérantes aux fautes. Nous proposons à cette fin, dans cette thèse, une pile protocolaire basée sur la notion d’auto-organisation. Ce paradigme d’inspiration biologique préconise des stratégies localisées permettant de résoudre de nombreux problèmes d’optimisation difficiles. Notre solution consiste à construire des clusters à k-sauts (k ≥ 1) sans borner leur taille pour éviter des défauts dans la topologie (CHs adjacents, CHs isolés, nœuds affiliables non-affiliés…) qui sont des sources de déperditions énergétiques. Afin de ménager ses voisins à un saut, le puits agit comme un Cluster Head (CH). Pour minimiser leurs portées, réduire la signalisation, maintenir la distance membre-CH à au plus k-sauts et garantir la bonne qualité des liens, les nœuds utilisent une technique de communication indirecte appelée stigmergie. Pour minimiser les périodes d’oisiveté des membres de son cluster, le CH les organise en équipes et ordonnance leur présence dans la topologie en veillant à minimiser les conflits et incompatibilités. Pour conserver de l’énergie tout en optimisant la couverture de la zone d’intérêt, les nœuds redondants se mettent en veille de manière asynchrone par exclusion mutuelle. Après un sinistre, les survivants détectent rapidement la présence des trous par une simple évaluation du degré de couverture de leur périmètre. Puis, ils déterminent ensemble l’ampleur du dommage, ils désignent ensuite un coordonnateur chargé de mettre en œuvre une stratégie d’allocation-localisation leur permettant de restaurer au mieux la couverture. Les analyses et les simulations réalisées ont démontré que l’effet conjugué de ces stratégies permet d’accroître significativement la durée de vie du réseau ; surpassant de nombreuses solutions majeures proposées récemment dans la littérature. Mots-clés : réseaux de capteurs sans-fil, contrôle de topologie, auto-organisation, clustering, durée de vie.

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