Thèse soutenue

Grands réseaux maillés basse énergie : protocoles minimalistes pour la synchronisation, la mesure de distance et le partitionnement

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Auteur / Autrice : Cédric Bérenger
Direction : Peter NiebertKévin Perrot
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance le 14/01/2021
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mathématiques et Informatique de Marseille (Marseille ; 1994-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’Informatique et Systèmes (Marseille ; La Garde, Var ; 2018-….)
Jury : Président / Présidente : Emmanuel Godard
Examinateurs / Examinatrices : Claire Goursaud
Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Mitton, Thomas Noël

Résumé

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Les microcontrôleurs sont des ordinateurs embarqués miniatures. Leur faible consommation ainsi que leur équipement permettent d’interagir avec l’environnement et de communiquer via les ondes. Ainsi, pourquoi ne pas former un grand maillage, pour administrer une maison, un complexe industriel, ou une ville entière ? Ce passage à l’échelle est difficile, et même si des solutions existent pour gérer des réseaux maillés, les impératifs de robustesse et d’efficacité poussent à faire des compromis. Dans cette thèse, nous cherchons une méthode minimaliste permettant de construire des réseaux maillés à grande échelle, autonomes en énergie et autogérés sans coordinateur. Nous exécutons des applications distribuées en rondes synchrones, à la manière d’un automate cellulaire. La mise en en pratique nécessite de répondre à la problématique de la synchronisation : la différence de vitesse entre les nœuds crée un déphasage progressif. Or, il est nécessaire de garder localement les nœuds en phase. Nous proposons un algorithme de synchronisation minimaliste pour établir des rondes d’exécution synchrones. La nature partagée et la sensibilité du médium sans-fil aux perturbations ne permet pas une utilisation directe de l'algorithme. Ainsi, nous proposons un protocole qui fournit le cadre frugal à la synchronisation sans-fils. Nous avons ensuite voulu simplifier le déploiement en géolocalisant les nœuds. Nous proposons une technique exploitant le délai de propagation et les infimes différences de fréquences entre les horloges pour mesurer précisément des distances. Enfin, nous avons considéré l'interface centralisé vers distribué pour la diffusion de données via de multiples d’entrées.