Dissertations / Theses: 'Réseaux ad-hoc de capteurs'

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Makhoul, Abdallah. "Réseaux de capteurs : localisation, couverture et fusion de données." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2025.

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Abstract:

Les recherches présentées dans ce mémoire s'inscrivent dans le cadre des réseaux de capteurs. Elles portent sur l'étude et la mise en oeuvre d'algorithmes distribués pour différentes problématiques dans les réseaux de capteurs (localisation, couverture, fusion de données, etc. ). La localisation sert à trouver les positions des nœuds suite à un déploiement aléatoire. Elle est nécessaire pour pouvoir localiser les évènements. Dans ce mémoire, nous introduisons une nouvelle approche de localisation fondée sur l'utilisation d'une ancre mobile. La nouveauté de notre approche réside dans la définition d'une trajectoire prédéfinie couplée à un algorithme de très faible complexité. Dans un second lieu, nous exploitons l'utilisation de l'ancre mobile pour pouvoir ordonner les nœuds dans des ensembles d'activation disjoints, de telle sorte qu'ils puissent économiser leur énergie tout en observant correctement leur environnement. Cet ordonnancement d'activation est connu par le problème de couverture. Nous présentons quatre types d'ordonnancement différents. La troisième partie de ce mémoire traite de la problématique de fusion des données. Pour évaluer la moyenne des données mesurées par un ensemble de capteurs en réseau, nous avons conçu un algorithme itératif asynchrone, en adaptant des techniques développées dans le domaine de l'équilibrage de charge. Cet algorithme est entièrement décentralisé et nous avons montré sa convergence, ainsi que sa tolérance à des variations de topologie du réseau. Enfin, toutes les approches proposées ont fait l'objet d'études de performances approfondies au travers de simulation (OMNeT ++) et comparées aux approches existantes dans la littérature
This thesis tackles the problems of localization, coverage and data fusion in randomly deployed sensor networks. First, we introduce a novel approach for node's localization. It is based on a single mobile beacon aware of its positions. Sensor nodes receiving beacon packets will be able to locate themselves. The mobile beacon follows a defined Hilbert curve. On the other hand, we exploit the localization phase to construct sets of active nodes that ensure as much as possible the zone coverage. To optimize the energy consumption, we construct disjoint sets of active nodes such that only one of them is active at any moment, while ensuring at the same time both the network connectivity and the area coverage. We present and study four different scheduling methods. Ln a third step, we study the problem of data fusion in sensor networks in particular the" average consensus" problem. It allows the nodes of a sensor network to track the average of n sensor measurements. To compute the average, we propose an iterative asynchronous algorithm that is robust to the dynamic topology changes and the loss of messages. To show the effectiveness of the proposed algorithms, we conducted series of simulations based on OMNet++

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Bessaoud, Karim. "Algorithmes auto-stabilisants pour les réseaux ad hoc." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2013. http://www.theses.fr/2013VERS0048.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous proposons trois algorithmes auto-stabilisants pour les réseaux ad hoc sans fil. Le premier est un algorithme de construction d’un ensemble connexe dominant de poids faible, appelé backbone. Le backbone est utilisé pour créer une infrastructure logique dans un réseau ad hoc. Nous avons montré par simulation l’efficacité de cet algorithme dans différents contextes selon la sémantique donnée aux poids des nœuds : le backbone pouvant contenir par exemple les nœuds les plus chargés en énergie ou les moins mobiles. Les deux autres algorithmes traitent de l’économie d’énergie dans les réseaux de capteurs. Nous proposons deux solutions basées sur le contrôle de la topologie à travers la réduction des puissances de transmission, chacune dédié à un type de communication utilisé par les capteurs : communication entre tout couple de capteurs ou par diffusion. Tous les algorithmes présentés sont prouvés formellement et évalués par simulation
In this thesis, we propose three self-stabilizing algorithms for ad hoc wireless networks. The first one is an algorithm that builds a low weight connected dominating set, called backbone. The backbone is used to create a logical infrastructure in an ad hoc network. We show by simulation the efficiency of this algorithm in different contexts according to the semantics given to the weight of the nodes : the backbone may contain for instance the least mobile nodes or nodes with the highest battery level. The two other algorithms deal with energy conservation in wireless sensor networks. We propose two solutions based on topology control by reducing transmission powers, each one dedicated to a type of communication used by the sensors : communication between any pair of sensors or by diffusion. The proposed algorithms are formally proven and evaluated by simulation

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Panaitopol, Dorin. "Réseaux de capteurs ad-hoc Ultra Wide Band : une analyse multi couche." Phd thesis, Supélec, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00840023.

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Abstract:

Les systèmes Ultra Wide Band (UWB) représentent une solution prometteuse pour le développement de nouveaux types de réseaux locaux sans-fils. L'UWB a été un domaine de recherche actif depuis 20 ans et pourrait être la couche physique pour de futurs réseaux sans fils à accès multiples à très haut débit ainsi qu'à bas débit avec consommation énergétique minimale, tout en offrant des possibilités de localisation à haute précision. Nous nous intéressons dans cette thèse aux réseaux ad-hoc de capteurs UWB en partant de la couche physique pour remonter aux couches plus élevées : optimisation d'antenne, modélisation d'interférence, conception de récepteurs et transmetteurs, optimisation de débit et schémas coopératifs. Une première contribution concerne la non Gaussianité des interférences multi utilisateurs : nous avons développé un critère de performance qui prend en compte les paramètres du système et la distribution des MUI afin de calculer la capacité des communications et le débit utile. Nous avons montré que le débit peut être maximisé en contrôlant l'impulsivité des interférences et nous avons montré l'impact de la conception de l'antenne sur cette impulsivité et par conséquent sur la capacité des systèmes UWB. A partir de l'étude des MUI, une autre contribution concerne de nouveaux récepteurs et émetteurs IR-UWB. Le récepteur proposé modélise la densité de probabilité des interférences comme une distribution mélangée. Nous avons également étudié un nouvel émetteur basé sur le retournement temporel combiné à l'IR UWB et étudié le gain apporté par le retournement temporel lorsque la complexité est assumée par le transmetteur à la place du récepteur, i.e. quand le nombre de doigts du pre-filtre est augmenté et quand le nombre de doigts du récepteur à râteau est diminué. Nous avons également montré que le time réversal combiné à l'IR UWB change la distribution des interférences. Les recherches ont ensuite porté sur des schémas coopératifs. Nous avons proposé dans une première étude un schéma de relayage incrémental qui utilise plusieurs relais mais avec un retour imparfait et proposé finalement une règle simple de sélection distribuée des relais.

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Ba, Mandicou. "Vers une structuration auto-stabilisante des réseaux ad hoc : cas des réseaux de capteurs sans fil." Thesis, Reims, 2014. http://www.theses.fr/2014REIMS029/document.

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Abstract:

Nous proposons un algorithme original de structuration des réseaux ad hoc nommé SDEAC dans le but d'optimiser les communications et de tolérer les pannes transitoires. SDEAC est auto-stabilisant, distribué et déterministe. Il utilise un modèle asynchrone à passage de messages et se fonde sur un voisinage à distance 1 pour construire des clusters non-recouvrants à k sauts. Nous montrons que partant d'une configuration quelconque et sans occurrence de pannes transitoires, SDEAC structure le réseau dans le pire des cas en n+2 transitions. En outre, son exécution nécessite une occupation mémoire de (Δu+1)*log(2n+k+3) bits pour chaque noeud u, avec Δu étant le degré de u, k le rayon maximal des clusters et n la taille du réseau. Par simulation sous OMNeT++, nous observons pour un réseau quelconque un temps de stabilisation très inférieur à celui du pire des cas d'une part. D'autre part, suite à l'occurrence de pannes transitoires après la stabilisation, nous constatons un temps de stabilisation inférieur à celui du clustering. Dans le contexte des RCSF, nous étudions la consommation énergétique de SDEAC suivant trois critères d'élection des cluster-heads (identité, degré et énergie résiduelle des noeuds) puis nous la comparons avec celle de la solution de Mitton et al. opérant dans le même modèle. Les résultats montrent que SDEAC permet le passage à l'échelle et réduit la consommation énergétique de 42% à 49%. Enfin, pour l'utilisation de SDEAC dans l'acheminement de l'information, nous proposons deux approches efficaces : (i) un routage sans agrégation qui minimise les délais de bout en bout et (ii) un routage avec agrégation partielle qui réduit la consommation énergétique totale offrant ainsi une meilleure durée de vie du réseau
We propose SDEAC, a self-Stabilizing Distributed Energy-Aware and fault-tolerant Clustering algorithm. SDEAC uses an asynchronous message-passing model and is based on 1-hop neighboring to build non-overlapping k-hops clusters. We prove that, starting from an arbitrary configuration, SDEAC structures the network after at most n + 2 transitions and requires (Δu+1)log(2n+k+3) memory space for each node u, where n is the number of network nodes, Δu is the degree of u and k represents the maximum hops number. Through simulations under OMNeT++, we observe that over arbitrary network, the stabilization time is far below the worst case scenario. Furthermore, we remark that after faults, the re-clustering cost is significantly lower than the clustering cost. In the context of Wireless Sensor Networks (WSNs), we evaluate the energy consumption of SDEAC according to multiple criteria in the election of cluster-heads, such as nodes' identity, residual energy or degree and we compare it with the well-known message-passing based self-stabilizing clustering algorithm proposed by Mitton et al. Results show that SDEAC is scalable and reduces energy consumption between 42% and 49%.Afterwards, we propose efficient scenarios in order to transfer information: (i) the non-aggregation scenario that provides a better end-to-end delay and (ii) the partially-decentralized aggregation scenario that reduces the total energy consumption and prolongs the network lifetime

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Benbadis, Farid. "Positionnement topologique et dissémination passive dans les réseaux ad hoc." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066565.

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Abstract:

Le routage dans les réseaux sans fil auto-organisables est un défi et nécessite une restructuration. Durant cette thèse, nous nous sommes intéressés au positionnement et à la dissémination. Nous avons proposé JuMPS, un algorithme qui permet la construction d'un système de coordonnées virtuel multidimensionnel. JuMPS utilise les distances en nombre de sauts entre chaque nœud et un ensemble d'ancres afin de leur attribuer des coordonnées virtuelles. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons proposé, pour la dissémination des coordonnées dans un réseau ad hoc mobile d'utiliser la mobilité des paquets de données pour diffuser des informations utiles au routage. ELIP, notre solution, crée une nouvelle structure des paquets de données et y consacre un champ pour l'insertion de coordonnées. L'utilisation de ELIP au sein d'un protocole de routage basé sur les âges permet de réduire l'occupation du canal radio ainsi que le nombre de sauts moyen nécessaires à l'acheminement des messages.

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Sow, Idrissa. "Partitionnement et Geocasting dans les Réseaux Mobiles Ad hoc et Collecte des Données dans les Réseaux de Capteurs." Phd thesis, Université de Picardie Jules Verne, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00440004.

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Abstract:

L'essor des technologies sans fil, offre aujourd'hui de nouvelles perspectives dans le domaine des télécommunications. L'évolution récente de moyens de communications sans fill permet la manipulation de l'information à travers des unités de calculs portables qui ont des caractéristiques particulières (une faible capacité de stockage, une source d'énergie autonome...) et accèdent au réseau à travers une interface de communication sans fill. Un réseau mobile ad hoc consiste en une grande population relativement dense d'unités mobiles qui se déplacent dans un environnement quelconque et dont le seul moyen de communication est l'utilisation des interfaces sans fil. Du coté des réseaux ad hoc on trouve également les réseaux des capteurs avec des propriétés particulières. Les capteurs sont des dispositifs ayant les particularités suivantes : (1) capacité de capturer des données relatives à l'environnement où ils sont physiquement placés et les convertir en signaux électriques. Les données récupérées peuvent être de nature différente et la manière d'obtenir ces données est susceptible de varier. (2) capacité d'effectuer un traitement sur ces données récupérées (3) capacité d'échanger ces données avec d'autres dispositifs ou unités mobiles. Contrairement aux réseaux basés sur la communication cellulaire : aucune administration centralisée n'est disponible ; ce sont les hôtes mobiles elles-mêmes qui, forment d'une manière ad hoc une interface du réseau. Aucune supposition ou limitation n'est faite sur la taille du réseau ; le réseau peut contenir des centaines ou des milliers d'unités mobiles. Étant donné les propriétés de ces réseaux le routage devient alors un dé et nécessite une restructuration de ses différentes composantes qui sont le routage (ou adressage), le positionnement, l'acheminement des messages entre noeuds communicants. Durant cette thèse nous nous sommes intéressés implicitement au routage en proposant une structure hiérarchique ou structure en clusters de façon à simuler une sorte de dorsale constituée de noeuds ou terminaux plus adaptés que d'autres. La mise en place de cette structure se base sur les paramètres du réseau en question. La dorsale ainsi constituée permet un routage hiérarchique qui allège considérablement les tables de routage des noeuds. Nous avons proposé une approche de localisation sans GPS, L-Libre qui vise à procurer une information de position à l'ensemble des noeuds du réseau. Cette information de position est vitale pour les protocoles de routage géographiques mais aussi pour les réseaux de capteurs où l'on a souvent bien besoin de connaître la source (les capteurs origines) des informations reçues, ce qui est d'ailleurs le cas de notre algorithme de poursuite de cible tracking) proposé dans cette thèse. Nous nous sommes également intéressé à un mode de transmission d'information appelé geocasting (ou diffusion géographique) qui consiste à transmettre des informations avec garantie de livraison non pas à l'ensemble des unités du réseau mais à un groupe particulier de noeuds situés dans une région d'intérêt communément appelé région multicast. Un autre point important est la connectivité des noeuds. La mobilité des noeuds est souvent source de déconnexion du réseau en des ensembles disjoints connexes. Notre algorithme de maintenance de connectivité vise à déterminer les noeuds qui peuvent être à l'origine de ce problème afin d'adapter leurs comportements. Et finalement, nous avons considéré une architecture virtuelle de réseau de capteurs anonymes dans laquelle certains clusters peuvent être vides. Les capteurs étant des dispositifs de capacités très limitées il devient alors indispensable de trouver une approche permettant d'organiser ou de faire collaborer à moindre coût ces capteurs dans un but bien précis. Le noeud sink (ou noeud puits) est le seul équipement qui dispose d'assez d'énergie et de puissance de transmission pour atteindre l'ensemble des capteurs répartis dans la région d'intérêt. Une stratégie de gestion de ou des antennes du noeud sink nous a permis de proposer une méthode de localisation sans inonder le réseau par échange de messages d'informations de position. Il nous a également permis d'esquisser une structure en grappes offrant un support de routage simple et efficace. Les données ainsi recueillies par les capteurs peuvent être acheminées selon un modèle de communication centralisé ou distribué défini à l'avance par le sink.

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Amdouni, Ichrak. "Wireless Self-adaptive Ad hoc and Sensor Networks : Energy Efficiency and Spatial Reuse." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066003.

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Abstract:

La nécessité de maximiser la durée de vie du réseau sans fil dans les réseaux ad hoc et en particulier dans les réseaux de capteurs sans fil nécessite l'utilisation d'algorithmes d'efficacité énergétique. Motivée par le fait qu'un noeud consomme le moins d'énergie lorsqu’il est en veille, nous réalisons l'efficacité énergétique vi des algorithmes d'ordonnancement des activités des noeuds. Les noeuds reçoivent des slots temporels durant lesquels ils peuvent transmettre et ils peuvent éteindre leur radio quand ils ne sont ni en train de transmettre, ni en train de recevoir. Par rapport au TDMA classique, l’utilisation de la bande passante est optimisée: deux noeuds interférents ne partagent pas les mêmes slots. Dans notre travail sur l’ordonnancement, deux cas sont étudiés. Tout d'abord, lorsque les nœuds nécessitent le même temps d’accès au canal, nous utilisons le coloriage des nœuds. Deuxièmement, lorsque les nœuds requièrent des débits hétérogènes, nous utilisons une allocation de slots « traffic aware ». Contrairement à la majorité des travaux antérieurs, nous généralisons la définition du coloriage des noeuds et les problèmes d'attribution des slots. En effet, nous considérons que la distance maximale entre deux nœuds interférents est un paramètre de ces problèmes. Nous prouvons qu'ils sont NP-complets, ce qui rend inévitable l’utilisation des heuristiques dans la pratique. Une directive centrale de cette thèse est de concevoir des solutions auto-adaptatives. Cette adaptabilité concerne de nombreux aspects tels que la mission confiée par l'application, l'hétérogénéité des demandes de trafic de nœuds, la densité du réseau, de la régularité de la topologie du réseau, et la non fiabilité des liens sans fil
The need to maximize network lifetime in wireless ad hoc networks and especially in wireless sensor networks requires the use of energy efficient algorithms and protocols. Motivated by the fact that a node consumes the least energy when its radio is in sleep state, we achieveenergy efficiency by scheduling nodes activity. Nodes are assigned time slots during which they can transmit and they can turn off their radio when they are neither transmitting nor receiving. Compared to classical TDMA-based medium access scheme, spatial bandwidth use is optimized: non interfering nodes are able to share the same time slots, collisions are avoided and overhearing and interferences are reduced. In our work about time slots assignment, two cases are studied. First, when nodes require equal channel access, we use node coloring. Second, when nodes have heterogeneous traffic demands, we designed the traffic aware time slot assignment algorithm TRASA. Unlike the majority of previous works, we generalize the definition of node coloring and slot allocation problems. Indeed, we set the maximum distance between two interfering nodes as a parameter of these problems. We prove that they are NP-complete, making heuristic approaches inevitable in practice. A central directive of this thesis is to design self-adaptive solutions. This adaptivity concerns many aspects such as the mission given by the application, the heterogeneity of nnode traffic demands, the network density, the regularity of network topology, and the failure of wirelesslinks

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Maréchal, Nicolas. "Consensus de moyenne dans les réseaux de capteurs : applications et optimisation." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0078/these.pdf.

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Abstract:

En fonction de leur application, les réseaux ad hoc de capteurs peuvent être composés d’un nombre plus ou moins important de nœuds avec des contraintes sur leur taille, coûts, consommation énergétique et par corollaire sur tout un ensemble d’autres paramètres. Ces contraintes caractéristiques se traduisent par le besoin d’une utilisation de méthodes distribuées d’auto-organisation et de traitement des données. En particulier, la classe des algorithmes de consensus de moyenne (ACM) initialement conçue pour le calcul de la valeur moyenne d’un jeu de paramètres distribués, est une brique de base amenée à jouer un rôle important pour des protocoles/algorithmes applicatifs complexes. L’objectif de cette thèse est de fournir des éléments d’amélioration et d’application de cette catégorie d’algorithme. La thèse s’est focalisée dans un premier temps sur des méthodes de caractérisation et d’optimisation des ACM de l’état de l’art. Dans un second temps, deux nouveaux algorithmes sont proposés afin de réduire le coût énergétique. Le premier se place dans un cadre d’estimation et vise à prendre en compte de nouvelles informations plus rapidement. Le second permet d’utiliser la nature diffusante du canal radio et présente l’avantage de ne pas nécessiter de mécanismes contrôle (acquittements). Enfin, des applications à la synchronisation fine d’horloge (couche physique) et à la cartographie paramétrique (couche application) sont décrites et apportent une concrétisation du besoin
Depending on their applications, sensor networks may be composed of a varying number of nodes having severe constraints on their size, cost, energetic consumption, and as a consequence on a large set of related parameters. These characteristics involve the need of distributed methods for organization and data processing. In particular, the class of average consensus algorithms (ACA), initially designed for computing the empirical mean of a set of input parameters, is a building block which is about to play an important role for complex applicative algorithms/protocols. The goal of this thesis is to provide elements for improving this category of algorithms, and validating them on some applications. In a first time, it focuses on characterization and optimization methods applied to ACA from the state of the art. Then, two new algorithms are proposed in order to reduce the energetic cost. The first one takes place in an estimation framework and aims at taking quickly account of fresh information. The second algorithm focuses on reducing the communication cost by exploiting the diffusive nature of wireless communications and requiring no transmission control mechanism (such as acknowledgements or synchronization). To finish with, applications to fine synchronization of clocks (physical layer) and to parametric cartography (application layer) are given

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Ingelrest, François. "Protocoles localisés de diffusion et économie d'énergie dans les réseaux ad hoc et de capteurs." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00113869.

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Abstract:

Un réseau ad hoc sans fil est composé d'un ensemble décentralisé d'objets mobiles et auto-organisés. Un tel réseau ne repose sur aucune infrastructure, et est donc complètement autonome et dynamique. Selon ces hypothèses, tout ensemble d'objets équipés d'interfaces de communication adéquates peut spontanément former un tel réseau. Puisque des communications sans fil sont utilisées, seuls les objets suffisamment proches les uns des autres peuvent communiquer ensemble. Les communications de longue portée doivent donc être effectuées via un mécanisme multi-sauts : cela veut simplement dire que les objets intermédiaires doivent faire suivre les messages jusqu'au destinataire.

Les réseaux de capteurs sont similaires aux réseaux ad hoc, car ils sont également décentralisés et autonomes. Un capteur est un petit appareil capable de surveiller son environnement. Des cas typiques d'utilisation peuvent être la surveillance de zones militaires (détection de mouvements) ou de forêts (détection d'incendie).

Parmi les problèmes communs à ces deux types de réseaux se trouve la diffusion. Dans une telle communication, un message est envoyé depuis un objet donné vers tous les autres du réseau. Les applications de ce processus sont nombreuses : découverte de routes, synchronisation... Comme les objets mobiles utilisent une batterie, il est nécessaire que la diffusion soit la plus économe possible d'un point de vue énergétique. Cela est généralement obtenu en réduisant la quantité de relais nécessaires, ou en limitant la puissance d'émission à chaque relais.

Le but de mon travail était d'étudier la diffusion dans les réseaux ad hoc et de capteurs, afin de mettre en lumière les caractéristiques et les défauts des mécanismes existants, puis d'en proposer de nouveaux, plus efficaces. Dans tous ces travaux, nous avons toujours voulu rester dans le domaine des solutions 'réalistes' : beaucoup des précédentes études utilisaient en effet des mécanismes centralisés, où une connaissance globale du réseau est nécessaire pour effectuer la diffusion. Nous nous sommes concentrés sur des solutions fiables et localisés, c'est-à-dire n'utilisant que des informations sur le voisinage de chaque noeud. Ce type de mécanisme permet également un passage à l'échelle simplifié, car la quantité d'informations nécessaire ne varie pas avec la taille du réseau. Nos études montrent de plus que ces solutions peuvent être aussi efficaces que les méthodes centralisées.

Puisque l'ajustement de portée est un mécanisme très important dans la conservation de l'énergie, nous avons proposé une méthode de diffusion originale, basée sur le concept de portée optimale de communication. Cette dernière est calculée de manière théorique grâce au modèle énergétique considéré, et représente le meilleur compromis entre l'énergie dépensée à chaque noeud et le nombre de relais nécessaires. Nous avons ainsi proposé deux protocoles différents basés sur ce concept, chacun étant plus spécifiquement adapté soit aux réseaux ad hoc (TR-LBOP), soit aux réseaux de capteurs (TR-DS).

Afin de réduire encore plus la consommation énergétique, nous avons étudié le fameux protocole centralisé nommé BIP. Son efficacité est due au fait qu'il considère la couverture obtenue par une seule émission omnidirectionnelle, au lieu de considérer chaque lien séparément. Nous avons proposé une solution localisée basée sur BIP, afin de construire incrémentalement une structure de diffusion. Nous avons montré de manière expérimentale que les résultats ainsi obtenus sont très proches de ceux fournis par BIP, notamment dans les réseaux de forte densité, tout en n'utilisant que des informations locales à chaque noeud.

Nous avons finalement considéré la suppression d'une hypothèse forte, largement répandue dans la communauté des réseaux ad hoc et de capteurs : l'utilisation d'un graphe du disque unitaire. Ce dernier définit la zone de communication d'un noeud comme étant un cercle parfait. Nous avons remplacé cette hypothèse par une autre plus réaliste afin d'en étudier les conséquences sur un protocole connu, le protocole de diffusion par relais multipoints (MPR). Nous avons montré que ce dernier ne fournit plus de résultats suffisants dans un tel environnement. Nous avons également proposé quelques modifications afin d'obtenir à nouveau de bons résultats.

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Aguilar, Teck. "Vers un protocole de routage géographique avec contention et communications coopératives pour les réseaux de capteurs." Phd thesis, Institut National des Télécommunications, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00612332.

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Abstract:

Le routage dans les réseaux de capteurs, est un service essentiel qui transmet les lectures des capteurs à certains points de collecte de données dans le réseau sur la base des relais multi-saut. Cette tâche est particulièrement difficile car elle doit être réalisé d'une manière efficace au niveau de consommation de ressources et avec une quantité limitée d'informations disponible. La facilité de mise à l'échelle et l'utilisation d'information local pour fonctionner ont permis au routage géographique être considéré comme une approche prometteuse. Cependant, lors de son implémentation, certains problèmes subsistent en raison des difficultés pratiques. Dans ce travail de recherche, deux problématiques inhérentes aux protocoles de routages géographique ont été étudiés: i) Le coût associé: aux évanouissements liés aux obstacles et aux multi-trajets suivis par un signal transmis sur un canal radio, aux changements rapides des conditions physiques du canal de transmission and ii) l'administration de resources affectés à chaque noeud appartenant au réseau. Afin de résoudre ce problème, deux protocoles ont été présentés: un protocole de routage géographique avec communications coopératives, Beaconless Cooperative Geographic cross-layer protocol for ad hoc and sensor networks (CoopGeo) et un protocole de routage basé sur le principe d'extension de couverture: Relay-Aware Cooperative Routing (RACR).

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Hajlaoui, Rejab. "Résolution à base d'heuristiques du problème de routage dans les réseaux ad hoc de vehicules." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD047/document.

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Abstract:

Les réseaux ad hoc véhiculaires (VANETs) sont constitués par un ensemble de véhicules qui échangent des données de sécurité et de confort même s’ils ne sont pas toujours directement à portée radio.Les problèmes liés aux réseaux VANETs ne sont pas encore tous résolus. Dans ce contexte, et dans le but de maximiser la stabilité dans ce type de réseaux, nous proposons différentes contributions pour assurer le routage en combinant les métaheuristiques et la technique de clustérisation.Tout d’abord, nous présentons un modèle de routage utilisant l’algorithme de clustérisation le plus efficace k-medoids. Ensuite, nous proposons plusieurs améliorations en utilisant les métaheuristiques, plus précisément les algorithmes génétiques, la recherche tabou et la recherche par dispersion. Enfin, nous proposons une application réelle de communication entre trois robots mobiles dans les zones non couvertes par le réseau VANET.A l’aide de diverses métriques, des simulations extensives montrent que nos contributions donnent de bons résultats par rapport à d’autres modèles conçus dans le même but
Vehicular ad hoc networks (VANETs) consist of a set of vehicles trying to exchange security and comfort data even if they are not directly within radio range of each other. The problems related to VANET networks are not yet solved. In this context, and in order to maximize the stability in the VANETs networks, we propose different contributions combining the metaheuristics and the clustering technique. First, we propose a routing model using the most efficient clustering algorithm K-medoids. Then, we propose several improvements using metaheuristics, more precisely the AGs, the RT and the Scatter Search. Finally, we propose a real application that uses the Arduino Uno platform to allow communication between three mobile robots in an areas not covered by the VANET network.Using various metrics, extensive simulations prove that our contributions show good results compared to other models designed for the same purpose

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Assous, Noureddine. "Etude des capteurs intelligents à transmission sans fil dans les milieux industriels sévères." Lyon, INSA, 2009. http://www.theses.fr/2009ISAL0113.

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Abstract:

La communication entre dispositifs électriques et électroniques en milieux industriels a souvent été assurée par des liaisons filaires très coûteuses en matière et en main d’œuvre d’installation. Aujourd’hui, l’émergence des technologies de transmission sans fil RF laissent penser que ce câblage onéreux peut être réduit, voir supprimé. Le travail de cette thèse trouve son origine dans ce besoin de remplacer des transmissions filaires par des transmissions RF. Il a pour but de répondre à une problématique spécifique qui est l’étude des capteurs intelligents à transmission sans fil dans des environnements industriels sévères. Après présentation, dans les premiers chapitres, du contexte du travail et de l’origine du projet, un état de l’art sur les capteurs intelligents à transmission sans fil est présenté. Un bilan sur les aspects normatifs et sur différents résultats de travaux de recherches nous a permis de dégager les axes d’orientation de notre travail de recherche. La deuxième phase de notre travail a été consacrée à la recherche de solution innovantes en spécifiant les caractéristiques techniques et les conditions à satisfaire pour développer et promouvoir la technologie des capteurs sans fil. Et d’apporter des éléments de réponses quant au choix des fréquences, le débit etc. Le quatrième et le cinquième chapitre sont par conséquent consacrés à l’étude théorique de la propagation monochromatique et large bande au voisinage des moteurs de bateaux. Les modèles et résultats de simulations sont aussi présentés dans ces chapitres. Le sixième et dernier chapitre est dédié aux résultats des tests pratiques de la transmission sans fil dans les salles machines de bateaux
[Communication between electrical and electronic systems in industrial environments was for a long time assured through wired connection very costly in material and installation labour. The modern wireless RF transmission techniques intend to reduce or even put away this expensive cabling. The work of this thesis finds its origin in the need to replace wired transmission by RF1 transmission inside instrumented industrial machines. Its goal is to give an answer to a specific problem which is the study concerning intelligent wireless transmission sensors inside industrial harsh environments. After presentation of the work context and project roots in the first chapter, a review on wireless smart sensors is further provided. A comparison and analysis of standardization aspects and different published research results gave us the opportunity to draw the principal axes of our working field. The second part of our work is dedicated to research solutions permitting to specify the technical characteristics and conditions to satisfy to develop and promote the wireless transmission sensors inside harsh industrial environments. Next, we aim to provide the most suitable conditions, like for example, choice of frequency bands, rate. . Etc. Chapters four and five are consequently dedicated to the theoretical study concerning monochromatical and large band propagation in the vicinity of the boat engines. The models and simulation results are presented inside these chapters. The sixth and last chapter is dedicated to the practical results concerning wireless transmission inside ship engine rooms. ]

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Zairi, Sajeh. "Stratégies de configuration pour l’optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux de capteurs." Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0062/these.pdf.

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Abstract:

Au cours de ces dernières années, les réseaux sans fil n’ont cessé de croître grâce aux développements technologiques de divers domaines liés à l’informatique et à la micro-électronique. La mise en réseaux des capteurs sans fil permet la couverture de vastes territoires ainsi que l'obtention rapide et fiable de résultats même pour des zones hostiles ou inaccessibles pour les être humains. Cependant, avant de voir ces réseaux atteindre un niveau de pénétration identique à celui des téléphones portables, un certain nombre de problématiques doivent être résolues. Ajoutées aux limites traditionnelles des réseaux ad-hoc, les contraintes très strictes liées aux caractéristiques matérielles des capteurs, telles que la puissance de calcul, la mémoire et surtout l’alimentation en énergie, rendant les algorithmes existants inadaptés. En effet, le déploiement de ces réseaux dans des zones sensibles ou éloignées rend impossible le rechargement ou le remplacement des batteries. Il est donc impératif que les noeuds s’auto-configurent afin de maximiser la durée de vie du réseau. Cette configuration inclut les décisions d'activation et la détermination des chemins connectant chaque noeud à la station de base. Pendant qu'une partie des noeuds assurent la réalisation de l'application, les autres se désactivent pour préserver leur énergie. Les noeuds actifs doivent observer une surface aussi large que celle couverte par l'ensemble des noeuds déployés initialement. Afin de pouvoir transmettre leurs données, les noeuds actifs doivent déterminer les chemins les connectant à la station de base. La contrainte d'énergie doit être prise en compte à tous les niveaux : les noeuds les plus épuisés doivent être les plus privilégiés à se désactiver et les chemins doivent les éviter sans pour autant augmenter considérablement les coûts de transmission des données. Ces prises de décisions doivent minimiser le nombre de messages de contrôle vue que la transmission de messages consomme le plus d'énergie. Pour ne pas augmenter les coûts énergétiques de transmission de message, en passant par des chemins trop longs, les chemins déterminés doivent garantir un compromis entre les deux critères antagonistes : coût de transmission et minimum d'énergie. Rare sont les travaux qui considèrent plus d'un critère à la fois et quand c'est le cas ils les combinent en une fonction objective en leur associant des poids statiques. Pour garantir une certaine flexibilité entre ces deux critères, l'algorithme proposé ne leur associe aucun poids. La comparaison des chemins est basée sur le concept de la dominance Pareto. Une priorité de désactivation introduite entre les noeuds voisins permet d'éviter les phases de négociation (nécessitant l'échange de plusieurs messages de contrôle) et ainsi réduire les coûts énergétiques des prises de décision. Cette priorité est basée sur les énergies résiduelles des noeuds. Après le développement de ces algorithmes, vient la phase de validation qui consiste à observer la façon dont les algorithmes proposés permettent de préserver l'énergie des noeuds et ainsi augmenter la durée de vie du réseau. La validation de ces algorithmes s'est faite dans un premier temps à travers des simulations. Cependant, les simulations ne permettent pas d'observer tous les scénarios possibles par lesquels le système peut passer au cours de son évolution. Afin de palier ce problème, une validation plus exhaustive a été réalisée, dans un deuxième temps, en se basant sur un nouveau modèle de réseaux de Petri de haut niveau (RdPHN). Ce modèle est hiérarchique, global et générique. Étant hiérarchique le modèle permet d'inclure différents niveaux d'abstraction. Il est global car il intègre le comportement de tous les composants constituant le réseau de capteurs : noeuds et stations de base. Ainsi, le modèle RdPHN développé permet de valider le comportement global du réseau et non le comportement de protocoles particuliers comme c'est le cas de la plupart des travaux existants. Ce modèle est générique puisqu'il est indépendant des spécificités des composants du réseau. Le modèle retenu intègre une modélisation de la consommation d'énergie. Ceci rend possible la validation de différents critères relatifs à cette consommation comme la durée de vie pire cas (qui ne peut pas être obtenue à travers les simulations). Le modèle inclut aussi une image de l'environnement comme il est perçu par les noeuds, ce qui n'est pas le cas des modèles existants. Cette image permet d'interfacer le modèle proposé avec tout autre modèle représentant le comportement de l'environnement
Because of their miniature size, the sensors are highly constrained on energy. The deployment of these networks in remote or sensitive areas makes impossible the recharge or the replacement of the batteries. It is therefore imperative that the nodes configure them-self to maximize the lifetime of the network. This configuration includes the decisions of activation and the determination of the paths connecting each node to the base station. While part of the nodes ensures the achievement of the application, others are deactivated to conserve their energy. The active nodes must covert an area as wide as that covered by the set of initially deployed nodes. To maximize the lifetime of the network, which is a function of the node's energy, the premature loss of a subset of highly used nodes must be avoided. Consequently, the proposed algorithms are based on energy criteria. The nodes having a minimum energy are more privileged to be deactivated and the determiner paths must avoid them. The determined paths seek a compromise between two conflicting criteria: cost of transmission and minimum energy belonging to the path. No weight is associated with these criteria. The comparison of the paths is based on the concept of Pareto dominance. A deactivation priority, introduced between neighboring nodes, avoids the phases of negotiation and thus reduced energy costs for decision making. Validation of these algorithms was initially done through simulations. In a second step, a more comprehensive validation was performed based on a new model of high level Petri nets (RdPHN). This model is hierarchical, global and generic. The hierarchical model includes different levels of abstraction. It is global as it incorporates the behavior of various components forming the sensor network: nodes and base stations. Thus, it validates the overall behavior of the network and not the conduct of specific protocols as is the case with most of the existing work. This model is generic because it is independent of the network component's specificity. In addition, the used model incorporates a model of energy consumption. What makes possible the validation of different criteria for this use: as the worst case lifetime (which can not be obtained through simulations). The model also included an image of the environment as it is perceived by the nodes. This image can interface the proposed model with other models representing the behavior of the environment

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Apavatjrut, Anya. "De l'usage des codes fontaines dans les réseaux de capteurs multisauts." Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00708449.

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Abstract:

Important sujet de recherche dans les télécommunications contemporaines, les réseaux de capteurs sont des réseaux sans fil constitués de plusieurs nœuds pouvant communiquer entre eux. Chaque capteur est autonome et possède une durée de vie limitée, liée à la taille de sa batterie. Dans ce contexte, l'énergie est une ressource critique qui peut être économisée en minimisant le nombre de paquets émis. De part la nature du médium radio, les données transmises subissent des pertes du canal. La fiabilisation de données dans ce contexte n'est pas simple et devient d'autant plus problématique lorsque la taille de réseau augmente. C'est dans ce contexte que s'inscrit cette thèse qui vise à fournir une technique de fiabilisation des transmissions dans un réseau de capteur. Pour cela, nous proposons de mettre en oeuvre un mécanisme de transmission qui exploite le code fontaine. Ce code est sans rendement et les symboles de redondance sont générés à la volée. Il permet de fiabiliser la transmission avec l'utilisation d'un canal de retour limité. Le code fontaine permet d'alléger le mécanisme de contrôle des transmissions tout en assurant un lien complètement fiable, ce qui permet de réduire la latence et la consommation énergétique d'une transmission. Afin d'optimiser la performance globale du réseau, nous étudions également dans cette thèse le cas où les nœuds sont autorisés à coopérer pour le relayage multi-sauts de paquets destinés à des nœuds distants. Nous montrons dans cette thèse que la technique de codage réseau permet d'introduire de la diversité d'information et ainsi d'améliorer la performance globale de transmissions multi-sauts mono-chemin. Ce résultat a été étendu à la transmission coopérative pour laquelle nous avons à la fois pu exploiter la diversité d'information et la diversité spatiale.

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Herberg, Ulrich. "Réseaux Ad Hoc : Performance, Dimensionnement, Gestion Automatisée et Intégration dans l'Internet." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00598156.

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Abstract:

Le présent rapport fournit plusieurs extensions des protocoles de réseau ad hoc et leurs évaluations, qui permettent d'augmenter la performance, de dimensionner la taille des réseaux et d'intégrer les réseaux ad hoc dans l'Internet : Premièrement, ce rapport présente plusieurs outils de logiciel qui permettent d'étudier des protocoles de routage sans modifications, implémentés en Java, dans le simulator de réseaux NS2. Deuxièmement, ce rapport fournit une discussion architecturale des réseaux ad hoc, qui explique les problèmes de la configuration automatique des adresses IP (nommé autoconfiguration) des routeurs ad hoc. Ensuite, le rapport présente un modèle architectural pour des réseaux ad hoc qui est compatible avec l'Internet. Un protocole d'autoconfiguration, basé sur le modèle architectural proposé, est spécifié, et ses propriétés sont formellement vérifiées au moyen de Model Checking. Troisièmement, plusieurs extensions du protocole de routage des réseaux ad hoc OLSRv2 sont présentées : La performance du protocole est augmentée d'ordre de grandeur en utilisant un algorithme dynamique pour calculer les plus courts chemins. Une autre optimisation proposée est un framework basé sur SNMP pour gérer et contrôler des objets liés à la performance sur des routeurs tournant OLSRv2. Une extension d'OLSRv2 est présentée dans laquelle des paquets sont retransmis ultérieurement lorsque les destinations sont indisponibles temporairement, au lieu de les rejeter. Cette extension mène à un taux de remis considérablement plus élevé que OLSRv2 par défaut dans certains scenarios. Ce rapport présente alors une analyse des menaces de sécurité pour OLSRv2, suivie par la spécification d'un mécanisme de contrôle d'accès pour OLSRv2, qui empêche nombre de ces attaques. Quatrièmement, ce rapport explore le dimensionnement des réseaux de capteurs sans fil, et évalue un protocole de routage des réseaux de capteurs, nommé RPL, spécifié par l'IETF en 2011. En outre, étant donné que RPL ne contient pas de mécanisme de broadcast efficace, plusieurs mécanismes de broadcast optimisés dans RPL sont présentés et comparés.

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Cartron, Mickaël. "Vers une plate-forme efficace en énergie pour les réseaux de capteurs sans fil." Rennes 1, 2006. http://www.theses.fr/2006REN1S163.

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Abstract:

Le but de ce travail sur les réseaux de capteurs est de définir des solutions architecturales capables de maximiser l’autonomie des nœuds. Pour parvenir à ce but, le premier objectif est de cerner les besoins en performance, complexité et mémoire des applications de réseaux de capteurs, à l’aide d’analyses de scénarios. Ensuite, une plate-forme de nœud générique est décrite, du niveau matériel jusqu’aux couches applicatives. Cet environnement intégré offre une vision globale des traitements d’un nœud permettant les optimisations ”cross-layer”. Les traitements liés à la communication sont décrits de façon générique. Des modèles de performances de la chaîne de communication sont définis, pour en déterminer des points de fonctionnement optimaux. Enfin, l’évaluation de la consommation énergétique est réalisée par plusieurs approches pour évaluer les choix logiciels et matériels. Notre approche est basée sur le traçage d’exécution de code sur un cadre de programmation événementiel.

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Ould, Cheikhna Aboubecrine. "Applications du partitionnement des réseaux de capteurs sans fil au multicast géographique et au tri partiel." Amiens, 2011. http://www.theses.fr/2011AMIE0119.

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Abstract:

La progression des technologies sans fil, offre aujourd'hui de nouvelles perspectives dans le domaine des télécommunications. Les récentes avancées des moyens de communications sans fil permettent l'utilisation de l'information à travers des unités de calculs portables qui ont des caractéristiques particulières (une faible capacité de stockage, une source d'énergie autonome, etc. ) et s'introduisant dans le réseau à travers une interface de communication sans fil. Un réseau de capteurs sans fil est composé de centaines voire de milliers de capteurs. Les capteurs sont des dispositifs ayant les particularités suivantes : (1) Capacité de capturer des données relatives à l'environnement où ils sont physiquement placés et de les convertir en signaux électriques. Les données récupérées peuvent être de nature différente et la manière d'obtenir ces données est susceptible de varier. (2) Capacité d'effectuer un traitement sur les données récupérées. (3) Capacité d'échanger ces données avec d'autres dispositifs. Le problème d'initialisation des capteurs consiste à attribuer à chacune des n stations un entier dans l'intervalle [1 n] de telle façon que deux stations ne peuvent pas avoir le même numéro d'identification. Nous avons proposé une approche basée sur l'algorithme de partitionnement de Basagni. Le processus de notre algorithme est composé de : (1) Partitionnement du réseau, (2) Attribution des identifiants partiels, (3) Le gossiping, (4) Les identifiants finaux. Aussi, nous avons superposé deux algorithmes de partitionnement pour résoudre le probléme de multicast géographique dans le réseau de capteurs sans fil. La première approche utilise l'algorithme de partitionnement de Gerla & Tsai et la deuxième exploite la technique de partitionnement hiérarchique de Banerjee & Khuller. Nos approches garantissent la livraison du message pour chaque noeud dans la région geocast. Le premier algorithme garantit la livraison à tous les noeuds dans une ou plusieurs régions geocast, tandis que le second algorithme tient compte de la profondeur de l'arbre hiérarchique de partitionnement et l'estimation de nombres de rondes de radiodiffusions dans le pire des cas, nécessaire pour résoudre le problème de geocast donné. Et finalement, nous avons proposé des algorithmes de résolution pour le problème du tri partiel, en utilisant les réseaux de capteurs sans fil avec les modèles multiples sauts. La principale motivation de nos approches pour ce problème en utilisant le modèle multi-sauts, est le fait qu'il n'existe pas de solutions sur ce modèle. Initialement, nous considérons que chaque noeud dans le réseau possède une et une seule donnée. Une fois le problème résolu, nous procédons à une généralisation de notre approche pour résoudre le problème du tri partiel dans le cas où un noeud peut avoir plusieurs données
The rise of Wireless technologies, today offers new perspectives in the field of telecommunication. Recent advances in Wireless communication allow the use of information through mobile computing units that have specific characteristics (low storage, capacity, an autonomous source of energy. . . ) and access the network interface through a Wireless communication links. A Wireless sensor network consists of hundereds or thousands of sensors. The sensor are devices with following features : (1) Ability to capture data relating to the environment where they are physically located and convert them into electrical signals. (2) Capacity to perform processing on the retrieved. (3) Ability to exchange data with other devices. The initialization problem of the sensors consists of assigning each station an integer in the range [1 n] so that two stations may not have the same identification number. We proposed an approach based on the basagni clustering algorithm. The processing of our algorithm is composed of : (1) Network partitioning. (2) Assignment of partial identifiers. (3) The gossiming. (4) Final identifiers. Also we superimposed two clustering algorithms to solve the problem of geocast in the Wireless sensor networks. The first approach uses the clustering algorithm of Gerla & Tsai and the second exploits the technique of the hierarchical control clustering of Banerjee & Khuller. Our approachs guarantee delivery message to each node in the geocast region. The first algorithm guarantees delivery to all nodes in one or more geocast regions. Whereas, the second algorithm takes into account the depht of the hierarchical tree partitioning and estimates the numbers of broadcast rounds in the worst case necessary to solve the given geocast problem. And finally, we proposed algorithms for solving the sort partial problem in multi-hop Wireless sensor networks. The main motivation of our approaches to tackle this problem in multi-hop model is the fact that there were not yet solutions on this model. Initially, we consider that each node in the network holds one and only one data. Once the problem with one data item is solved, we proceed to generalize our approach to solving the sort partial problem in the case where a node can have multiple data items

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Abdulalli, Abusaif. "Reseaux ad-hoc : étude de modèles de mobilité et de protocoles de routage minimisant la consommation d'énergie." Valenciennes, 2008. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/9d7396e4-4c5f-40f5-bee2-d336b156addc.

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Abstract:

L’utilisation des réseaux ad hoc sans fil est devenue de plus en plus en populaire ces dernières années en raison de leur facilité de déploiement. Dans un tel réseau, les hôtes (ou noeuds) échangent entre eux des paquets de données par liaison radio, sans recourir à aucune hiérarchisation ni supervision centralisée. En fait, les transferts de données s’effectuent sous le contrôle de protocoles de routage distribués et tous les noeuds sont susceptibles de contribuer à l’acheminement de données d’une source vers une destination. Les principaux problèmes qui en résultent sont la mobilité des noeuds, qui complique le routage, ainsi que les limitations de la bande passante (et donc en débit) et de consommation énergétique (liées à la durée de vie plus ou moins longue des batteries). La mobilité, la minimisation de la consommation et les protocoles de routage ont constitué les points clés de notre étude. Nous avons passé en revue les modèles de mobilité existants et étudié par simulation les caractéristiques des trajectoires simulées, ainsi que les implications en termes de consommation d’énergie. Puis nous avons détaillé les principaux protocoles de routage, indiqué leur impact sur la consommation d’énergie et étudié par simulation les effets de la mobilité des noeuds sur leur comportement. Nous avons enfin introduit un protocole, baptisé LEMFN, consistant en une fusion extension de deux types de routage déjà connus et dont le principal objectif est la diminution de la consommation d’énergie dans les réseaux ad hoc constitués de plusieurs groupes de noeuds distincts. Le fonctionnement de cet algorithme a été étudié par simulation et comparé à celui d’autres méthodes de routage
Wireless ad-hoc networks became more and more popular in the past few years, owing to their use of deployment. In such a network, the hosts (or nodes) exchange data packets via radio links, without resorting to any hierarchic scheme nor supervisory control. In fact, the data transfers are driven by special distributed routing protocols and each node may potentially contribute in the data transportation from some source to some destination. The main resulting problems are the node mobility (which complicate routing protocols), as well as the limitations of the available frequency bandwidth (and thus of the data flow rate) and of the available energy consumption (related to the more or less extended lifetime of batteries). Mobility, energy consumption minimization and suited routing protocols are the key points of our study. The existing mobility models have thus been looked over first and, using simulation, the characteristics of the corresponding modeled trajectories together with the effects on energy consumption have been studied. Next, the leading routing protocols have been detailed, their impact on energy consumption and the influence of node mobility have been considered (using again simulation). Finally, a new protocol, called LEMFN, has been introduced, which consists in the fusion and extension of two already known protocols, with the main objective of energy consumption reduction in mind. The new algorithm has been studied by simulation and compared to other ones

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Aït-Salem, Boussad. "Sécurisation des réseaux ad hoc : systèmes de confiance et de détection de répliques." Limoges, 2011. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/2c59d107-ed34-48b1-a0b9-7aa44317d4f9/blobholder:0/2011LIMO4024.pdf.

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Abstract:

L'évolution rapide des technologies sans fil a permis l'émergence de nouveaux types de réseaux très dynamiques avec des architectures fortement décentralisées et dont les services sont organisés de manière autonome. Ces spécificités sont à double tranchant, car, d'une part, elles permettent une mise en place peu coûteuse et rapide de ces réseaux, et d'autre part, elles engendrent des difficultés lors de la conception de certains services tels que le routage, la qualité de service, la sécurité, etc. . Dans le cadre de cette thèse, on s'est intéressé à la sécurité des systèmes de confiance dans ces réseaux. En l'absence d'une entité centrale, les entités doivent s'évaluer les unes les autres et agréger les résultats. Pour que les évaluations soient faites sans crainte, il faut que les valeurs de celles-ci restent secrètes jusqu'à l'agrégation. Dans ce manuscrit, nous allons essayer d'apporter une solution à ce problème en proposant un schéma, basé sur un chiffrement homomorphe et sur le protocole d'envoi superposé, qui permette à chaque entité de calculer la valeur de confiance d'une autre entité tout en protégeant les données privées des entités engagées dans ce calcul. Nous avons construit notre schéma dans le cadre du modèle semi-honnête. Nous donnons, à ce titre, des preuves de sécurité qui montrent que notre schéma respecte ce modèle et en particulier qu'il est résistant à une collusion de n - 1 participants, n’étant le nombre de participants au calcul. En termes de performance, il est également démontré que notre proposition réduit le coût des communications par rapport aux propositions antérieures. Par ailleurs, l'absence d'une entité de confiance dans les réseaux ad hoc tels que les réseaux de capteurs (p. Ex. , une autorité de certification) peut aussi causer des problèmes au niveau de la gestion et de l'authentification des utilisateurs. En effet, à cause de la faible protection physique des capteurs et de l'environnement hostile dans lequel ils sont déployés, un attaquant peut facilement construire plusieurs répliques d'un nœud capturé et ainsi outrepasser le mécanisme d'authentification mis en place. Dans ce manuscrit, nous proposons une nouvelle approche de détection de répliques qui est autonome, résistante aux attaques, engendrant un coût de communication de O(√n) et ne nécessitant aucune sauvegarde au niveau des capteurs
The rapid evolution of wireless technologies has allowed the emergence of new types of networks whose architectures are highly decentralized, dynamic and whose services are organized in an autonomous manner. These features are a double-edged sword, because, on the one hand, they allow a rapid and cheap selling up of these networks, and on the other hand, they involve additional difficulties in the design of certain services such as routing, QoS, security, etc. As part of this thesis, we focused on the security of trust systems in these networks. In the lack of a central entity, the entities must evaluate each others and aggregate the results. In order to make the evaluations without fear, it is necessary that their values remain secret until the aggregation. In this manuscript, we will try to resolve this problem by proposing a new scheme based on an homomorphic encryption and on the superposed sending protocol, that enables each entity lo compute the trust value of another entity while protecting the private data of the entities involved in this computation. We built our scheme in a semi-honest model. We give, for this purpose, security proofs that show that our scheme respects this model and in particular that is resistant lo collusion of up to n - 1 participants, where n is the number of participants included in the calculation. In terms of performance, it is also proved that our proposal reduces communication costs compared to previous proposals. Moreover, the absence of a trusted entity in ad hoc networks such as sensor networks (e. G. , a certification authority) can also cause problems in terms of users authentication. Indeed, due to the weaknesses in the physical protection of sensors and to the hostile environment in which they are deployed, an attacker can easily build multiple copies of a captured node and thus bypass the authentication mechanism in place. In this manuscript, we propose a new detection approach which is autonomous, resilient to attacks, involves O(V n) communication complexity and does not require any backup on

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Heurtefeux, Karel. "Protocoles Localisés pour Réseaux de Capteurs." Phd thesis, INSA de Lyon, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00449801.

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Abstract:

Les réseaux de capteurs sont au cœur des eﬀorts de recherche de la communauté internationale depuis plusieurs années. Les domaines d'applications sont variés allant du suivi médical à la traçabilité alimentaire en passant par le bâtiment intelligent ou le monitoring urbain (pollution, bruit, consommation électrique...). Pour que ces réseaux denses, composés de centaines voire de milliers d'entités contraintes en énergie, en puissance de calcul et en communication puissent fonctionner et s'adapter aux différentes applications, il est nécessaire, selon nous, de recourir à l'auto-organisation. L'auto-organisation est un processus duquel émerge une structure globale provenant seulement des multiples interactions locales, sans références à la globalité du réseau. De nombreuses études traitent de l'évaluation de performances des stratégies d'auto-organisation. Mais le réseau est toujours considéré comme entièrement déployé, statique. Nous montrons qu'une analyse plus ﬁne est possible pour caractériser les différentes stratégies d'auto-organisation durant la vie d'un réseau de capteurs sans ﬁl en prenant en compte la dynamique du réseau malgré l'immobilité physique des capteurs. On propose de mettre en évidence les différentes phases de la vie d'un réseau de capteurs et de caractériser un ensemble de protocoles d'auto-organisation sur ces différentes phases ; c'est-à-dire d'en déterminer les comportements. Nous ne concevons pas l'auto-organisation comme une ﬁn en soi, elle doit servir à résoudre des problématiques. Après avoir démontré par une série d'expérimentations dans des environnements réels, l'inadaptation de la mesure du signal reçu (RSSI) pour résoudre le déﬁ de la localisation dans les réseaux de capteurs, nous montrons qu'il est possible de concevoir un protocole d'auto-organisation dédié à la localisation du voisinage : le Protocole de Localisation Qualitative: QLoP. Ce protocole permet de déterminer une distance qualitative en se basant uniquement sur le voisinage à 1 et 2 sauts. Nous montrons dans cette thèse que QLoP possède à la fois de bonnes propriétés pour estimer la proximité d'un nœud mais s'adapte aussi parfaitement aux changements de topologie induite par le déploiement de nouveaux capteurs ou la disparition d'autres. Les propriétés de QLoP, démontrées précédemment permettent de construire une topologie logique, le Relative Neighborhood Graph (RNG), de façon eﬃcace. Cette topologie permet de favoriser les liens les plus robustes et d'acheminer ainsi les paquets même dans un environnement très bruité. Enﬁn, nous montrons que le choix de la couche MAC ainsi que la topologie inﬂuent grandement sur les performances d'un réseau de capteurs. Nous proposerons une solution utilisant les propriétés de QLoP aﬁn de déﬁnir une couche MAC appropriée.

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Alaoui, Nabih. "Cooperative Communications In Mobile Ad hoc NETworks." Limoges, 2013. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/16707b62-af2a-425b-b97b-ee0f900ae15d/blobholder:0/2013LIMO4035.pdf.

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Abstract:

L’étude réalisée dans ce mémoire porte sur la communication et la transmission des données dans le contexte des réseaux de capteurs. Pour améliorer la fiabilité de transmission, des relais sont insérés entre les capteurs et la destination afin de pouvoir corriger les erreurs de transmissions en utilisant des codes LDPC. L’architecture est donc optimisée grâce aux codes en blocs mais aussi à l’aide des protocoles de détection d’erreurs et aussi à l’aide de la combinaison de la correction et de la détection d’erreurs. Les systèmes d’antennes multiples forment également une option très intéressante pour l’amélioration des performances. L’efficacité énergétique est étudiée dans les différents protocoles et solutions proposés. Une optimisation conjointe du codage de canal et du codage de réseau physique est également effectuée
The work done in this study focuses on communication and data transmission in the context of sensor networks. To improve the reliability of transmission, relays are inserted between the sensors and the destination in order to correct errors in transmissions using LDPC codes. The architecture is optimized thanks to the block codes but also to the error detection protocols and the use of a combination of the error correction and detection. Another interesting way to improve performances is to use multiple antenna systems. Energy efficiency is evaluated in the protocols studied and the solutions proposed. Besides, a joint optimization of channel coding and physical network coding is proposed in this paper

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Cunha, Daniel De Oliveira. "Réseaux sans fil multi-sauts : protocoles à applications spécifiques et routage orienté vers la diversité coopérative." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066646.

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Abstract:

La première partie de cette thèse, étudie les problèmes spécifiques des réseaux de capteurs sans fil. Pour une application d’estimation de champs, nous proposons deux protocoles de niveau application et un protocole de transport afin de réduire la quantité de données transmise et la consommation d’énergie. Les résultats montrent un compromis entre le volume de données et la qualité de l’estimation. La configuration doit être bien choisie pour maximiser la performance et assurer la robustesse. La deuxième partie du travail étudie le routage dans les réseaux avec diversité coopérative. Les résultats montrent que les politiques de routage basées sur les conditions instantanées des canaux sont inefficients quand l’évanouissement provoque des variations rapides aux canaux sans fil. Nous proposons une métrique de routage qui prend compte des variations des canaux au long du temps. L’utilisation de la métrique proposée permet la sélection de routes qui présentent un taux de perte réduit.

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Jamet, Raphaël. "Protocols and models for the security of wireless ad-hoc networks." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENM039/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous intéressons à plusieurs méthodes pour améliorer la sécurité des réseaux sans fil ad-hoc. Ces réseaux, ainsi que la sous-famille des réseaux de capteurs sans fil, sont une des solutions les plus intéressantes pour de nombreux problèmes, comme par exemple la collecte de données dans une large zone, ou bien la création d'infrastructure de communication après une catastrophe. Ces réseaux sont par nature collaboratifs, ce qui les rend très vulnérables à d'éventuels attaquants. Pour les protéger, nous étudions la sécurité des protocoles conçus pour ces réseaux. Premièrement, nous proposons SR3 (pour Secure and Resilient Reputation-based Routing), un algorithme de routage sécurisé et résilient pour le routage convergent (tous-vers-un) dans les réseaux de capteurs sans fil. SR3 route ses messages selon une mesure de réputation qui est bâtie sur des informations fiables. Ce protocole garantit la confidentialité de ses données, et l'inforgeabilité de ses paquets. Nous avons prouvé formellement ces propriétés avec deux outils de vérification : Scyther et CryptoVerif. Nous avons montré expérimentalement la résilience de SR3 quand confronté à divers scénarios d'attaque, et nous avons comparé nos résultats à plusieurs algorithmes de routage de la litérature. L'évaluation a montré que la résilience et l'équité fournies par SR3 sont meilleures que celles des autres protocoles, et cette distinction est accentuée si le réseau est peu dense. De plus, et contrairement aux autres protocoles, SR3 est capable de s'auto-adapter aux changements de comportement des attaquants afin d'assurer une qualité de service satisfaisante. Les analyses de la sécurité des protocoles de routage reposent presque toujourssur des simulations, qui évaluent la capacité du protocole à délivrer ses messages aux bons noeuds. Il existe plusieurs définitions différentes pour concevoir la sécurité du routage, mais à notre connaissance, elles considèrent seulement les protocoles de source routing, où les routes sont déterminées avant que le message ne soit envoyé. Nous proposons la notion de corruptibilité, une définition calculatoire et quantitative pour la sécurité du routage basée sur la capacité d'un attaquant à altérer les routes empruntées par un message. Nous illustrons ensuite ces définitions par plusieurs analyses de protocoles. Enfin, nous étudions les systèmes de détection d'intrusions (IDS) pour réseaux sans fil ad-hoc, et plus spécifiquement les sources de données utilisées pour leurs mécanismes de décision. Nous classifions celles-ci en fonction du niveau de coopération qu'elles requièrent, et en fonction de l'origine de leurs données. Nous proposons ensuite InDICE, un outil d'aide à la décision qui étant donné un IDS, permet de découvrir automatiquement quelles attaques seront indétectables par les sources de données qu'utilise cet IDS. Enfin, nous utilisons cet outil pour découvrir deux vulnérabilités dans des IDS de la littérature
In this document, we focus on ways of increasing the security of wireless ad-hoc networks. These networks, and more specifically wireless sensor networks, look increasingly like the right answer to a lot of problem, such as data collection over a large area, or providing emergency network infrastructure after a disaster. They are also inherently exposed to malicious intents due to their collaborative nature. In order to protect them, we focus on the security aspects of the protocols built for these networks. We first propose a Secure and Resilient Reputation-based Routing protocol, called SR3. This protocol routes messages according to a reputation metric built using only trusted information. This protocol achieves data confidentiality and data packet unforgeability, which we prove formally using two verification tools: CryptoVerif and Scyther. We experimentally show the resiliency of SR3 against various attack scenarios, and we compared our results to several routing algorithms of the literature. This evaluation shows that both the resiliency and fairness accomplished by SR3 are better than for those others protocols, especially when the network is sparse. Moreover, and unlike previous solutions, if the compromised nodes behavior changes, then SR3 will self-adapt in order to ensure an acceptable quality of service. Analyses of routing protocols security are nearly always supported by simulations, which often evaluate the ability to deliver messages to a given destination. Several competing definitions for secure routing exist, but to our knowledge, they only address source routing protocols. We propose the notion of incorruptibility, a quantitative computational definition for routing security based on the attacker's ability to alter the routes used by messages. These definitions are then illustrated with several routing algorithms. Finally, we study Intrusion Detection Systems (IDS) for WANET, and more specifically their inputs. These systems provide a supplementary layer of defenses for WANETs, and they are able to easily detect attacks who are complicated for the network protocols. We classify the different inputs used by the decision process of these IDS, according to their level of required cooperation, and the source of their data. We then propose the InDICE tool, a decision aid which, given an IDS, allows automated discovery of undetectable attacks according to the inputs used by that IDS. In the end, we apply our framework to discover weaknesses in two existing IDS

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Watteyne, Thomas. "Energy-Efficient Self-Organization for Wireless Sensor Networks." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0082/these.pdf.

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Abstract:

In a wireless sensor network, multi-hop communication between sensors. Major challenges include energy-efficiency (sensors are powered by on-board batteries) and self-organization (continuously adapting to topological changes). The contributions of the thesis work are: - We propose a medium access control protocol which avoids maintaining neighbourhood tables at each sensor This protocol only builds this table on demand, which provides robustness against topological changes. - We use virtual coordinates as a basis for self-organizing a wireless sensor network. Each sensor contains virtual coordinates which a routing protocol uses to find a multi-hop path to the sink, locally. By continuously updating these virtual coordinates, the proposed technique is sink, locally. By continuously updating these virtual coordinates, the proposed technique is robust against changes in the environment. We combine proposed protocols to form a cross-layered communication architecture. Experimental studies show the energy-efficiency and robustness of our proposals
Dans un réseau de capteurs, les nœuds communiquent en mode multi-sauts. Les principaux enjeux de ces réseaux sont d’économiser l’énergie (ressource limitée car embarquée dans le capteur) et l’auto-organisation (afin de s’adapter aux changements de topologie). Les contributions majeures de cette thèse sont: - Nous proposons un protocole d’accès au médium qui évite le maintien des tables de voisinage pour chaque nœud. Notre protocole ne construit cette table qu’à la demande, ce qui permet d’être robuste aux changements de topologies. - Nous utilisons des coordonnées virtuelles comme base pour l’auto-organisation du réseau de capteurs. Ces coordonnées sont utilisées par un protocole de routage pour découvrir des chemins multi-sauts. Chaque capteur met continuellement à jour ses coordonnées pour augmenter la robustesse. - Nous combinons ces propositions pour former une architecture de communication transcouches. Des résultats expérimentaux montrent l’efficacité de nos propositions

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Sayadi, Afef. "Medium access protocol (MAC) design for wireless multi-hop ad hoc and sensor networks." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2013. http://www.theses.fr/2013TELE0002/document.

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Abstract:

Les réseaux sans fil multi-sauts ad hoc et les réseaux de capteurs présentent une solution prometteuse pour assurer une connectivité quasi-permanente dans l'Internet du Futur. Cette connectivité, néanmoins, nécessite la conception d'un protocole d'accès au canal radio fiable, ce qui défi les caractéristiques hostiles et instables des réseaux ad hoc et des réseaux de capteurs. Cet environnement, en effet, est caractérisé par la rareté des ressources radio disponibles, la perte de la bande passante due aux collisions et aux interférences. La nécessité de garantir une meilleure qualité de service aux couches applicatives a promu la conception des protocoles MAC basés sur la technique d'accès TDMA. Essayant de contourner la contrainte d’une fine synchronisation horloge imposée par ce type de protocoles, les recherches se sont orientées vers une conception de protocoles MAC basés sur la technique TDMA dont la taille de la trame est fixe. Cependant, cette conception présente deux principaux inconvénients: d'une part elle procure une inflexibilité quant à la variation de la topologie du réseau suite aux mouvements des nœuds. D'une autre part, elle soulève un problème de dimensionnement : si la taille de la trame est surdimensionnée par rapport au nombre de nœuds présents dans le réseau, des slots non alloués apparaissent induisant la perte de la bande passante. Toutefois, si la taille de la trame est sous-dimensionnée, un risque de famine surgit. Les protocoles MAC basés sur la technique TDMA à taille de trame dynamique présentent une alternative, qui réussit à augmenter le débit au détriment d’une non-équité entre les nœuds dans le réseau. Outre l'utilisation optimale et équitable de la bande passante disponible, la réduction de la consommation d'énergie constitue un autre défi majeur pour les réseaux ad hoc et les réseaux de capteurs. Dans ce travail, deux contributions nommées OSTR et S-OSTR, sont conçues pour améliorer le débit, l'équité et la réduction de la consommation d'énergie dans l'environnement des réseaux ad hoc et des réseaux de capteurs. L'idée motrice d'OSTR consiste à augmenter la taille de la trame TDMA dynamiquement de manière à aboutir à une taille de trame réduite. Dans ce but, OSTR met en place une augmentation à la demande de la taille de la trame. Cette augmentation est établie slot par slot. OSTR se base sur une réutilisation spatiale des times slots ; i.e. un même slot peut être utilisé au même moment par plusieurs nœuds dans le réseau. Afin de prévenir les collisions dues à la coexistence de plusieurs tailles de trames au même temps dans le réseau, OSTR déploie une solution coopérative qui consiste à fixer un rendez-vous au moment duquel la taille de la trame est augmentée simultanément par tous les nœuds dans le réseau. S-OSTR constitue une adaptation du protocole OSTR à l'environnement des réseaux de capteurs. S-OSTR vise à augmenter la durée de vie du réseau. Il déploie ainsi une période d'activité dynamique qui consiste en une trame TDMA augmentant slot-par-slot. S-OSTR effectue également un ordonnancement des activités des nœuds afin de prolonger la période d'inactivité, et par suite prolonger la durée de vie du réseau. Nos deux contributions se basent sur une nouvelle technique d'augmentation dynamique de la taille de la trame TDMA qui consiste à augmenter la taille slot-par-slot. Cette technique permet d'atteindre une taille réduite, et par conséquent d’améliorer l'utilisation de la bande passante et de minimiser la consommation de l'énergie dans le réseau. L'analyse des performances d'OSTR et de S-OSTR souligne leurs potentiels pour s'adapter aux exigences des applications en termes de QoS, pour assurer un accès équitable au canal radio, pour réduire la consommation de l'énergie et pour s'adapter aux différents changements de la topologie du réseau
Wireless multi-hop ad hoc and sensor networks provide a promising solution to ensure ubiquitous connectivity for the Future Internet. Good network connectivity requires designing a reliable Medium Access Control (MAC) protocol, which is a challenging task in the ad hoc and sensor environments. The broadcast and shared nature of the wireless channel renders the bandwidth resources limited and expose the transmissions to relatively high collisions and loss rates. The necessity to provide guaranteed Quality of Service (QoS) to the upper layers triggered the design of conflict-free MAC protocols. The TDMA synchronization constraint is basically behind the rush of MAC protocol design based on a fixed frame size. This design shows inflexibility towards network variations and creates a network dimensioning issue that leads to a famine risk in case the network is under-dimensioned, and to a waste of resources, otherwise. Moreover, the alternative dynamic protocols provide more adaptive solutions to network topology variations at the expense of a fair access to the channel. Alongside with the efficient channel usage and the fair medium access, reducing the energy consumption represents another challenge for ad hoc and sensor networks. Solutions like node activity scheduling tend to increase the network lifetime while fulfilling the application requirements in terms of throughput and delay, for instance. Our contributions, named OSTR and S-OSTR, address the shortcomings of the medium access control protocol design in the challenging environment of wireless multi-hop ad hoc and sensor networks, respectively. For OSTR the idea consists in adopting a dynamic TDMA frame size that increases slot-by-slot according to the nodes arrival/departure to/from the network, and aiming to achieve a minimum frame size. For this end, OSTR couples three major attributes: (1) performing slot-by-slot frame size increase, (2) providing a spatial reuse scheme that favors the reuse of the same slot if possible, (3) and ensuring an on-demand frame size increase only according to the node requirements in terms of throughput. To tackle different frame sizes co-existence in the network, OSTR brings a cooperative solution that consists in fixing an appointment, a date when the frame size in the network is increased. Concerning S-OSTR, it is an amendment of OSTR for wireless sensor networks. It brings the idea of a dynamic active period, since it deploys a dynamic frame size that is built slot-by-slot according to nodes arrival to the network. S-OSTR enforces the slot-by-slot frame size increase by a node activity scheduling to prolong the inactivity period in the network, and hence prolong the overall network lifetime for wireless sensor networks. Our contributions are both based on the new dynamic TDMA frame size increase that consists in increasing the frame size slot-by-slot aiming to achieve a shorter frame size, and hence improve the channel utilization, and reduce the energy consumption. The performance analysis of OSTR and S-OSTR shows that they present good potentials to support QoS requirements, to provide energy-efficiency, to ensure fair medium access, to accommodate network topology changes and finally, to enhance robustness against scalability. The impact of this new TDMA frame size increase technique on the medium access control protocol performance is highlighted through multiple simulations of OSTR and S-OSTR. Multiple comparative studies are also handled to point out the effectiveness of this new technique and the soundness of our contributions

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Faheem, Yasir. "Routage avec économie d'énergie dans les réseaux de capteurs sans fils." Paris 13, 2012. http://scbd-sto.univ-paris13.fr/secure/edgalilee_th_2013_faheem.pdf.

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Abstract:

La limitation de la capacité de la batterie est un facteur clé dans le déploiement des réseaux de capteurs sans fil (WSNs), malgré leurs nombreuses applications en petite échelle comme pour les réseaux de capteurs embarqués sur des personnes appelés communément réseaux WBANs (Wireless Body Area Networks) et également en grande échelle comme dans le domaine de l’agriculture et de la surveillance de l’habitat. En grande échelle, les protocoles de routage à base d’un puits statique ont une durée de vie limitée. Cela est dû au fait que les noeuds relais proches du puits épuisent leur batterie rapidement à cause de la charge du trafic, et par conséquent avoir un réseau avec une destination non joignable. En revanche, la mobilité du puits prolonge la durée de vie du réseau par la distribution de la consommation d’énergie entre les noeuds relais. Cependant, le puits mobile doit diffuser périodiquement sa position dans le réseau. Ce trafic de contrôle est non-négligeable dans le cas des capteurs sans fil car ils ont une capacité très limitée, ce qui engendre le problème de consommation d’énergie des noeuds. Dans cette thèse, nous nous sommes focalisés sur la conception de protocoles de routage pour les réseaux de capteurs sans fils avec optimisation de la consommation d’énergie. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à deux applications des réseaux de capteurs sans fil ; les réseaux WBANs, et les réseaux de capteurs à grande échelle. Dans un premier temps, une analyse approfondie de deux techniques de dissémination d’informations et de leur consommation d’´energie dans es réseaux WBANs est effectuée. Nous avons comparé la consommation d’énergie liée à la dissémination d’informations dans un réseau WBAN à un saut et dans un réseau WBAN multi-sauts. Dans un second temps, on a étudié le problème de dissémination des données dans les réseaux de capteurs sans fil à large échelle et dans lesquels le collecteur de données, appelé communément sink, est mobile. Dans ce contexte, on a proposé deux algorithmes de routage distribués. Le premier algorithme, appelé SN-MPR, permet de limiter la propagation des messages de contrôle sur la localisation du sink aux seules zones affectées par la mobilité de ce dernier. Le deuxième algorithme, appelé duty-cycle SN-MPR, permet d’économiser l’énergie des capteurs en permettant à ceux qui ne sont pas MPR d’éteindre leurs radios respectives quand ils n’ont pas de données à transmettre vers le sink. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons traité la dissémination d’informations dans les réseaux de capteurs sans fils hétérogènes utilisant la technologie IEEE 802. 15. 4, et dans le contexte d’applications nécessitant un plus haut débit. En se basant sur l’utilisation parallèle de plusieurs canaux pour l’´echange de données, on a proposé un algorithme distribué, appelé TABA, pour la sélection de canaux en fonction du trafic dans le réseau. Cet algorithme permet, d’une part, d’économiser la consommation d’énergie en minimisant les collisions et retransmissions de paquets, et d’autre part, d’offrir un meilleur débit pour l’envoi de données multimédias
Limited battery power is one of the major stringent factors in deploying Wireless Sensor Networks (WSNs), in spite of their numerous applications both on small scale as inWireless Body Area Networks (WBANs) and on large scale as in agricultural and habitat monitoring. Especially, stationary sink based data gathering protocols for large scaleWSNs have limited network lifetime, because relay nodes around the sink quickly deplete their battery power due to high traffic loads, making the rest of the network unreachable to the sink. On the other hand, sink mobility improves network lifetime by distributing relay nodes’ energy consumption. However, mobile sink now has to periodically update the network about its changing position. This control traffic is non-negligible for low power, limited capacity sensors as it induces energy consumption problem. In this thesis, we are considering energy efficient routing protocols in the context of WBANs and large scale WSNs. Moreover, we also address multi-channel assignment algorithm with the aim of minimizing power consumption and increasing network throughput. In the first part of this thesis, a deep analysis of the energy consumption of one hop vs multi-hop communications in WBANs is performed. In fact, recent advances in technology has led to the development of small, intelligent, wearable sensors which are capable of remotely performing critical health monitoring tasks, and then transmitting patient’s data back to health care centers over wireless medium. But to the day, energy also remains to be a big constraint in enhancing WBAN lifetime [Net12]. Some recent literature on WBANs proposes deliberate use of multi-hops to transfer data from a sensor to the gateway via relay health sensors as more energy efficient than single hop communication. There are studies which argue contrarily. In this context, we have analyzed the single vs multi-hop energy consumption effect for real very short range sensor devices. In the second part of this thesis, two distributed energy-efficient sink location update algorithms are proposed for large scale mobile sink WSNs. First algorithm, named SN- MPR, uses a combination of multi-point relay broadcast and a local path repair mechanism by means of which sink’s location update packets are forwarded only to nodes which are affected by sink mobility; the rest of the network does not receive these update messages. Next, a duty-cycle aware multi-point relay based algorithm which is a modified version of the SN-MPR algorithm is proposed. It allows non-relay nodes to switch-off their radios when communication is not desired. Simulation results show that the two aforementioned algorithms minimize network’s power consumption without compromising data delivery efficiency. The final part of this thesis deals with traffic-aware channel assignment problem in IEEE 802. 15. 4 standard-based heterogeneous WSNs which have rather high traffic rate requirements than low-rate scalar WSN applications. In fact, traditional single channel communication suffers from interferences caused by concurrent transmissions in the same neighborhood. These parallel transmissions waste battery power as multiple retransmis- sions are required before a packet can be successfully delivered at the destination due to frequent collisions. Moreover, already limited network throughput of the single channel communication protocols is further degraded at higher traffic rates due to increased colli-sions and congestion. On the other hand, concurrent transmissions over multiple channels not only reduce power consumption as packet collisions are minimized or eliminated depend- ing upon the efficiency of the concerned channel assignment algorithm, but also offer better network throughput and data delivery delays. Modern WSN platforms like crossbow’s Mi-caZ nodes [Mot12] are equipped with single, half-duplex IEEE 802. 15. 4 standard-based radio which can operate over sixteen multiple channels. In order to make effective use of multiple channels, a number of channel assignment algorithms have been proposed recently for WSNs. However, they are suitable for rather low-rate homogeneous WSNs, and they consider fixed physical channel widths. These multi-channel assignments increase network throughput, but they may not be able to ensure QoS requirements of high bandwidth de- manding multimedia traffic, as in the case of heterogeneous WSNs. In order to address the energy issue and at the same time increase network capacity, we propose a distributive Traffic-Aware Bandwidth-Adaptive (TABA) channel selection algorithm which enables the nodes to not only choose interference free channels in the neighborhood, but also to adapt channel-width to increase/decrease throughput according to varying traffic conditions

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Kara, Messaoud. "Réseau de capteurs sans fil : étude en vue de la réalisation d'un récepteur GPS différentiel à faible coût." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00724810.

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Abstract:

Les travaux menés dans cette thèse visent à améliorer la précision du GPS en s'inspirant du mode différentiel (DGPS, Differential GPS). Mais à l'inverse de la solution RTK (RTK, Real-Time Kinematic) qui utilise une grande station de base et qui est difficile à installer et surtout très onéreuse, la solution originale proposée dans cette thèse (LCD-GPS, Low Cost Differential GPS, Local Cooperative DGPS) est basée sur l'utilisation d'un Réseau de Capteurs Sans Fil (RCSF) équipés de récepteurs standarts à faible coût. Ces travaux incluent l'utilisation d'une carte numérique (Map matching), la différence simple, la différence intelligente le filtrage la correction globale ...Afin d'évaluer cette solution, une plateforme matérielle et logiciel a été développée, elle consiste en un réseau de capteurs appelés LiveNodes (LIMOS Versatile Embedded Node). La partie logicielle est composée notamment d'un système d'exploitation embarqué appelé LIMOS (Lighweight Multi-thtreading Operating System) et d'un protocole de communication sans fil appelé CIVIC (Communication Inter Vehicule Intelligente et Coopérative) et enfin les traitements propres à la solution LCD-GPS

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Ben, Maad Hassen. "Optimisation des stratégies de décodage des codes LDPC dans les environnements impulsifs : application aux réseaux de capteurs et ad hoc." Thesis, Reims, 2011. http://www.theses.fr/2011REIMS023/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est d’étudier le comportement des codes LDPC dans un environnement où l’interférence générée par un réseau n’est pas de nature gaussienne mais présente un caractère impulsif. Un premier constat rapide montre que sans précaution, les performances de ces codes se dégradent très significativement. Nous étudions tout d’abord les différentes solutions possibles pour modéliser les bruits impulsifs. Dans le cas des interférences d’accès multiples qui apparaissent dans les réseaux ad hoc et les réseaux de capteurs, il nous semble approprié de choisir les distributions alpha-stables. Généralisation de la gaussienne, stables par convolution, elles peuvent être validées théoriquement dans plusieurs situations.Nous déterminons alors la capacité de l’environnement α-stable et montrons par une approche asymptotique que les codes LDPC dans cet environnement sont bons mais qu’une simple opération linéaire à l’entrée du décodeur ne permet pas d’obtenir de bonnes performances. Nous avons donc proposé différentes façons de calculer la vraisemblance en entrée du décodeur. L’approche optimale est très complexe à mettre en oeuvre. Nous avons étudié plusieurs approches différentes et en particulier le clipping dont nous avons cherché les paramètres optimaux
The goal of this PhD is to study the performance of LDPC codes in an environment where interference, generated by the network, has not a Gaussian nature but presents an impulsive behavior.A rapid study shows that, if we do not take care, the codes’ performance significantly degrades.In a first step, we study different approaches for impulsive noise modeling. In the case of multiple access interference that disturb communications in ad hoc or sensor networks, the choice of alpha-stable distributions is appropriate. They generalize Gaussian distributions, are stable by convolution and can be theoretically justified in several contexts.We then determine the capacity if the α-stable environment and show using an asymptotic method that LDPC codes in such an environment are efficient but that a simple linear operation on the received samples at the decoder input does not allow to obtain the expected good performance. Consequently we propose several methods to obtain the likelihood ratio necessary at the decoder input. The optimal solution is highly complex to implement. We have studied several other approaches and especially the clipping for which we proposed several approaches to determine the optimal parameters

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Delye, de Clauzade de Mazieux Alexandre. "Etude théorique des clusters multi-sauts dans les réseaux de capteurs sans fils." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066192.

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Zhou, Hai-ying. "Réseau de capteurs sans fil dédié à la détection et au diagnostic d'arytmie cardiaque en temps réel, en continu et à distance." Clermont-Ferrand 2, 2004. http://www.theses.fr/2004CLF22539.

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Zaouche, Lotfi. "Sécurité et fiabilité des communications dans les réseaux d’essaims." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2339/document.

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Abstract:

L’émergence de véhicules aériens sans pilote, généralement appelés drones, petits et bon marché favorise leur utilisation dans le domaine des applications civiles. Ces drones sont équipés de différents capteurs et ont la capacité de communiquer via des liaisons sans fil et ont la particularité de se déplacer librement dans l’espace, révolutionnant la gestion des applications de surveillance. Un réseau ad hoc de drones, Flying Ad hoc Networks (FANET) en anglais, est composé d’une flotte de drones autonomes et est utilisé lors de missions dans des environnements hostiles pour la surveillance ou l’inspection de sites dangereux ou inconnus. Les FANETs peuvent être également utilisés pour suivre et filmer des événements spéciaux comme une course de vélos ou un match de football, dans ce cas les liaisons doivent garantir un minimum de qualité. Les FANETs nécessitent une attention particulière en ce qui concerne l’économie d’énergie des UAV dont les ressources en énergie sont limitées, mais aussi d’être immunisés contre des attaques malveillantes. Au cours de cette thèse, nous nous sommes concentrés sur le problème de suivi d’une cible mobile utilisant une flotte de drones pour la filmer. Étant donné que la cible se déplace, les drones doivent la suivre en continu, et une liaison vers la station terrestre doit être disponible. Dans ce contexte, nous proposons une solution qui permet la coordination d’un ensemble de drones afin de maintenir un chemin optimal entre la cible et la station terrestre. Notre solution se révèle efficace en matière de gain en temps et en énergie. Nous avons également proposé une solution basée sur des protocoles hiérarchiques pour économiser plus d’énergie dans le processus de communication avec la station terrestre. Nous avons également développé une autre solution qui permet d’économiser plus d’énergie en forçant les nœuds égoïstes à participer dans le réseau et d’assurer le relais de paquets lorsqu’ils sont sollicités. En effet, si un nœud égoïste refuse de router des paquets d’autres nœuds, cela induit une charge supplémentaire pour le reste des nœuds du réseau. Nous avons validé l’apport de l’ensemble de nos solutions par évaluation de performances à l’aide de simulations
The emergence of small and inexpensive Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) promotes their use in several applications. UAVs are usually equipped with different sensors and have the ability to communicate via wireless connections. Their capability to fly freely in the space offers new opportunities to monitoring and tracking applications. A Flying Ad hoc Network (FANET) is composed of a fleet of autonomous UAVs and is used for monitoring applications in hostile environments, surveillance or site inspection. FANETs could also be used for filming special events such as bike races or soccer matches, so, the connections must guarantee a minimum of quality of service. In FANETs, saving energy of UAVs that have limited battery is very challenging and protecting the network from malicious attacks is even more difficult. In this thesis, we focus on tracking and filming a moving target using a fleet of UAVs. Since the target is moving, the UAVs have to follow it continuously, and a path to the ground station must be available. In this context, we propose an efficient solution that allows the coordination of the UAVs to maintain an optimal path between the target and the ground station. The proposed solution is time and energy efficient. We also propose a solution based on hierarchical protocols to save more energy in the communication process with the ground station. Another solution that allows energy saving is to force selfish nodes to participate in the network to route received packets towards their destination. Indeed, a selfish node is concerned only about its own welfare, refusing to route packets of other node, causing an extra charge for the rest of nodes in the network. We validate our solutions through simulation campaigns

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Champ, Julien. "Communication et Localisation dans les réseaux de capteurs sans-fil." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20133.

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Abstract:

Les progrès réalisés ces dernières années dans les domaines des télécommunications et de la miniaturisation rendent aujourd'hui possible le déploiement à un faible coût d'objets communicants autonomes, dans le but de collecter des données environnementale, ou de réagir lors de l'apparition d'événements spécifiques. L'apparition de ces nouveaux réseaux ad hoc rend alors nécessaire la proposition de protocoles adaptés aux contraintes des objets considérés, et des applications désirées. Durant cette thèse, l'objectif consistait à contribuer au domaine des réseaux de capteurs en proposant des solutions pour quelques unes des problématiques les plus importantes. Dans une première partie, dédiée aux problèmes de communication, nous étudions et proposons dans un premier temps un nouveau mécanisme de routage géographique économe en énergie qui s'affranchit de l'échange périodique de messages HELLO, nécessaires à la découverte du voisinage de chaque capteur. Nous décrivons ensuite une solution prenant en compte les éventuelles erreurs de localisation des capteurs. Nous nous sommes également intéressés à la proposition d'une stratégie de diffusion de messages depuis le point de collecte, qui cherche à la fois à minimiser les dépenses d'énergie dans le réseau, tout en les répartissant entre les différentes entités, dans le but d'accroître la durée de vie globale du réseau. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons considéré le problème de la localisation dans les réseaux sans fil multisaut. Après une étude des différentes solutions existantes dans la littérature, nous proposons une nouvelle famille de méthodes de localisation, particulièrement adaptées aux réseaux de capteurs sans fil. Nous décrivons sa capacité à passer à l'échelle, et grâce à de nombreuses simulations nous montrons la précision des résultats obtenus par notre méthode en matière de localisation , et ce, même dans des topologies complexes ou en présence de fortes erreurs de mesure
Recent advancements in the fields of telecommunications and miniaturization make it possible to deploy for a reasonnable cost, autonomous communicating objects in order to collect environmental data, or to respond when a given event appears in the deployment area. Due to the emergence of these new kind of ad hoc networks, it is needed to design various new protocols, adapted to the constraints of considered objects and to the specific needs of targeted applications.During this thesis, the objective was to contribute to the field of wireless sensor networks by proposing solutions for some of the most important issues. In the first part of this document, dedicated to communication problems, we study and propose a new energy efficient geographical routing mechanism which overcomes the periodic exchange of HELLO messages, often required to determine sensors neighborhood. We also extend this method when considering the presence of location errors of sensors. Next, we have studied a strategy to enhance the lifetime of the network when periodic queries must be sent from the base station to the whole network, by adapting an efficient localized broadcast algorithm, in order to balance energy consumption between nodes. Additionally we have shown that it is not necessary to recompute the broadcast trees for each query to obtain a good lifetime.In the second part of this document, we considered the localization problem in wireless multihop networks. After a study of some of the most interesting solutions in the litterature, we propose a new family of localization methods which are well suited for wireless sensor networks, using 2-hop information and force-based algorithms. Through extensive simulations we show the scalabity of our method, and its ability to obtain accurate results, even when considering complex topologies or the presence of large measurement errors

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Bomgni, Alain Bertrand. "Qualité de services dans les protocoles de multicast géographique et de routage par permutation dans les réseaux de capteurs sans fil." Amiens, 2013. http://www.theses.fr/2013AMIE0100.

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Abstract:

Un réseau de capteur sans fil (en abrégé RCSF) peut être représenté par un graphe, un arbre ou toutes autres structures. La structure est plus ou moins dépendante du problème à résoudre et des contraintes imposées par le RCSF. En effet, dans les RCSFs, la sécurité et la conservation d'énergie sont deux aspects importants et nécessaires à considérer. Particulièrement, la sécurité permet de s'assurer qu'un tel réseau ne sera pas sujet des attaques qui concernent la lecture, la modification et la destruction des informations tandis la conservation de l'énergie permet de prolonger le cycle de vie du réseau tant il est vrai que l'énergie des noeuds capteurs est extrêmement limitée, non rechargeable et non remplaçable. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à deux problèmes: le problème de routage par permutation et le problème de multicast géographique. Une large variété de protocoles de routage par permutation dans un environnement à simple saut est connue dans la littérature. Dans un tel environnement, il y a toujours un lien entre deux noeuds quelconques. Une façon de résoudre ce problème dans un environnement multi-sauts serait de partitionner les noeuds en clusters, où un noeud particulier dans chaque cluster appelé clusterhead sera responsable du routage. Nous avons premièrement proposé un mécanisme de partitionnement hybride pour exécuter le routage par permutation dans un réseau à multi-sauts. Les simulations nous ont montré que cet algorithme est plus efficace que la diffusion naïve dans le réseau. Par la suite, nous avons dérivé un nouveau protocole qui s'exécute avec moins de rondes de diffusion comparé à celui cité ci-dessus. Finalement, nous avons proposé un protocole pour le routage par permutation qui soit sécurisé, tolérant aux pannes avec conservation de l'énergie. Ce protocole repose sur deux principes majeurs. Tout d'abord, nous utilisons une structure de partitionnement hiérarchique hétérogène pour attribuer les rôles les plus importants aux noeuds ayant le plus d'énergie dans l'optique de protéger et de router les données. Par la suite, plusieurs mécanismes basés sur cette structure sont utilisés pour garantir qu'aucune donnée, quelque soit l'état du réseau et des capteurs, ne sera perdue et qu'un paquet allant d'un point A vers un point B arrive toujours en toute sécurité. D'autre part, le géocasting ou le multi-géocasting dans un RCSF est la livraison des paquets de la source à tous les noeuds situés dans une ou plusieurs zones géographiques. L'objectif du protocole de géocasting est la garantie de livraison et le moindre coût de transmission. Les protocoles existants avec garantie de livraison s'exécutent dans un réseau où les noeuds ont déjà un identifiant. Ils sont indiqués pour les réseaux denses ou nécessitent la dérivation d'un graphe planaire du réseau. Ainsi, les noeuds doivent être équipés de matériels pouvant supporter des opérations complexes telles que celles nécessaires pour la construction d'un graphe planaire. Dans notre première solution qui n'exige pas des noeuds de telles capacités, nous considérons un réseau anonyme et dérivons des algorithmes de géocasting et de multi-géocasting avec garantie de livraison et avec une surcharge de réseau moindre que ceux des protocoles existants. Ces protocoles sont souhaitables tant pour les réseaux ayant une distribution irrégulière avec des obstacles que pour les réseaux denses. Dans notre seconde solution, nous avons intégré la conservation d'énergie. En effet, nous avons proposé un protocole efficace de géocasting dans un RCSF avec garantie de livraison des paquets de la source vers tous les noeuds situés dans une ou plusieurs régions géocast
A wireless sensors network (WSN for short) can be represented as a graph, tree, or other structures. The structure is more or less important depending on the problem that we will deal with and the respect of constraints on WSNs. In fact, in WSNs, security and economy of energy are two important and necessary aspects to consider. Particularly, security helps to ensure that such a network is not subject to attacks that involve reading, modification or destruction of information while economy of energy prolong the network life as the energy supply for sensor nodes is usually extremely limited, non-rechargeable and non-replaceable. In this work, we are interested in two problems : the permutation routing problem on multi-hop WSN and the problem of geocasting. A large variety of permutation routing protocols in a single-hop Network are known in the literature. Since they are single hop, there is always a wireless link connecting two nodes. One way to solve this problem in a multiple hop environment is to partition nodes into clusters, where a node in each cluster called clusterhead is responsible for the routing service. We first propose a hybrid clustering mechanism to perform permutation routing in multi-hop ad hoc Networks. Simulation results show that our algorithm performs better than the naive multiple gossiping. Next, we derive a new protocol that performs with less number of broadcast rounds compared to the one above. Finally, we present a protocol for permutation routing, which is secure, fault tolerant and energy-efficient. The proposed protocol is based on two main principles. First, the use of a heterogeneous hierarchical clustered structure to assign the most important roles to the sensors having the most energy, in order to ensure the protection and routing of data items. Second, the use of multiple processes based on this structure to ensure, regardless of network and sensors status, no data is lost and that a data item from a point A to a point B always arrives safety. In the other hand, Geocasting or Multi-Geocasting in wireless sensor network is the delivery of packets from a source (or sink) to all the nodes located in one or several geographic areas. The objectives of a geocasting (multi-geocasting) protocol are the guarantee of message delivery and low transmission cost. The existing protocols which guarantee delivery run on network in which each node has an ID beforhand. They either are valid only in dense networks or must derive a planar graph from the network topology. Hence the nodes may be adaptated in order to carry out huge operations to make the network planar. In our first solution which does not need node to have such capacity, we consider anonymous networks and derive geocast and multi-geocast algorithms that guarantee delivery and that need less gaps or obstacles and dense networks. In our second solution, we add energy-efficient issues. Effectively, we propose an energy-efficient geocast algorithm for wireless sensor networks with guaranteed delivery of packets from the sink to all nodes located in several geocast regions

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Valois, Fabrice. "Auto-organisation de réseaux radio multi-saut." Habilitation à diriger des recherches, Université Claude Bernard - Lyon I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00272361.

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Abstract:

L'auto-organisation de réseaux radio multi-sauts a pour objectif de structurer/organiser un réseau à l'aide d'une structure logique. Pourquoi le structurer ? Pour introduire de la stabilité en ne tenant pas compte de voisins instables ou fortement mobiles, pour fédérer l'ensemble des noeuds, pour introduire une hiérarchie dans le réseau afin de faciliter le passage à l'échelle, pour introduire plus de capacité dans le réseau, etc. L'auto-organisation telle que nous la considérons vise à construire une topologie logique basée sur la topologie physique de telle sorte que les protocoles réseaux (routage, inondation, etc.) et applicatifs (agrégation et dissémination de données) soient plus efficace et plus robuste. La littérature propose essentiellement 4 façons de structurer un réseau en ayant recours aux tables de hachage distribuées (DHT), aux stratégies de clustering, à la construction d'overlays ou en construisant un réseau maillé logique. Bien entendu, il s'agit ici de proposer des protocoles localisés, voire distribuées. Dans nos travaux, nous avons proposé plusieurs algorithmes localisés de construction et de maintenance de backbone virtuel construit sous forme d'arbre ou de treillis. Après avoir étudié les propriétés intrinsèques de ces protocoles en termes de cardinalité, de convergence (auto-stabilisation), de complexité, etc. nous nous sommes intéressé à l'apport de ces structures logiques dans les problématiques réseaux. Ainsi, et que ce soit dans le domaine des réseaux ad hoc, des réseaux hybrides et des réseaux de capteurs, nous avons re-visité les principaux défis posés en développant des protocoles basés sur les auto-organisations proposées plutôt que de considérer le réseau à plat comme c'est souvent le cas. Des protocoles de routage unicast, de localisation, d'auto-configuration mais également de diffusion de données ont été proposés. L'ensemble des publications obtenues mettent en évidence la pertinence de cette démarche. A côté de ces travaux orientés réseaux nous avons montré, dans des travaux plus théoriques, l'apport en terme de stabilité que permettait l'auto-organisation notamment dans le cas de topologies fortement dynamique. Ce résultat est basé sur l'application de l'entropie statistique utilisée classiquement en thermodynamique. Ces travaux ont été menés depuis le point de vue théorique jusqu'à l'expérimentation.

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Kouassi, Kouakou. "Modélisation et optimisation des transmissions ultra-large bande à impulsions radio dans les réseaux ad hoc." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10197/document.

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Abstract:

Cette thèse s’articule autour des transmissions ultra-large bande à impulsions radio dans les réseaux de capteurs. Ces réseaux dotés de la structure point à point sont capables de générer une quantité suffisamment élevée d’interférences pour rendre les communications peu fiables. La technique utilisée pour séparer les données est la modulation par position d’impulsion qui distingue les données en leur attribuant des décalages temporels différents. Il s’agit, dans ce travail, de faire des propositions pour réduire ces interférences tout en respectant les réglementations (masques spectrales) sur les fréquences radioélectriques, imposées dans les pays où ces réseaux seront amenés à être utilisés. A titre indicatif, cette thèse ne fait référence qu’au masque États-Unien. Toutefois, les résultats obtenus sont applicables à tout autre masque. Les masques étant fortement restrictifs, nous nous sommes donc intéressés, de prime-abord, à l’aménagement du spectre des signaux émis, afin de permettre une utilisation optimale du peu de puissance disponible. La proposition que nous faite, à cette fin, donne des résultats intéressants. Ensuite une modélisation analytique prenant en compte la précédente alternative permet d’évaluer numériquement les performances. Ces dernières sont comparées à celles obtenues par des simulations de type Monte-Carlo. Il s’avère que le modèle est suffisamment précis pour servir de base à une optimisation, à la fois, des performances et de l’occupation spectrale. Les résultats obtenus montrent que notre proposition permet de fiabiliser les transmissions au sein des réseaux de capteurs sujets à de fortes perturbations dues à l’accès multiple
This thesis focuses on impulse radio Ultra-Wide Band (UWB) transmissions in ad hoc sensor network. Such networks are able to generate strong enough multiple access interference to be less reliable. The method used to distinguish data is the Pulse Position Modulation where different delay is assign to each data type. The purpose of this study is to suggest proposals to mitigate this issue while fitting with the radio waves regulations in the countries where these networks will operate. As a rough guide, this thesis only refers to the American UWB regulation. However, the obtained results are relevant to any kind of mask. The masks are highly restrictive, we therefore interested to the transmitted signals spectrum shapes, first, in order to guarantee an optimal use of the available power. The proposal we made for this purpose reveals highly interesting. Then an analytical model taking into account the last suggestion is built to numerically evaluate the performances. These performances are compared to the ones obtained with Monte-Carlo simulations. It appears that the model is accurate enough to be used in an optimisation process. This process aims to find data signals that give the best performances and the optimal spectral occupancies, at the same time. The obtained results show that our proposal allows to make more reliable transmissions in dense ad hoc sensor networks

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Romdhani, Bilel. "Exploitation de l’hétérogénéité des réseaux de capteurs et d’actionneurs dans la conception des protocoles d’auto-organisation et de routage." Thesis, Lyon, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAL0066/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux réseaux urbains considérés par le projet ANR ARESA2 qui sont principalement des réseaux de capteurs et actionneurs hétérogènes : l’hétérogénéité est causée par la coexistence des noeuds capteurs à faibles ressources et des noeuds actionneurs riches en ressources. Ces derniers devraient être utilisés de manière différenciée par le réseau. C’est dans ce contexte que se déroule cette thèse dans laquelle nous avons étudié des algorithmes d’auto-organisations et de routage s’appuyant sur l’hétérogénéité. Au début, nous nous sommes intéressés à l’auto-organisation dans un contexte hétérogène. Se basant sur l’idée que les ressources au niveau des noeuds actionneurs doivent être exploitées afin de réduire la charge de communication au niveau des noeuds capteurs, nous avons proposé un protocole d’auto-organisation appelée Far-Legos. Far-Legos permet de profiter de la puissance d’émission des actionneurs pour apporter une information de gradient au niveau des capteurs. Les actionneurs initient et construisent une topologie logique. Cette dernière sera utilisée pour faciliter la phase de collecte de données à partir des noeuds capteurs vers les noeuds actionneurs. Ensuite, nous nous sommes intéressés aux liens asymétriques causés par la présence de différents types de noeuds avec différentes portées de transmission. Ces liens asymétriques, causés par l’hétérogénéité au niveau des noeuds constituant le réseau, peuvent détériorer les performances des protocoles de routage qui ne tiennent pas compte de ce type de liens. Pour éviter la dégradation de ces protocoles de routage, nous introduisons une nouvelle métrique de calcul de gradient ou de rang. Celle-ci sera utile pour détecter et éviter les liens asymétriques au niveau de la couche réseau pour le protocole de routage RPL. Nous présentons aussi une adaptation du protocole de collecte de données basé sur Legos pour détecter et éviter ces liens asymétriques. Enfin, nous nous sommes intéressés à l’exploitation de ces liens asymétriques. Nous proposons ainsi un protocole de collecte de données dédiés aux réseaux hétérogènes contenant des liens asymétriques appelé AsymRP. AsymRP est un protocole de routage dédié au trafic de collecte de données basé sur une connaissance de voisinage à 2-sauts combinée avec l’utilisation des messages d’acquittements (ACKs) implicites et une technique de routage de messages ACKs explicites. Cette proposition tire profit des liens asymétriques afin d’assurer une collecte de données fiable
In this thesis, we focused on urban wireless networks considered by the ANR project ARESA2. The networks considered by this project are heterogeneous networks. This heterogeneity is caused by the coexistence of sensor nodes with limited resources and actuator nodes with higher resources. Actuators nodes should be used differentially by the network. Hence designed protocols for WSANs should exploit resource-rich devices to reduce the communication burden on low power nodes. It is in this context that this thesis takes place in which we studied self-organizing and routing algorithms based on the heterogeneity. First, we are interested in self-organization protocols in a heterogeneous network. Based on the idea that resource-rich nodes must be exploited to reduce the communication load level on low-power nodes, we proposed self-organizing protocol called Far-Legos. Far-Legos uses the large transmit power of actuators to provide gradient information to sensor nodes. Actuators initiate and construct a logical topology. The nature of this logical topology is different inside and outside the transmission range of these resourceful nodes. This logical topology will be used to facilitate the data collection from sensor to actuator nodes. Second, we investigated the asymmetric links caused by the presence of heterogeneous nodes with different transmission ranges. The apparition of asymmetric links can dramatically decrease the performance of routing protocols that are not designed to support them. To prevent performance degradation of these routing protocols, we introduce a new metric for rank calculation. This metric will be useful to detect and avoid asymmetric links for RPL routing protocol. We also present an adaptation of data collection protocol based on Legos to detect and avoid these asymmetric links. Finally, we are interested in exploiting the asymmetric links present in the network. We proposed a new routing protocol for data collection in heterogeneous networks, called AsymRP. AsymRP, a convergecast routing protocol, assumes 2-hop neighborhood knowledge and uses implicit and explicit acknowledgment. It takes advantage of asymmetric links to ensure reliable data collection

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Bekhti, Mustapha. "Réseaux de capteurs : application à la poursuite des cibles mobiles." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCD092.

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Abstract:

L’objet de cette thèse est l’étude et la mise en place de solutions pour des problèmes de poursuite de cibles mobiles en exploitant les réseaux sans fil. L’objectilf principal est le développement de solutions pour l’exploitation des petits drones dans des applications civiles. La sécurité de vol est un élément primordial. A l’instar des avions pilotés et en outre des capacités d'évitement de collision, l’identification, la localisation et le tracking des petits drones, sont des conditions sine qua non pour l'intégration de cette technologie dans l’espace aérien. Il faut donc pouvoir planifier des trajectoires pour les drones qui assurent d’une part une meilleur localisation, un meilleur tracking, et qui garantissent l'évitement d’obstacles et les collisions. Les pistes étudiées dans cette thèse sont des sujets d’actualités. Elles couvrent deux catégories principales de contributions : premièrement, la planification des trajectoires et le suivi des drones avec des missions de livraison de colis et de collecte de données, et deuxièmement, la détection d’intrusion dans une zone sensible par l’utilisation d’une flotte de drones. Les résultats montrent que l’intégration du segment drone aux réseaux terrestres sans fil présente une valeur ajoutée et pertinente et ouvre de nouvelles perspectives à l’utilisation de cette technologie dans le domaine civil
For decades Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are widely used in modern warfare for surveillance, reconnaissance, sensing, battle damage assessment and attacking. The benefits of UAVs include reduced cost and no warfighter risk. In fact UAVs use is increased by time,especially under the concept of the network centric operation environment and under the concept of revolution in military affairs. On the other hand, the UAVs technology which originates from military applications, arouse the interest of the civilian, and yet, the domestic use began with limited aerial patrols of the nation’s borders, disaster and law enforcement situation. Recently, these products have also been destined to the commercial market and have gained much attention. Although UAVs use is expanding, their level of automation, cooperation and integration in civil application is far from being efficient and the design principles of such cooperation, coordination and self-organization under an Ad-hoc networkof a multi-UAV still need intensive studies and remain an open research problem. In this thesis, the investigated tracks were drawn both from the literature review and from the news topics. Thus, they covered two main classes of contributions, first, path planning and tracking of drones with package delivery and data gathering missions, and second, intrusion detection in a sensitive area through the use of networked drones.The results show that the integration of the drone segment to the terrestrial wireless network presents a relevant added value and opens new perspectives to the use of this technology in the civilian realm

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El, Rachkidy Nancy. "Cross-Layering et routage dans un réseau ad hoc : politique de relais de trame sur un réseau de capteurs sans fil organisé selon une topologie en arbre." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00697017.

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Abstract:

La tendance actuelle des réseaux de capteurs sans fil est d'avoir un seul réseau supportant plusieurs applications et fournissant plusieurs QoS. Dans cette thèse, nous étudions les techniques de cross-layering afin d'améliorer les performances et de fournir de la QoS. Tout d'abord, nous généralisons le concept de la méthode d'accès MaCARI en proposant une architecture multi-couches où plusieurs combinaisons de protocoles MAC-routage sont utilisées. Une file d'attente est associée à chaque combinaison, et chaque combinaison est activée pour une période précise. Le but est de profiter de ces combinaisons pour offrir différentes QoS. Cependant, cette architecture cause un problème de dimensionnement des périodes, ce qui a un impact sur les performances du réseau. Nous proposons, ensuite, des techniques de cross-layering en échangeant les paquets entre les différentes files d'attente afin de résoudre le problème de dimensionnement. Durant sa période, chaque combinaison traite tous les paquets de sa file d'attente ainsi que les paquets des files d'attente d'autres périodes. Nous montrons par simulation que notre approche améliore les performances du réseau.

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Gallais, Antoine. "Ordonnancement d'Activité dans les Réseaux de Capteurs : l'Exemple de la Couverture de surface." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00256841.

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Abstract:

De par leur taille miniature, les capteurs sans fils sont fortement contraints en énergie, imposant une gestion raisonnée du réseau qu'ils peuvent former grâce à leur capacité de communication sans fil. Cette dernière, limitée, impose des portées réduites contraignant les informations à être relayées d'objet en objet avant d'atteindre leur destinataire. On parle alors de communications multi-sauts. Le déploiement de ces réseaux sur des zones sensibles ou distantes rend également impossible le rechargement ou le remplacement des batteries. Il est alors crucial d'ordonnancer l'activité des capteurs; Pendant qu'une partie des objets participe à l'application, les autres sont dans un mode passif, peu consommateur de ressources. Le critère retenu pour l'ordonnancement est celui de la couverture de surface: l'ensemble des capteurs actifs doit être capable d'observer une zone aussi large que celle couverte par l'ensemble des capteurs déployés. Nous souhaitons également que cet ensemble soit connecté, c'est à dire que les communications multi-sauts soient possibles entre toute paire d'éléments du réseau.
Nous avons choisi d'étudier des approches localisées uniquement, ne reposant sur aucune infrastructure. L'objectif est d'obtenir un comportement global cohérent à partir de décisions individuelles simples issues d'informations locales. Chaque noeud décide de sa propre activité en ne se basant que sur l'observation de ses propres voisins. Les changements de topologie du réseau (dus à la mobilité, aux pannes ou à des changements de statut) ne sont par conséquent vécus par les noeuds que comme de simples modifications de leurs voisinages. Ceci permet d'obtenir des solutions robustes, adaptables et surtout passables à l'échelle, aspect extrêmement important dans des réseaux où les densités évoquées peuvent être d'une centaine de noeuds par zone de communication.
Nos propositions se distinguent non seulement parce qu'elles considèrent les problèmes de connexité et de couverture de zone comme n'en étant qu'un seul, mais aussi de par leur faible coût en communication ainsi que par leur robustesse. Nous avons ensuite étudié diverses méthodes d'extension à la couverture multiple où tout point de la zone doit être couvert par un nombre fixé de capteurs actifs. Enfin, nous avons évalué toutes ces approches à l'aide de modèles de communication réalistes, montrant que nos solutions conservent toute leur cohérence, en termes de couverture et de connexité. En revanche, aux protocoles classiques souffrant de pertes de performances, nous avons proposé des mécanismes améliorerant leur comportement dans des environnements réalistes.

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Mahfoudh, Saoucene. "Energy efficiency in wireless ad hoc and sensor networks : routing, node activity scheduling and cross-layering." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00757251.

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Abstract:

In this thesis, we consider wireless ad hoc and sensor networks where energy matters. Indeed, sensor nodes are characterized by a small size, a low cost, an advanced communication technology, but also a limited amount of energy. This energy can be very expensive, difficult or even impossible to renew. Energy efficient strategies are required in such networks to maximize network lifetime. We distinguish four categories of strategies: 1. Energy efficient routing, 2. Node activity scheduling, 3. Topology control by tuning node transmission power and 4. Reduction of the volume of information transferred. Our contribution deals with energy efficient routing and node activity scheduling. For energy efficient routing, the idea consists in reducing the energy spent in the transmission of a packet from its source to its destination, while avoiding nodes with low residual energy. The solution we propose, called EOLSR, is based on the link state OLSR routing protocol. We show by simulation that this solution outperforms the solution that selects routes minimizing the end-to-end energy consumption, as well as the solution that builds routes based on node residual energy. We then show how we can improve the benefit of energy efficient routing using cross layering. Informa- tion provided by the MAC layer improves the reactivity of the routing protocol and the robustness of routes. Moreover, taking into account the specificities of some applications like data gathering allows the routing protocol to reduce its overhead by maintaining routes only to the sink nodes. Concerning node activity scheduling, since the sleep state is the least power consuming state, our aim is to schedule node state between sleeping and active to minimize energy consumption while ensuring network and application functionalities. We propose a solution, called SERENA, based on node coloring. The idea is to assign a color to each node, while using a small number of colors and ensuring that two nodes with the same color can transmit without interfering. This color is mapped into a slot in which the node can transmit its messages. Consequently, each node is awake during its slot and the slots granted to its one-hop neighbors. It sleeps the remaining time. We show how this algorithm can adapt to different application requirements: broadcast, immediate acknowledgement of unicast transmissions... The impact of each additional requirement is evaluated by simulation. An originality of this work lies in taking into account real wireless propagation conditions. Color conflicts are then possible. A cross-layering approach with the MAC layer is used to solve these conflicts. We also show how cross-layering with the application layer can improve the coloring per- formance for data gathering applications. This work has been done for the ANR OCARI project whose aim is to design and implement a wireless sensor network for applications in harsh environments such as power plants and war- ships. The network layer including SERENA and EOLSR has been specified and is now under implementation.

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Amadou, Ibrahim. "Protocoles de routage sans connaissance de voisinage pour réseaux radio multi-sauts." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00763865.

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Abstract:

L'efficacité énergétique constitue l'objectif clef pour la conception des protocoles de communication pour des réseaux de capteurs radio multi-sauts. Beaucoup d'efforts ont été réalisés à différents niveaux de la pile protocolaire à travers des algorithmes d'agrégation spatiale et temporelle des données, des protocoles de routage efficaces en énergie, et des couches d'accès au médium avec des mécanismes d'ordonnancement permettant de mettre la radio en état d'endormissement afin d'économiser l'énergie. Pour autant, ces protocoles utilisent de façon importante des paquets de contrôle et de découverte du voisinage qui sont coûteux en énergie. En outre, cela se fait très souvent sans aucune interaction entre les différentes couches de la pile. Ces travaux de thèse s'intéressent donc particulièrement à la problématique de l'énergie des réseaux de capteurs à travers des protocoles de routage et d'accès au médium. Les contributions de cette thèse se résument de la manière suivante : Nous nous sommes tout d'abord intéressés à la problématique de l'énergie au niveau routage. Dans cette partie, les contributions se subdivisent en deux parties. Dans un premier temps, nous avons proposé une analyse théorique de la consommation d'énergie des protocoles de routage des réseaux radio multi-sauts d'appréhender au mieux les avantages et les inconvénients des uns et des autres en présence des modèles de trafic variables, un diamètre du réseau variable également et un modèle radio qui permet de modéliser les erreurs de réception des paquets. À l'issue de cette première étude, nous sommes parvenus à la conclusion que pour être économe en énergie, un protocole de routage doit avoir des approches similaires à celle des protocoles de routage géographique sans message hello. Puis, dans un second temps, nous introduisons une étude de l'influence des stratégies de relayage dans un voisinage à 1 saut sur les métriques de performance comme le taux de livraison, le nombre de messages dupliqués et la consommation d'énergie. Cette étude est suivie par une première proposition de protocole de routage géographique sans message hello (Pizza-Forwarding (PF)) exploitant des zones de relayage optimisées et sans aucune hypothèse sur les propriétés du canal radio. Dans le but de réduire considérablement la consommation de PF, nous proposons de le combiner avec une adaptation d'un protocole MAC asynchrone efficace en énergie à travers une approche transversale. La combinaison de ces deux approches montre un gain significatif en terme d'économie d'énergie avec des très bon taux de livraison et cela quels que soient les scénarios et la nature de la topologique.

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Dagher, Roudy. "Sur la radionavigation dans les villes intelligentes du futur : le cas des réseaux de capteurs sans fils." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10079/document.

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Abstract:

Avec l'essor de l'internet des objets, le nombre d'objets communicants dans nos villes est en pleine croissance, et notamment avec l'émergence du concept des ``Villes Intelligentes''. A l'instar des points d'accès Wifi, beaucoup de ces objets sont placés à des positions initialement connues, et pouvant être partagées dans le "Cloud" dans une démarche "BigData"; on parle alors de géo-référencement. Dans ce contexte, nous posons le problème de la radiolocalisation véhiculaire opportuniste basée sur la découverte de voisinage et l'exploitation des signaux reçus. Nous proposons une approche novatrice pour l'auto-localisation véhiculaire dans le domaine des systèmes de transport intelligents. La méthode proposée est opportuniste, passive et non-intrusive vis-a-vis des réseaux et des applications. La thèse défendue propose un système de localisation qui s'intègre aisément dans une pile de communication standard et qui s'étend sur deux niveaux protocolaires : couche physique et couche de liaison. Au niveau physique, nous utilisons un réseau d'antennes pour collecter les signaux à des fins d'identification et de localisation. Dès qu'un paquet est détecté au niveau MAC, les signaux physiques correspondants sont exploités pour estimer la position de l'émetteur dans le référentiel du véhicule. En utilisant l'identifiant de l’émetteur, on peut retrouver sa position dans un référentiel externe (ou global) depuis une base de données construite hors ligne et accessible localement ou à distance. En connaissant l'orientation du véhicule, la position du véhicule dans le référentiel externe peut être ensuite estimée par changement de base
With the development of the internet of things, the number of communicating objects is rapidly increasing especially with the emergence of the "Smart City'' concept. As in the case of WiFi access points, many of these objects would operate at fixed and known positions. Such information is made available in the Cloud under the Big Data paradigm, thus leading to the so called geo-referencing of the nodes. In such a context, we pose the problem of opportunistic vehicular radio-localization by means of neighborhood discovery and signal processing of received neighboring signals. We propose a novel approach for vehicle self-localization as a contribution to the field of intelligent transportation systems. The proposed solution is opportunistic, passive and non-intrusive regarding the network operations and deployed applications. The thesis defends a localization system that seamlessly integrates with a standard communication stack and covers two layers: physical and link. At physical level, we use an antenna array for collecting and processing the received signals for both identification and localization. As soon as a packet is detected at MAC layer, the corresponding signals are exploited to localize the source with respect to the vehicle body frame. By using the source identifier, its position in the external (or global) frame is looked up in a database that was previously built off-line and made accessible locally or remotely. By assuming that the vehicle orientation is known, the position of the vehicle is then estimated using basis change equations

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Romdhani, Bilel. "Exploitation de l'hétérogénéité des réseaux de capteurs et d'actionneurs dans la conception des protocoles d'auto-organisation et de routage." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00941099.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux réseaux urbains considérés par le projet ANR ARESA2 qui sont principalement des réseaux de capteurs et actionneurs hétérogènes : l'hétérogénéité est causée par la coexistence des noeuds capteurs à faibles ressources et des noeuds actionneurs riches en ressources. Ces derniers devraient être utilisés de manière différenciée par le réseau. C'est dans ce contexte que se déroule cette thèse dans laquelle nous avons étudié des algorithmes d'auto-organisations et de routage s'appuyant sur l'hétérogénéité. Au début, nous nous sommes intéressés à l'auto-organisation dans un contexte hétérogène. Se basant sur l'idée que les ressources au niveau des noeuds actionneurs doivent être exploitées afin de réduire la charge de communication au niveau des noeuds capteurs, nous avons proposé un protocole d'auto-organisation appelée Far-Legos. Far-Legos permet de profiter de la puissance d'émission des actionneurs pour apporter une information de gradient au niveau des capteurs. Les actionneurs initient et construisent une topologie logique. Cette dernière sera utilisée pour faciliter la phase de collecte de données à partir des noeuds capteurs vers les noeuds actionneurs. Ensuite, nous nous sommes intéressés aux liens asymétriques causés par la présence de différents types de noeuds avec différentes portées de transmission. Ces liens asymétriques, causés par l'hétérogénéité au niveau des noeuds constituant le réseau, peuvent détériorer les performances des protocoles de routage qui ne tiennent pas compte de ce type de liens. Pour éviter la dégradation de ces protocoles de routage, nous introduisons une nouvelle métrique de calcul de gradient ou de rang. Celle-ci sera utile pour détecter et éviter les liens asymétriques au niveau de la couche réseau pour le protocole de routage RPL. Nous présentons aussi une adaptation du protocole de collecte de données basé sur Legos pour détecter et éviter ces liens asymétriques. Enfin, nous nous sommes intéressés à l'exploitation de ces liens asymétriques. Nous proposons ainsi un protocole de collecte de données dédiés aux réseaux hétérogènes contenant des liens asymétriques appelé AsymRP. AsymRP est un protocole de routage dédié au trafic de collecte de données basé sur une connaissance de voisinage à 2-sauts combinée avec l'utilisation des messages d'acquittements (ACKs) implicites et une technique de routage de messages ACKs explicites. Cette proposition tire profit des liens asymétriques afin d'assurer une collecte de données fiable.

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Chalhoub, Gérard. "MaCARI : une méthode d'accès déterministe et économe en énergie pour les réseaux de capteurs sans fil." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00724590.

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Abstract:

Un réseau de capteur sans fil est un ensemble de noeuds communicants, généralement miniatures et capables de fonctionner avec peu d'énergie. Certaines applications imposent à ces réseaux de capteurs sans fil d'être économes en énergie pour prolonger la durée de vie du réseau, d'autres nécessitent un comportement déterministe qui se traduit généralement par des délais de traversée du réseau bornés et/ou un taux de trames perdues inférieur à un seuil critique. Pour économiser significativement de l'énergie, une entité doit se mettre en mode sommeil. Durant cette période, elle sera inactive donc incapable de participer à l'ativité du réseau. L'usage de périodes de sommeil est un handicap pour l'aspect déterministe et pour le respect de contraintes temporelles. Le travail de cette thèse est centré sur les spécifications, le dévelopement et l'évaluation sous différentes formes d'une méthode d'accès au medium adaptée au déterminisme et aux exigences de qualité de service telles que l'absence de collisions et la garantie d'un délai borné de bout-en-bout, tout en conservant une faible consommation énergétique. La solution proposée repose sur la segmentation temporelle des activités, une synchronisation multi-sauts et une différentiation de services basée sur des stratégies de routage adaptées.

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Jacquot, Aurélien. "Supervision de réseaux d'objets intelligents communicants sans fil." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719350.

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Abstract:

Les évolutions technologiques des dernières années ont premis de mettre en évidence un nouveau domaine de recherche : les Réseaux de Capteurs Sans Fil ( RCSFs). Les RCSFs sont basés sur des systèmes embarqués à fortes contraintes de ressources telles que l'énergie, la puissance de calcul et la mémoire. Leurs domaines d'application sont vastes allant notamment de la collecte de données environnementales à la surveillance d'infrastructures en passant par l'aide aux personnes. Une application type contient de quelques dizaines à plusieurs milliers de capteurs sans fil (noeuds). Le challenge que cette thèse se propose de relever est de fournir des méthodes simples et peu intrusives pour administrer ces réseaux. L'objectif est de répondre à ce besoin en minimisant l'impact sur le fonctionnement des noeuds ainsi que le coût énergétique. La solution proposée -LiveNode Non Invasive, Context aware, and Modular management (LiveNCM)- fournit des méthodes permettant de connaître l'état des noeuds et d'interagir avec eux en prenant en compte le contexte applicatif et en utilisant des estimateurs pour minimiser les échanges. Déployé sur une application de collecte de données environnementales, LiveNCm propose un outil de supervision basé sur une extesion du protocole SNMP. Les résultats obtenus notamment sur les gains énergétiques sont importants avec une autonomie du réseau augmentée de plus de 50% pour certaines grandeurs physiques observées dans un contexte spécifique. De plus, en minimisant les échanges dans le réseau, LiveNCM limite les collisions et les goulots d'étranglement qui peuvent apparaître sur le serveur de collecte des données et entre les noeuds

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Buhrig, Aurélien. "Optimisation de la consommation des noeuds de réseaux de capteurs sans fil." Phd thesis, Grenoble INPG, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00319073.

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Abstract:

Les réseaux de capteurs sans fil posent de nombreux défis de conception. Ils doivent en particulier capter les informations provenant de l'environnement, traiter les données acquises, recevoir et retransmettre celles-ci avec une durée de vie devant atteindre plusieurs dizaines d'années selon les applications, sans intervention extérieure. Il est donc nécessaire d'optimiser la consommation d'énergie à tous les niveaux. Ce travail propose de réduire la consommation d'énergie de la partie numérique d'un nœud de réseau grâce à l'utilisation de la logique asynchrone et de communications synchrones entre le logiciel le matériel. Par ailleurs, il est important de gérer dynamiquement la consommation en adaptant dynamiquement les tensions d'alimentation. Cet aspect est traité à l'échelle du système complet, au niveau matériel, grâce à la spécification d'un coprocesseur dédié, au niveau algorithmique et logiciel temps-réel ainsi qu'au niveau des interfaces de communication.

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Jamont, Jean-Paul. "DIAMOND : Une approche pour la conception de systèmes multi-agents embarqués." Phd thesis, Grenoble INPG, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00189046.

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Abstract:

Cette thèse propose une méthode pour l'analyse de problèmes relevant des systèmes complexes physiques ouverts avec des systèmes multi-agents physiques. Cette méthode que nous appelons DIAMOND (Decentralized Iterative Approach for Multiagent Open Networks Design) agence quatre phases en un cycle de vie en spirale. Elle propose d'utiliser, pour le recueil des besoins, des notations d'UML mais elle structure le fonctionnement global du système via une étude de modes de marche et d'arrêt. Elle utilise le raffinement notamment entre le niveau local et le niveau global du système et assemble les comportements individuels et les comportements sociaux tout en identifiant les influences de l'un sur l'autre. Elle guide le concepteur durant la phase de conception générique en utilisant les composants comme unité opératoire. En fin de cycle, le partitionnement logiciel/matériel du système intervient et permet la génération du code ou des descriptions matérielles.
Il n'était pas suffisant de proposer une méthode : considérer les composants des systèmes complexes physiques comme des noeuds coopérants d'un réseau sans fil est une démarche attrayante qui peut être vue comme la traduction physique extrême de la décentralisation. De fait, des besoins spécifiques en architectures doivent être traités. Pour cela, nous proposons le modèle MWAC (Multi-Wireless-Agent Communication) qui repose sur l'auto-organisation des entités du système.
Ces deux contributions sont exploitées au sein de l'application EnvSys qui a pour objectif l'instrumentation d'un réseau hydrographique.

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Berthe, Abdoulaye. "Modélisation et simulation de réseaux locaux et personnels sans fil : intégration des couches PHY et MAC." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1568/.

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Abstract:

Dans ce travail nous nous intéressons à la modélisation des couches MAC et PHY dans le cadre des réseaux sans fil à faible, portée. Il présente les techniques de modélisation utilisées pour l'intégration des couches MAC-PHYs (Medium Access Control and Physical layer) de type IR-UWB (Impulse Radio Ultra Wideband) d'une part, et des nouvelles techniques de transmission à 60GHz incluant le beamforming d'autre part, dans le simulateur GloMoSim/QualNet. La modélisation de IR-UWB est basée sur la prise en compte directe des collisions d'impulsions et de l'interférence multi-utilisateur au niveau de la couche PHY par l'introduction du concept de séquences de réception et la notion d'orthogonalité en réception. L'architecture de modélisation proposée est basée sur l'utilisation d'une matrice d'interférence, elle a été développée en deux étapes : une première modélisation basée sur des trains d'impulsions uniformément espacées et une deuxième modélisation plus complète prenant en compte l'utilisation des séquences de sauts aléatoires également appelés séquences de time hopping. L'évaluation de performances de cette partie est basée sur une application typique des réseaux de capteurs dans le cadre d'une application de détection d'intrusion sur une surface protégée. La modélisation à 60 GHz à pour but la prise en compte des nouvelles techniques d'amélioration du débit, notamment l'agrégation et le beamforming. La prise en compte du beamforming est basée sur la définition, des diagrammes de rayonnement des antennes ainsi que de l'interface MAC-PHY/Antenne. La modélisation des deux protocoles de beamforming définis dans le standard 802. 15. 3c est également effectuée. L'évaluation de performances de cette partie est basée sur un système de distribution de contenu multimédia
In this work, we focus on physical and medium access control layer modeling and simulation for short range wireless communication. In particular, the modeling of the Impulse Radio Ultra Wide Band technique for wireless sensor networks and the high data rate communication modeling which uses millimeter wave and beamforming. The first part deals with the modeling of Impulse Radio Ultra Wide Band. The proposed model takes into account the pulse collision induced by multiple concurrent transmissions at the physical layer which is also called multi user interference. This aspect is accurately introduced thanks to the concept of reception time hopping sequences of concurrent reception and their orthogonality. The simulation architecture is built using two models: the first model is based on a uniformly distributed pulse train and the second model, more complete, takes into account variable time hopping sequences. The performance evaluation of this part is based on a typical wireless sensor networks application, in which sensor nodes are scattered on a particular area to detect and report intrusion events to a base station. The second part deals with the modeling of high data rate communication using millimeter wave. The targeted goal of millimeter wave transmission is to increase the data rate using some novel techniques: beamforming and data aggregation. Beamforming is modeled on the so-called codebook beamforming defined as the new beamforming technique for high data rate wireless communication standards. A methodology is developed to take into account the radiation pattern defined by the codebook indexes. For each index the gain of the directional antenna is computed for each direction. This is used in the simulation model physical layer to determine the directional antenna gain in a particular direction during the propagation stage. The defined protocols for sector level and beam level training defined in the 802. 15. 3c draft are also modeled. The performance evaluation of this part is based on a multimedia distribution system

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Sareh, Said Adel Mounir. "Ubiquitous sensor network in the NGN environment." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2014. http://www.theses.fr/2014TELE0016/document.

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Abstract:

Ubiquitous Sensor Network (USN) est un réseau conceptuel construit sur des réseaux physiques existantes. Il se sert des données détectées et fournit des services de connaissances à quiconque, n'importe où et à tout moment, et où l'information est générée en utilisant la sensibilité au contexte. Dispositifs et USN portables intelligents émergent rapidement en offrant de nombreux services fiables facilitant la vie des gens. Ces petits terminaux et terminaux très utiles besoin d'un substrat de communication globale pour fournir un service complet de l'utilisateur final global. En 2010, ITU -T a fourni les exigences pour supporter des applications et services USN dans le Next Generation Network (NGN) de l'environnement d'exploiter les avantages du réseau de base. L'un des principaux marchés prometteurs pour l'application et les services USN est la e- santé. Il fournit le suivi des patients en continu et permet une grande amélioration dans les services médicaux. D'autre part, des Véhicules Ad-hoc NETwork (VANET) est une technologie émergente qui permet une communication intelligente entre les véhicules mobiles. Intégrer VANET avec USN a un grand potentiel pour améliorer la sécurité routière et la fluidité du trafic. La plupart des applications VANET sont appliqués en temps réel et ils sont sensibles à retarder, en particulier ceux liés à la sécurité et à la santé. Dans ce travail, nous proposons d'utiliser l'IP Multimédia Subsystem (IMS) comme une sous- couche de contrôle de service dans l'environnement USN fournir un substrat mondiale pour un service complet de bout en bout. De plus, nous vous proposons d'intégrer VANETs avec USN pour des applications et des installations riches plus, ce qui facilitera la vie des humains. Nous avons commencé à étudier les défis sur la route pour atteindre cet objectif
Ubiquités Sensor Network (USN) is a conceptual network built over existing physical networks. It makes use of sensed data and provides knowledge services to anyone, anywhere and at anytime, and where the information is generated by using context awareness. Smart wearable devices and USNs are emerging rapidly providing many reliable services facilitating people life. Those very useful small end terminals and devices require a global communication substrate to provide a comprehensive global end user service. In 2010, the ITU-T provided the requirements to support USN applications and services in the Next Génération Network (NGN) environment to exploit the advantages of the core network. One of the main promising markets for the USN application and services is the e-Health. It provides continuous patients’ monitoring and enables a great improvement in medical services. On the other hand, Vehicular Ad-Hoc NETwork (VANET) is an emerging technology, which provides intelligent communication between mobile vehicles. Integrating VANET with USN has a great potential to improve road safety and traffic efficiency. Most VANET applications are applied in real time and they are sensitive to delay, especially those related to safety and health. In this work, we propose to use IP Multimedia Subsystem (IMS) as a service controller sub-layer in the USN environment providing a global substrate for a comprehensive end-to-end service. Moreover, we propose to integrate VANETs with USN for more rich applications and facilities, which will ease the life of humans. We started studying the challenges on the road to achieve this goal

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Ducrocq, Tony. "Auto-organisation des réseaux sans-fil multi-sauts dans les villes intelligentes." Phd thesis, Lille 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00915269.

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Abstract:

Les villes du futur et actuelles sont de plus en plus connectées. Les relèves de compteur électrique, de gaz et d'eau se font de plus en plus à distance et sans-fil. Les luminaires des villes deviennent intelligents et communiquent pour économiser l'énergie et offrir un éclairage adapté. Les engins de ramassage des ordures communiqueront bientôt avec les poubelles afin d'anticiper les tournées de ramassage et de mieux connaître le contenu des containers. Pour des questions de coûts et de rapidité de déploiement, ces réseaux sont souvent sans infrastructure. Par ailleurs, pour les mêmes raisons, chaque nœud du réseau puise son énergie dans une batterie donc la capacité est limitée. Il convient donc pour ces réseaux particuliers, déployés dans un environnement contraint, de trouver des solutions d'organisation et de communication adaptées. À travers cette thèse je propose d'étudier la problématique des réseaux sans-fil multi-sauts dans les villes intelligentes. J'étudie dans un premier temps l'importance et l'impact de la topologie sur les performances réseau. Plus précisément, au travers de simulations et d'études expérimentales, je démontre que le placement des nœuds impacte les performances des algorithmes et que, par conséquent, il est nécessaire d'étudier les algorithmes pour réseaux de capteurs sans-fil sur des topologies qui correspondent à l'application ciblée. Je propose ensuite une famille d'algorithmes de clustering pour réseaux de capteurs sans-fil permettant d'optimiser la durée de vie du réseau. L'hypothèse clé de ces algorithmes est qu'un chef de cluster (cluster-head ) consomme plus d'énergie qu'un nœud sans rôle particulier. En effet, le cluster-head se voit souvent attribuer des tâches supplémentaires telles que l'agrégation de données et la transmission à un nœud puits, plus lointain donc plus coûteux à joindre. Cette famille d'algorithmes nommée BLAC permet de créer des clusters multi-sauts dans lesquels chaque tête de cluster est la racine d'un arbre qui compose le cluster. Dans chaque cluster, les données sont acheminées vers le cluster-head grâce à un gradient routing. L'idée principale de ces algorithmes est que le rôle de cluster-head doit être attribué en fonction du niveau d'énergie des nœuds et de leur voisinage. Ces algorithmes ont été testés grâce à des simulations sur des topologies de villes réalistes avec des paramètres de simulation tirés du monde réel. Enfin, je propose un algorithme de routage pour des réseaux de villes intelligentes à large échelle. Cet algorithme repose sur l'hypothèse que seulement certains nœuds du réseau ont une connaissance de leur position. Cette position peut être acquise parce que ces nœuds sont équipés d'une puce de localisation (telle que le GPS) ou parce qu'ils sont fixes et configurés au moment du déploiement avec leur position pré-programmée. Cet algorithme epose sur la combinaison de deux techniques de routage, classique et géographique : AODV et Greedy geographic routing. Je montre qu'il est possible d'obtenir des performances proches des algorithmes de routage géographique alors même qu'un sous ensemble des nœuds du réseau n'a pas connaissance de sa position.

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Dissertations / Theses on the topic 'Réseaux ad-hoc de capteurs'

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