Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article s’attache à décrire les réseaux de capteurs sans fil. Ces réseaux peuvent être utilisés dans de très nombreuses applications avec des attentes différentes. Quelques-uns des principaux défis les concernant sont étudiés ici, ainsi que la façon dont la recherche y répond. En effet, pour chaque défi, il existe plusieurs réponses et ces solutions sont plus ou moins performantes suivant l'environnement dans lequel les capteurs sont déployés.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Nathalie MITTON : Chargée de recherche, responsable scientifique équipe FUN - Institut national de recherche en informatique et automatique, Lille
INTRODUCTION
Les réseaux de capteurs sans fil envahissent progressivement notre quotidien nous proposant de nouveaux services chaque jour. On les trouve dans des applications qui nous touchent de plus en plus. Tout d'abord utilisés dans la surveillance de l'environnement et des animaux, ils ont ensuite apporté leur support dans les activités de secourisme. Maintenant, ils font leur apparition dans des applications encore plus proches de nous pour améliorer notre confort.
Mais que sont-ils exactement ? Et à quoi peuvent-ils servir ? C'est ce que nous allons voir au travers de cet article. Nous verrons également quels sont les défis technologiques qu'ils invitent à relever et comment les chercheurs y répondent. Nous verrons comment ils font pour se découvrir les uns les autres, comment ils font pour communiquer et acheminer des informations de façon simple alors qu'ils sont limités en capacité de calcul, en espace mémoire et qu'ils reposent sur des batteries. Nous verrons que malgré la résolution de nombreux défis, beaucoup restent à relever.
Nous verrons enfin que les avancées de la science permettent maintenant de transformer ces petits capteurs en petits robots, c'est-à-dire que leur mobilité peut être contrôlée. Cela ouvre la voie à des applications encore plus nombreuses comme, par exemple, l'exploration de zones dangereuses telles le site d'une centrale nucléaire après une fissure dans un réacteur. Mais c'est sans compter sur les nouvelles difficultés et les défis toujours plus nombreux et plus intéressants à relever.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de juil. 2019 par Nathalie MITTON
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Découvrir le réseau2. Différents défis
Afin de faire fonctionner de façon efficace ces réseaux sans fil, il faut répondre à de nombreux défis. En effet, un capteur est petit et peu coûteux. Il a peu de capacité mémoire et donc ne peut pas embarquer une carte complète du réseau ni apprendre au long de sa vie pour ne pas saturer sa mémoire. Il a peu de puissance de calcul et donc ne peut exécuter des calculs compliqués comme des intégrales, des cosinus ou autres. Enfin, il dispose d'une source d'énergie limitée qu'il faut préserver au maximum afin que le réseau vive le plus longtemps possible.
L'énergie est en général la ressource la plus critique dans un réseau de capteurs sans fil car, dans la plupart des cas, on ne saurait envisager de remplacer ou recharger la batterie. La radio est le composant qui nécessite le plus d'énergie dans un capteur par rapport aux activités de sensing (prélevement de données physiques) de calcul ou d'accès mémoire. Il faut également avoir conscience qu'écouter demande autant d'énergie qu'émettre et qu'en radio, tout nœud se trouvant à portée radio de l'émetteur reçoit (et pas seulement le destinataire du message) et consomme par conséquent. Les différents capteurs doivent coopérer pour faire fonctionner le réseau.
Chaque capteur doit, de façon autonome et indépendante, transmettre l'information qu'il a lui-même perçue et relayer celle d'autres capteurs vers le puits. Pour cela, chaque capteur doit être en mesure de découvrir son voisinage, c'est-à-dire établir la liste des autres capteurs à portée radio avec lesquels il peut communiquer directement (ses voisins). Cette étape se situe entre les couches de niveaux 2 et 3 de la couche OSI. Elle est utile à la plupart des protocoles de niveau 3 telle que le routage [E 7 520] ou supérieur (clustering, ordonnancement d'activité, localisation, etc.). Nous verrons, dans le paragraphe suivant, cette étape plus en détails.
Ensuite, lorsque le capteur envoie ou relaie un message, tous ses voisins le recevront. Il faut donc identifier parmi ceux-ci celui à qui le message est destiné. Ce peut être le destinataire final du message ou alors juste un nœud intermédiaire qui devra à son tour relayer le message. Dans ce dernier cas, l'identification du relai se fait de façon locale et diffère...
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Différents défis
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Harvard Sensor Network Lab – Volcano Monitoring - http://fiji.eecs.harvard.edu/Volcano (page consultée le 12 janvier 2012).
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(2) - Industrial Wireless Sensor Networks : Applications, Protocols, Standards, and Products - CRC Press to be published in (2012).
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(3) - XU (N.) - A Survey of Sensor Network Applications - IEEE Communications Magazine (2002).
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(4) - SIMPLOT-RYL (D.), HERMES – LAVOISIER - * - Réseaux de capteurs – Théorie et modélisation Eric Fleury.
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(5) - INGELREST (F.), MITTON (N.), SIMPLOT-RYL (D.) - * - . – A turnover based adaptive HELLO protocol for mobile ad hoc and sensor networks in Proceedings of the IEEE International Symposium on Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems (MASCOTS) (2007).
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(6) - TROEL (A.) - « Prise en compte...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
OSI : http://www.frameip.com/osi/
BlueTooth ou IEEE 802.15.1 : http://www.ieee802.org/15/pub/TG1.html
ZigBee : http://www.zigbee.org/
IEEE 802.15.4 : http://www.ieee802.org/15/pub/TG4.html
IEEE 802.11 : http://grouper.ieee.org/groups/802/11/
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