Protocoles localisés pour réseaux de capteurs

= Localised protocols in wireless sensor networks

• Auteur / Autrice : Karel Heurtefeux
• Direction : Fabrice Valois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon (2009-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux locaux sans fil

Réseaux ad hoc (informatique)

Systèmes de télécommunications

Résumé

La thèse se place dans le contexte des réseaux de capteurs sans-fils multisaut. Pour que ce réseaux puissent fonctionner, il est nécessaire, de recourir à l’auto-organisation. L’auto-organisation est un processus duquel émerge une structure globale provenant seulement des multiples interactions locales, sans références à la globalité du réseau. Précédemment, le réseau était toujours considéré comme entièrement déployé, statique. Nous montrons qu’une analyse plus fine est possible pour caractériser les différentes stratégies d’auto-organisation durant la vie d’un réseau de capteurs sans fil. Nous ne concevons pas l'auto-organisation comme une fin en soi, elle doit servir à résoudre des problématiques. Après avoir démontré par une série d’expérimentations dans des environnements réels, l’inadaptation de la mesure du signal reçu (RSSI) pour résoudre le défi de la localisation dans les réseaux de capteurs, nous montrons qu’il est possible de concevoir un protocole d’auto-organisation dédié à la localisation du voisinage : le Protocole de Localisation Quantitative : QloP. Ce protocole permet de déterminer une distance qualitative en se basant uniquement sur le voisinage à 1 et 2 sauts. Nous montrons que QloP possède ds bonnes propriétés pour estimer la proximité d’un nœud mais s’adapte aussi parfaitement aux changements de topologie. QloP permet de construire une topologie logique, le Relative Neighborhood Graph (RNG), de façon efficace. Cette topologie permet de favoriser les liens les plus robustes et d’acheminer ainsi des paquets même dans un environnement très bruité. Enfin, nous montrons que QloP peut économiser de l’énergie en adaptant la couche MAC à la topologie.

The context of this is wireless sensors multi-hop networks. We think that these networks can't work efficiently without self-organization. Self-organization is a process in which pattern at the global level of a system emerges solely from numerous interactions among the lower-level components of a system. Previously, the network was still regarded as fully deployed. We show that a better analysis is possible to characterize the different self-organization protocols during the life of a sensor wireless network. After having demonstrated by a series of experiments in real environments the ineffectiveness of Received Strength Signal Indicator (RSSI) to resolve the challenge of localization in Wireless Sensor Network, we show that it is possible to design a self-organization protocol dedicated to the location of the neighborhood: Qualitative Localization Protocol: QloP. This protocol is used to determine a qualitative distance based only on the 1 and 2 hop neighborhood. We show that QloP has good properties to estimate the proximity of a node but also perfectly against topology changes. QloP allows to build a logical topology, the Neighborhood Graph (RNG) relative effectively. This topology can favour more robust links and route packets even in a very noisy environment. Finally we show that QloP can conserve energy by adapting the MAC layer to the topology.