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Article

1 - COMMENT SE DÉFINIT UN RÉSEAU DE CAPTEURS ?

2 - CONTRAINTES DANS LA CONCEPTION D'UN RÉSEAU DE CAPTEURS

  • 2.1 - Contraintes liées à l'application
  • 2.2 - Contrainte énergétique
  • 2.3 - Contraintes liées aux déterminismes
  • 2.4 - Contraintes de passage à l'échelle
  • 2.5 - Contraintes liées à la qualité de service
  • 2.6 - Contraintes liées à la protection de l'information
  • 2.7 - Contraintes liées à l'environnement
  • 2.8 - Contraintes de simplicité

3 - APPLICATIONS

4 - PROTOCOLES DE COMMUNICATION

5 - ROUTAGE DYNAMIQUE

6 - ÉVOLUTION DES RÉSEAUX DE CAPTEURS

Article de référence | Réf : H8500 v1

Comment se définit un réseau de capteurs ?
Réseaux de capteurs

Auteur(s) : Khaldoun AL AGHA

Relu et validé le 10 janv. 2024

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Version en anglais En anglais

RÉSUMÉ

Les réseaux de capteurs existent dans de plus en plus d'applications. Ils sont par exemple présents dans les dispositifs qui permettent d'aider les militaires et les équipes de sauvetage en environnement hostile, dans les systèmes de protection de l'environnement, ou même à domicile... Les domaines d'utilisation sont multiples et de nature très variée. Pour utiliser au mieux ces réseaux de capteurs, il est nécessaire d'en comprendre le fonctionnement, c'est à dire l'organisation des communications qui permettent de former dynamiquement une communauté capable de délivrer l'information aux différents collecteurs. Cet article réalise un état des lieux de ces technologies, de la conception aux protocoles de communication.

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ABSTRACT

Sensor networks

Sensor networks exist in an increasing number of applications. They are for instance present in devices that enable the military to help and rescue teams in a hostile environment, in systems of environmental protection, or even at home ... There exist multiple and varied domains of use. In order to use these sensor networks in the best way, it is necessary to understand their functioning, i.e. the organization of communications that allow for the dynamic elaboration of a community capable of delivering information to various collectors. This article presents these technologies, from design to communication protocols.

Auteur(s)

  • Khaldoun AL AGHA : Ingénieur Supelec, PhD, HDR - Professeur à l'université de Paris-Sud XI

INTRODUCTION

Dans le monde industriel, un capteur est un appareil qui permet de traduire une grandeur physique en une grandeur électrique, qui après numérisation pourra être mémorisée, traitée, transmise pour être exploitée avec d'autres informations. On pourra ainsi réaliser des opérations globales, comme éviter une catastrophe, anticiper un problème ou encore optimiser une opération complexe.

Avant la révolution des télécommunications et le développement des technologies sans fil, l'acheminement de l'information relevée par un capteur se faisait par un système de câblage coûteux, encombrant et nécessitant la mobilisation d'efforts humains relativement importants. Le spectre d'utilisation des capteurs restait très limité. Pour justifier le déploiement d'un réseau de capteurs, il fallait un très grand enjeu sécuritaire ou des perspectives de profits économiques importants.

À présent, les capteurs de nouvelles générations se sont dotés de circuits « radio » leur permettant de transmettre et de recevoir de l'information. De plus, ils disposent de capacité de mémorisation et d'une puissance de calcul permettant de réaliser le routage et l'acheminement des paquets d'informations. Ainsi, des réseaux de capteurs peuvent se former. Ils peuvent s'auto-configurer, se découvrir de manière autonome et relayer à bon port l'information mesurée. En conséquence, un grand nombre d'applications ont pu se développer en tirant profit de ce nouvel environnement de capteurs.

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De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-h8500

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1. Comment se définit un réseau de capteurs ?

Un réseau de capteurs se compose de deux types de nœuds : des simples capteurs et des collecteurs d'informations appelés puits.

Le capteur est composé d'un microcontrôleur et d'un circuit radio. Le microcontrôleur est simple et peut être embarqué aisément. Plusieurs fabricants, tels que Texas Instruments, Atmel, Freescale... en produisent. Cet appareil doit répondre à l'exigence d'une faible consommation d'énergie tout en ayant la possibilité d'exécuter de simples opérations et de posséder une mémoire permettant d'emmagasiner de l'information. L'appareil doit aussi présenter la possibilité d'avoir un état oisif durant lequel il consomme une quantité d'énergie infinitésimale. Ces états oisifs peuvent parfois durer très longtemps. Le capteur peut se réveiller seulement pour capter la grandeur physique à mesurer et aussi pour effectuer des opérations de réseaux comme dialoguer avec des capteurs voisins ou relayer l'information provenant d'autres capteurs.

Le circuit radio assure la communication du capteur avec d'autres appareils via des liens radios. Ces derniers ont facilité l'implantation massive de capteurs et ont offert une indépendance précieuse car il a réduit les coûts du câblage et de l'ingénierie nécessaire pour les installations passées. Grâce à la communication par ondes hertziennes, un installateur peut déposer facilement des capteurs sans se soucier de la complexité des opérations pour les atteindre afin de relever les mesures. Il suffit d'être dans le champ de couverture radio pour transmettre ou recevoir l'information requise.

Avec ses capacités de traitement et de mémorisation, le capteur peut devenir un nœud actif dans un réseau relativement large. Lorsque le nombre de capteurs devient conséquent, la communication en réseau devient indispensable. Il n'est en effet alors plus possible d'atteindre un capteur directement par un câble ou même par une connexion radio. C'est là alors qu'on peut parler de véritables réseaux de capteurs capables de s'auto-configurer et de s'auto-organiser de manière dynamique. Ces propriétés offrent un très large spectre d'applications, notamment dans les domaines militaires, de l'environnement, de l'écologie, etc.

Dans un réseau de capteurs, une autre entité, appelé puits, détient un rôle très important. Cette entité généralement possède des capacités supérieures en termes de puissance de traitement, de capacité de mémoire et d'autonomie d'énergie....

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - FLEURY (E.) et SIMPLOT-RYL (D.) -   Réseaux de capteurs : Théorie et modélisation  -  . Hermès – Lavoisier (2009).

  • (2) - LABIOD (H.) -   Réseaux mobiles ad hoc et réseaux de capteurs sans fil.  -  Hermès – Lavoisier (2006).

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

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