Allocation conjointe des canaux de fréquence et des créneaux de temps et routage avec QdS dans les réseaux de capteurs sans fil denses et étendus

Joint allocation of channels of frequency and time slots with QoS routing for large-scale Wireless Sensor Networks

• Auteur / Autrice : Jamila Ben Slimane
• Direction : Ye-Qiong Song, Mounir Frikha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 12/03/2013
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec École supérieure des communications de Tunis (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire lorrain de recherche en informatique et ses applications
• Jury : Président / Présidente : Noureddine Boudriga
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Noël
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdelfettah Belghith, Hervé Guyennet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Algorithmes optimaux

Consommation d'énergie

Communication ultra large bande

Routage (informatique)

Allocation de ressources (radiotéléphonie)

Réseaux de capteurs (technologie)

Mots clés libres

Réseau de capteurs

Technologie ULB

WHSN

Allocation des ressources

QdS à critères multiples

Optimisation inter-couche

WSN

UWB technology

WHSN

Resource allocation

Multi-constrained routing

Cross-layer optimization

Résumé

Le thème général du sujet tourne autour de l'optimisation inter-couche des réseaux de capteurs basés sur la technologie ultra large bande ULB (UWB, Ultra Wide Band) moyennant des solutions protocolaires permettant d'un côté de répondre au besoin de qualité de service QdS à critères multiples dans les réseaux de capteurs sans fil et d'autre côté d'assurer le partage et l'allocation efficace les ressources disponibles (spectrale et temporelle) ainsi que l'optimisation de la consommation d'énergie dans des tels réseaux. Le domaine d'application cible choisi dans le présent travail est les systèmes de suivi des patients au sein d'un réseau de capteurs déployé en hôpital intelligent (WHSN, Large-scale Wireless Hospital Sensor Network). Dans ce contexte, nous avons proposé le modèle UWBCAS pour assurer le partage des ressources spectrales entre les PANs. Puis, nous avons conçu et implémenté un protocole MAC multi-canal multi-créneau de temps avec support de qualité de service, PMCMTP, pour assurer une allocation conjointe des canaux de fréquence et des créneaux de temps au sein de chaque réseau PAN. Enfin nous avons proposé l'algorithme JSAR qui traite à la fois les problèmes d'ordonnancement des cycles d'activités des membres du réseau dans le but d'optimiser la consommation d'énergie, d'allocation efficace des canaux de fréquence et des créneaux de temps afin d'améliorer le taux d'utilisation des ressources et les performances du réseau et de routage avec support de QdS à critères multiples afin de répondre aux besoins des applications supportées

The general context of the present memory is about the cross-layer optimization of wireless sensors networks based on ultra wide band technology UWB. The proposed solutions ensure the share and the efficient allocation of spectral and temporal resources, the optimization of the energy consumption and the support of multi-constraints quality of services QoS. The most challenging issue is providing a tradeoff between the resource efficiency and the multiconstrained QoS support. For this purpose, we proposed a new Wireless Hospital Sensor Network (WHSN) three-tiered architecture in order to support large-scale deployment and to improve the network performance. Then we designed a channel allocation scheme (UWBCAS,)and a prioritized multi-channel multi-time slot MAC protocol (PMCMTP) to enhance network performance and maximize the resource utilization. Finally, we proposed a joint duty cycle scheduling, resource allocation and multi-constrained QoS routing algorithm (JSAR) which simultaneously combines, a duty cycle scheduling scheme for energy saving, a resource allocation scheme for efficient use of frequency channels and time slots, and an heuristic for multi-constrained routing protocol