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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In this article, we will describe wireless sensor networks. We will see that they can be used in numerous applications with different expectations. We will detail some of the challenges they face and how research addresses them. We will see that for each challenge, several answers exist, that can be more or less effective depending on the environment in which the sensors are deployed.
Auteur(s)
-
Nathalie MITTON : Docteur - Directrice de recherche, responsable scientifique équipe Inria FUN
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 et de surveillance de structure. Maintenant, ils font leur apparition dans des applications encore plus proches de nous pour améliorer notre confort, comme lorsqu’ils nous guident vers des places de parking disponibles ou nous informent sur la qualité de l’air.
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 apportent 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 bien que plusieurs solutions aient été apportées, il reste encore beaucoup de défis 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 des applications d’exploration de zone dangereuse tel le site d’une centrale nucléaire après une fissure dans un réacteur. Mais cela vient également avec de nouvelles difficultés et des défis toujours plus nombreux et plus intéressants à relever.
KEYWORDS
neighborhood discovery | routing | mobility | wireless sensor network
VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 2012 par Nathalie MITTON
DOI (Digital Object Identifier)
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2. 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 pas exécuter des calculs compliqués comme des intégrales, des cosinus ou autres. Il dispose d’une source d’énergie limitée qu’il faut préserver au maximum afin que le réseau vive le plus longtemps possible. Enfin, suivant l’application, les capteurs peuvent être mobiles (si apposés sur des animaux ou des véhicules par exemple), ce qui introduit une topologie du réseau constamment dynamique et pas toujours prédictible.
Les plus grands défis sont liés bien sûr à l’auto-organisation de ces capteurs en réseau et aux primitives nécessaires pour remonter les données captées, que nous listons ci-dessous. De par les contraintes matérielles et spécificités des capteurs listées ci-dessus, on favorisera des protocoles locaux (ne se basant que sur des informations propres à chaque capteur qui ne nécessitent pas ou peu d’échanges de messages) et distribués (tous les capteurs sont les mêmes et exécutent le même algorithme). À cela s’ajoutent deux défis transverses que sont l’énergie qu’il faut préserver au maximum et la mobilité des nœuds.
Très souvent, des compromis sont à faire dans les choix techniques des protocoles entre coûts (en matériel, en énergie, etc.) et performances (latence, taux de réceptions, etc.).
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 (prélever les données physiques), de calcul ou d’accès mémoire. Il faut également avoir conscience que écouter demande autant d’énergie qu’émettre et que, en radio, tout nœud se trouvant à portée radio de l’émetteur reçoit (pas seulement le destinataire du message) et consomme par conséquent. Les différents capteurs doivent coopérer pour faire fonctionner le réseau. Une façon de réduire la consommation sera de mettre périodiquement le capteur...
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Différents défis
BIBLIOGRAPHIE
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(2) - KIM (S.), CULLER (D.), DEMMEL (J.) - Structural Health Monitoring of the Golden Gate Bridge Using Wireless Sensor Networks. - Berkeley EECS https://www2.eecs.berkeley.edu/bears/2004/STARS/kim-structural.pdf.
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(5) - AMMARI (H.M.), GOMES (N.), JACQUES (M.), MAXIM (B.), YOON (D.) - A Survey of Sensor Network Applications and Architectural Components. - Adhoc & Sensor Wireless Networks, Vol. 25 Issue 1/2, p 1-44. 44 p (2015).
-
(6) - SIMPLOT-RYL...
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ANNEXES
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HAUT DE PAGE
CISIA juin 2000 Le Bayésien (version pour Windows Vista), [Logiciel] CISIA 1 avenue Herbillon, 94160 Saint-Mandé, France.
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