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Dissertations / Theses on the topic 'Réseaux de capteurs indépendants'
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Bouchakour, Omar. "Contrôle-santé structurel passif à ondes guidées, basé sur des réseaux de capteurs ultrasonores désynchronisés." Electronic Thesis or Diss., Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2025. http://www.theses.fr/2025UPHF0004.
Full textAbstract:
L'évolution de la surveillance de l'état des structures (SHM) au cours des dernières années a vu émerger des réseaux de capteurs indépendants à faibles ressources matérielles. Cependant, les signaux enregistrés par ces capteurs pour faire de l'imagerie passive peuvent présenter des désynchronisations qui rendent difficile la localisation des endommagements dans la structure inspectée. Bien que la technique de pic de corrélation (PCT), reposant sur la symétrie des fonctions de corrélation de bruit, puisse être appliquée pour corriger ces décalages, une synchronisation parfaite est difficile à atteindre en présence de bruit électronique et/ou de reconstruction de la fonction de Green. Dans ce manuscrit, une étude du comportement des erreurs résiduelles liées à une resynchronisation imparfaite, en fonction des paramètres statistiques du bruit, est menée. Puis, la dégradation du contraste des images de localisation des défauts est quantifiée en fonction de l'écart type de ces erreurs de resynchronisation. Par la suite, un processus basé sur la pseudo-inversion de Moore-Penrose est développé pour minimiser ces erreurs et améliorer la qualité des images de localisation. Cette étude est ensuite étendue au cas de la localisation de défauts à diffusion anisotrope. Enfin, une étude de faisabilité est effectuée sur un réseau de capteurs communicants sans filThe evolution of structural health monitoring (SHM) in recent years has witnessed the emergence of independent sensor networks with limited material resources. However, the signals recorded by these sensors for passive imaging can exhibit desynchronizations that make it difficult to locate damage in the inspected structure. Although the peak correlation technique (PCT), based on the symmetry of noise correlation functions, can be applied to correct these offsets, achieving perfect synchronization is challenging in the presence of electronic noise and/or reconstruction of the Green's function. In this manuscript, a study of the behavior of residual errors associated with imperfect resynchronization, as a function of the statistical parameters of noise, is conducted. Then, the degradation of the contrast of defect localization images is quantified as a function of the standard deviation of these resynchronization errors. Subsequently, a process based on the Moore-Penrose pseudo-inversion is developed to minimize these errors and improve the quality of the localization images. This study is then extended to the case of defect localization with anisotropic scattering. Finally, a feasibility study is carried out on a network of wireless communicating sensors
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Costard, Aude. "Estimation de la structure d’indépendance conditionnelle d’un réseau de capteurs : application à l'imagerie médicale." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT059/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude de réseaux de capteurs. L'objectif est de pouvoir comparer des réseaux en utilisant leurs structures d'indépendance conditionnelle. Cette structure représente les relations entre deux capteurs sachant l'information enregistrée par les autres capteurs du réseau. Nous travaillons sous l'hypothèse que les réseaux étudiés sont assimilables à des processus gaussiens multivariés. Sous cette hypothèse, estimer la structure d'indépendance conditionnelle d'un processus multivarié gaussien est équivalent à estimer son modèle graphique gaussien.Dans un premier temps, nous proposons une nouvelle méthode d'estimation de modèle graphique gaussien : elle utilise un score proportionnel à la probabilité d'un graphe de représenter la structure d'indépendance conditionnelle du processus étudié et est initialisée par Graphical lasso. Pour situer notre méthode par rapport aux méthodes existantes, nous avons développé une procédure d'évaluation des performances d'une méthode d'estimation de modèles graphiques gaussiens incluant notamment un algorithme permettant de générer des processus multivariés gaussiens dont la structure d'indépendance conditionnelle est connue.Dans un deuxième temps, nous classifions des processus à partir des estimées des structures d'indépendance conditionnelle de ces processus. Pour ce faire, nous introduisons comme métrique la divergence de Kullback-Leibler symétrisée entre les profils croisés normalisés des processus étudiés. Nous utilisons cette approche pour identifier des ensemble de régions cérébrales pertinentes pour l'étude de patients dans le coma à partir de données d'IRM fonctionnelleThis thesis is motivated by the study of sensors networks. The goal is to compare networks using their conditional independence structures. This structure illustrates the relations between two sensors according to the information recorded by the others sensors in the network. We made the hypothesis that the studied networks are multivariate Gaussian processes. Under this assumption, estimating the conditional independence structure of a process is equivalent to estimate its Gaussian graphical model.First, we propose a new method for Gaussian graphical model estimation : it uses a score proportional to the probability of a graph to represent the conditional independence structure of the studied process and it is initialized by Graphical lasso. To compare our method to existing ones, we developed a procedure to evaluate the performances of Gaussian graphical models estimation methods. One part of this procedure is an algorithm to simulated multivariate Gaussian processes with known conditional independence structure.Then, we conduct a classification over processes thanks to their conditional independence structure estimates. To do so, we introduce a new metric : the symmetrized Kullback-Leibler divergence over normalized cross-profiles of studied processes. We use this approach to find sets of brain regions that are relevant to study comatose patients from functional MRI data
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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.
Full textAbstract:
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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Dos, Santos Jessye. "Réseaux de capteurs et vie privée." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAM035/document.
Full textAbstract:
Les médias et de nombreuses études scientifiques évoquent fréquemment la notion de vie privée en lien avec des exemples de cyber attaques. Le vol par des hackers de 12 millions d’identifiants d’utilisateurs Apple en 2012 illustre que les objets communicants sont des maillons vulnérables exploités par les hackers pour accéder aux données personnelles des usagers. Dans cette thèse, nous allons étendre la notion de vie privée aux objets eux-mêmes, au-delà des utilisateurs, en montrant que dans des réseaux de capteurs sans fil où les communications ont lieu de machine à machine, la connaissance des adresses fixes des différents appareils constituant le réseau représente une source d’information permettant de déduire beaucoup d’éléments de contexte et d’environnement.Actuellement, tous les standards de communication sans fil intègrent la capacité de sécuriser les données transportées, y compris les protocoles de communication dédiés aux réseaux de capteurs, conçus pour fonctionner en milieu contraint et à basse consommation. Cependant, l’en-tête des trames envoyées sur l’air comportant les informations nécessaires au routage et au bon fonctionnement du réseau, figure toujours en texte clair. La collecte de ces métadonnées par écoute passive représente un danger pour les environnements et les applications qui font usage de ces réseaux.Le travail mené dans cette thèse a pour objectif d’explorer comment de simples attaques passives sur des réseaux meshés basés sur le standard IEEE 802.15.4, visant à collecter et exploiter les métadonnées de ces trames échangées sur l’air, permettent d’inférer des informations critiques sur le réseau lui-même, l’environnement dans lequel il est déployé et les comportements des personnes qui en font usage. Plusieurs solutions visant à dissimuler les adresses des nœuds du réseau sont ensuite étudiées. Ces solutions sont de deux types : soit elles rendent anonymes les dispositifs empêchant de remonter à la source des messages, soit elles reposent sur l’utilisation de pseudonymes permettant de conserver la possibilité d’auditer le trafic.Afin d’évaluer les caractéristiques et les performances de ces solutions, un simulateur a été mis en œuvre afin de reproduire le comportement d’un réseau de capteurs meshés embarquant l’OS Contiki. Ce simulateur a permis d’évaluer la solution la plus prometteuse issue de l’état de l’art, nommée MT6D, en comparant ses performances avec un réseau de référence ne dissimulant pas les métadonnées. Cette analyse a fait ressortir certains inconvénients, en particulier l’augmentation importante des trames de contrôle nécessaires au routage, et a permis d’élaborer les spécifications d’une solution plus optimale pour l’embarqué.Nous avons ainsi introduit Ephemeral, qui présente la capacité de dissimuler les adresses des dispositifs dans les messages envoyés sur l’air, par l’usage de pseudonymes, sans augmenter la quantité de trames de contrôle indispensables au routage. Une fois mis en œuvre avec le simulateur afin de valider les performances théoriques attendues, Ephemeral est déployé en environnement réel sur un réseau de capteurs IEEE 802.15.4 équipant un bâtiment. Ce retour d’expérimentation permet de confirmer qu’Ephemeral constitue une solution économe du point de vue de la consommation d’énergie et de la bande passante du réseau, pour masquer les identifiants des dispositifs impliqués dans les communicationsPrivacy notion is frequently linked with cyber attack examples by media and scientific researches. In 2012, the hacking of 12 millions Apple user identifiers demonstrates that connected objects represent leaks exploited by hackers to access to user personal data. In this thesis, we will extend the privacy notion to the objects. To do this, we will show that in wireless sensor networks where communications are carried out from machine-to-machine, the knowledge of the static addresses of the devices within the network discloses information allowing deduction about elements of context and environment.Nowadays, the wireless communication standards provide security mechanisms whatever the communication protocols used including the low power ones designed to run on constrained environment. However, the frame header that comprises necessary information for routing and for the proper functioning of the network is always sent in clear text. Collecting and gathering these metadata by eavesdropping is dangerous for the environments and applications based on these networks.The work carried out in this thesis aims to explore how simple passive attacks on meshed networks based on IEEE 802.15.4 used to collect and exploit metadata allow to infer critical information about the network, the environment where the network is deployed and the behavior of users. Two kinds of solutions to hide the node addresses are studied. The first one provides anonymity for the devices. In the second kind of solutions, pseudonyms are used by nodes enabling the capability to audit the traffic within the network.To evaluate the characteristics and the performances of the solutions, a simulator has been used to reproduce the behavior of a meshed wireless sensor network embedding Contiki OS. This simulator allows to compare the performances of MT6D the most promising solution of our state of the art with that of a reference network do not mask the metadata. With this analyze, we can highlight some drawbacks and more especially the control frames overhead needed for the routing. We give the necessary specifications to deploy the most optimal solution for the embedded devices.Thus we propose Ephemeral that allows hiding device addresses provided in the sent frames by using pseudonyms without overhead on the control frames. After deployment in the simulation environment to evaluate expected theoretical performances, Ephemeral has been tested in real environment. The network is made up of twenty IEEE 802.15.4 sensor nodes deployed on a building. The results show that Ephemeral is an efficient low power and bandwidth-saving solution to hide device identifiers used in wireless communications
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Katcharov, Nicolas. "Capteurs et réseaux de capteurs à fibres optiques pour applications gazières." Limoges, 1994. http://www.theses.fr/1994LIMO0018.
Full textAbstract:
Les reseaux de capteurs a fibre optique sont particulierement avantageux pour des applications dans des milieux explosifs tels que les sites de production et de stockage et les installations de transport gaziers et petroliers. Jusqu'a present, la detection de gaz par voie optique est dans la majorite des cas realisee par spectroscopie d'absorption. Les capteurs extrinseques utilisant cette technique presentent des pertes d'insertion importantes, ce qui limite leur utilisation sur des grandes distances. Cette these etudie une autre technique utilisant un polymere specifique dont l'indice de refraction varie en presence de gaz hydrocarbures. La gaine optique de la fibre est remplacee par ce polymere. Les capteurs intrinseques comportant un miroir fibre ou un reseau de bragg faiblement reflectif sont interroges par reflectometre optique temporel (otdr). Le rapport contient des simulations numeriques, des details sur la fabrication et des resultats experimentaux concernant le comportement des capteurs et du reseau de capteurs ainsi realises
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Sterpu, Stefan. "Contrôle de performances de producteurs indépendants pour une meilleure sécurité des réseaux électriques." Grenoble INPG, 2005. http://www.theses.fr/2005INPG0062.
Full textAbstract:
Les réseaux électriques et les infrastructures associées (réseaux informatiques et de communication) interagissent de plus en plus et la vulnérabilité globale s'amplifie. Du fait de la complexité et de l'interconnexion de ces réseaux, l'écroulement d'une seule infrastructure pourrait entraîner des effets en cascade. Les opérateurs des réseaux électriques gèrent la sécurité opérationnelle des systèmes électriques de puissance. Afin de la maîtriser de la meilleure manière possible, ces opérateurs utilisent comme outils les services-systèmes (fonctions supplémentaires exécutées par les unités de génération). Dans le contexte actuel de dérégulation, de nouveaux producteurs demandent l'accès au réseau et ils sont obligés de participer à certains services-systèmes. Afin de maintenir la sécurité des réseaux et de permettre le bon déroulement des transactions commerciales, les opérateurs de réseaux sont responsables de l'existence des services-systèmes dans des quantités appropriées et du contrôle des participations contractualisées des producteurs à ces services. Cette thèse propose une nouvelle méthode de contrôle de performances des producteurs en termes de services-systèmes et de sécurité fondée sur l'estimation de paramètres à partir de mesures de perturbationsThe electric systems and the associated infrastructures interfere more and more one another and the global vulnerability increases. Due to the complexity and connectivity, a single infrastructure failure could have cascading effects. The transmission system operators guarantee the electric power systems operational security. In order to administrate it as well as possible, system operators use as tools the ‘ancillary services', supplementary functions performed, as a support for their basic services, by the same equipments that produce and transmit the fundamental electricity commodity. In the nowadays deregulation context, new independent power producers demand the connection to the transmission and distribution grid. These new producers are constrained to participate to ancillary services. In order to maintain the grid security and reliability, to allow the commercial transactions correct functioning, system operators are responsible of the ancillary services existence in appropriate quantities and of the power producers control in terms of ancillary services participation ratio. This PhD thesis proposes a power producers' performance control based on parameter estimation starting from disturbances measurements
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Munir, Muhammad Farukh. "Optimisation inter-couche de réseaux de capteurs et capteurs-actionneurs sans fil." Paris, ENST, 2009. http://www.theses.fr/2009ENST0039.
Full text
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Bekkaoui, Otmane. "Réseaux de capteurs d'hydrogène passifs sans fil." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 2013. http://depot-e.uqtr.ca/6139/1/030426241.pdf.
Full text
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Samper, Ludovic. "Modélisations et analyses de réseaux de capteurs." Phd thesis, Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0036.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sont difficiles à concevoir parce qu'ils sont fortement contraints en énergie et que tous les éléments influencent potentiellement la durée de vie du système. Pour tester les solutions avant le déploiement, nous proposons de construire des modèles analysables. Nous avons conçu Glonemo, un modèle global et précis du système. Programmé en ReactiveML, cet outil exécutable permet de simuler des réseaux de grande taille tout en estimant finement la consommation des nœuds. L'environnement y est modélisé de façon réaliste. Glonemo bénéficie d'une sémantique formelle, mais la taille des modèles exclue la possibilité d'effectuer des analyses exhaustives. Nous simplifions donc le modèle et, grâce à IF, calculons la durée de vie pire-cas du réseau. Enfin, nous définissons une relation d'abstraction modulaire de modèles de consommation. Les abstractions ainsi définies sont conservatives : les propriétés prouvées sur le modèle abstrait sont vraies sur le modèle détailléWireless sensor networks are difficult to design because they are highly energy constrained and because each element may have an influence on the lifetime. Ln order to test solutions before being deployed, we propose to build models that can be analyzed. We built Glonemo, a global and precise sensor network mode!. Implemented in ReactiveML, this executable tool can simulate large scale networks while evaluating precisely energy consumption. Ln order to have realistic simulations, an environment model is included. Even if Glonemo semantic is formally-defined, exhaustive analyses are hopeless because of the size of the models. That is why we need abstract models. We propose a global but simplified sensor network model. Using IF toolbox, we compute the worst-case lifetime of this system. At last, we defined a modular abstraction relation for consumption models. Our abstractions are conservatives: properties proved on an abstract model are true on a detailed one
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Samper, Ludovic. "Modélisations et analyses de réseaux de capteurs." Phd thesis, Grenoble INPG, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00283716.
Full textAbstract:
Modélisation globale de l'énergie dans les réseaux de capteurs (incluant le matériel, les couches protocolaires, l'application, et l'environnement physique).Application de méthodes de validation formelle au cas des réseaux de capteurs.
Etude de cas du projet ANR ARESA.
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Vergne, Anaïs. "Topologie algébrique appliquée aux réseaux de capteurs." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0070/document.
Full textAbstract:
La représentation par complexes simpliciaux fournit une description mathématique de la topologie d’un réseau de capteurs, c’est-à-dire sa connectivité et sa couverture. Dans ces réseaux, les capteurs sont déployés aléatoirement en grand nombre afin d’assurer une connectivité et une couverture parfaite. Nous proposons un algorithme qui permet de déterminer quels capteurs mettre en veille, sans modification de topologie, afin de réduire la consommation d’énergie. Notre algorithme de réduction peut être appliqué à tous les types de complexes simpliciaux, et atteint un résultat optimal. Pour les complexes simpliciaux aléatoires géométriques, nous obtenons des bornes pour le nombre de sommets retirés, et trouvons des propriétés mathématiques pour le complexe simplicial obtenu. En cherchant la complexité de notre algorithme, nous sommes réduits à calculer le comportement asymptotique de la taille de la plus grande clique dans un graphe géométrique aléatoire. Nous donnons le comportement presque sûr de la taille de la plus grande clique pour les trois régimes de percolation du graphe géométrique. Dans la deuxième partie, nous appliquons la représentation par complexes simpliciaux aux réseaux cellulaires, et améliorons notre algorithme de réduction pour répondre à de nouvelles demandes. Tout d’abord, nous donnons un algorithme pour la planification automatique de fréquences, pour la configuration automatique des réseaux cellulaires de la nouvelle génération bénéficiant de la technologie SON. Puis, nous proposons un algorithme d’économie d’énergie pour l’optimisation des réseaux sans fil. Enfin, nous présentons un algorithme pour le rétablissement des réseaux sans fil endommagés après une catastrophe. Dans ce dernier chapitre, nous introduisons la simulation des processus ponctuelsdéterminantaux dans les réseaux sans filSimplicial complex representation gives a mathematical description of the topology of a wireless sensor network, i.e., its connectivity and coverage. In these networks, sensors are randomly deployed in bulk in order to ensure perfect connectivity and coverage. We propose an algorithm to discover which sensors are to be switched off, without modification of the topology, in order to reduce energy consumption. Our reduction algorithm can be applied to any type of simplicial complex and reaches an optimum solution. For random geometric simplicial complexes, we find boundaries for the number of removed vertices, as well as mathematical properties for the resulting simplicial complex. The complexity of our reduction algorithm boils down to the computation of the asymptotical behavior of the clique number of a random geometric graph. We provide almost sure asymptotical behavior for the clique number in all three percolation regimes of the geometric graph. In the second part, we apply the simplicial complex representation to cellular networks and improve our reduction algorithm to fit new purposes. First, we provide a frequency auto-planning algorithm for self-configuration of SON in future cellular networks. Then, we propose an energy conservation fot the self-optimization of wireless networks. Finally, we present a disaster recovery algorithm for any type of damaged wireless network. In this last chapter, we also introduce the simulation of determinantal point processes in wireless networks.Simplicial complex representation gives a mathematical description of the topology of a wireless sensor network, i.e., its connectivity and coverage. In these networks, sensors are randomly deployed in bulk in order to ensure perfect connectivity and coverage. We propose an algorithm to discover which sensors are to be switched off, without modification of the topology, in order to reduce energy consumption. Our reduction algorithm can be applied to any type of simplicial complex and reaches an optimum solution. For random geometric simplicial complexes, we find boundaries for the number of removed vertices, as well as mathematical properties for the resulting simplicial complex. The complexity of our reduction algorithm boils down to the computation of the asymptotical behavior of the clique number of a random geometric graph. We provide almost sure asymptotical behavior for the clique number in all three percolation regimes of the geometric graph. In the second part, we apply the simplicial complex representation to cellular networks and improve our reduction algorithm to fit new purposes. First, we provide a frequency auto-planning algorithm for self-configuration of SON in future cellular networks. Then, we propose an energy conservation fot the self-optimization of wireless networks. Finally, we present a disaster recovery algorithm for any type of damaged wireless network. In this last chapter, we also introduce the simulation of determinantal point processes in wireless networks
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Vergne, Anaïs. "Topologie algébrique appliquée aux réseaux de capteurs." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0070.
Full textAbstract:
La représentation par complexes simpliciaux fournit une description mathématique de la topologie d’un réseau de capteurs, c’est-à-dire sa connectivité et sa couverture. Dans ces réseaux, les capteurs sont déployés aléatoirement en grand nombre afin d’assurer une connectivité et une couverture parfaite. Nous proposons un algorithme qui permet de déterminer quels capteurs mettre en veille, sans modification de topologie, afin de réduire la consommation d’énergie. Notre algorithme de réduction peut être appliqué à tous les types de complexes simpliciaux, et atteint un résultat optimal. Pour les complexes simpliciaux aléatoires géométriques, nous obtenons des bornes pour le nombre de sommets retirés, et trouvons des propriétés mathématiques pour le complexe simplicial obtenu. En cherchant la complexité de notre algorithme, nous sommes réduits à calculer le comportement asymptotique de la taille de la plus grande clique dans un graphe géométrique aléatoire. Nous donnons le comportement presque sûr de la taille de la plus grande clique pour les trois régimes de percolation du graphe géométrique. Dans la deuxième partie, nous appliquons la représentation par complexes simpliciaux aux réseaux cellulaires, et améliorons notre algorithme de réduction pour répondre à de nouvelles demandes. Tout d’abord, nous donnons un algorithme pour la planification automatique de fréquences, pour la configuration automatique des réseaux cellulaires de la nouvelle génération bénéficiant de la technologie SON. Puis, nous proposons un algorithme d’économie d’énergie pour l’optimisation des réseaux sans fil. Enfin, nous présentons un algorithme pour le rétablissement des réseaux sans fil endommagés après une catastrophe. Dans ce dernier chapitre, nous introduisons la simulation des processus ponctuelsdéterminantaux dans les réseaux sans filSimplicial complex representation gives a mathematical description of the topology of a wireless sensor network, i.e., its connectivity and coverage. In these networks, sensors are randomly deployed in bulk in order to ensure perfect connectivity and coverage. We propose an algorithm to discover which sensors are to be switched off, without modification of the topology, in order to reduce energy consumption. Our reduction algorithm can be applied to any type of simplicial complex and reaches an optimum solution. For random geometric simplicial complexes, we find boundaries for the number of removed vertices, as well as mathematical properties for the resulting simplicial complex. The complexity of our reduction algorithm boils down to the computation of the asymptotical behavior of the clique number of a random geometric graph. We provide almost sure asymptotical behavior for the clique number in all three percolation regimes of the geometric graph. In the second part, we apply the simplicial complex representation to cellular networks and improve our reduction algorithm to fit new purposes. First, we provide a frequency auto-planning algorithm for self-configuration of SON in future cellular networks. Then, we propose an energy conservation fot the self-optimization of wireless networks. Finally, we present a disaster recovery algorithm for any type of damaged wireless network. In this last chapter, we also introduce the simulation of determinantal point processes in wireless networks.Simplicial complex representation gives a mathematical description of the topology of a wireless sensor network, i.e., its connectivity and coverage. In these networks, sensors are randomly deployed in bulk in order to ensure perfect connectivity and coverage. We propose an algorithm to discover which sensors are to be switched off, without modification of the topology, in order to reduce energy consumption. Our reduction algorithm can be applied to any type of simplicial complex and reaches an optimum solution. For random geometric simplicial complexes, we find boundaries for the number of removed vertices, as well as mathematical properties for the resulting simplicial complex. The complexity of our reduction algorithm boils down to the computation of the asymptotical behavior of the clique number of a random geometric graph. We provide almost sure asymptotical behavior for the clique number in all three percolation regimes of the geometric graph. In the second part, we apply the simplicial complex representation to cellular networks and improve our reduction algorithm to fit new purposes. First, we provide a frequency auto-planning algorithm for self-configuration of SON in future cellular networks. Then, we propose an energy conservation fot the self-optimization of wireless networks. Finally, we present a disaster recovery algorithm for any type of damaged wireless network. In this last chapter, we also introduce the simulation of determinantal point processes in wireless networks
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Barros, Gavilanes Juan Gabriel. "Réseaux de capteurs pour applications de suivi médical." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://oatao.univ-toulouse.fr/10664/1/barros.pdf.
Full textAbstract:
Le maintien des personnes à domicile est une perspective sérieusement envisagée dans le contexte actuel de vieillissement de la population. Selon les statistiques, près d'un habitant sur trois aurait plus de 60 ans en 2050, contre un sur cinq en 2005. Cependant, les solutions actuelles de téléassistance (bouton alarme sur un collier par exemple) ont montré leurs limites. La thèse consiste à étudier des applications du futur permettant de fournir à une personne maintenue à domicile ou à l’hôpital une meilleure solution alternative fondée sur les réseaux de capteurs, capable de mesurer certains de ses paramètres physiologiques et de transmettre des données importantes aux infirmières ou médecins. Ces applications doivent s’adapter aux besoins médicaux et avoir un coût économique faible. Nous nous sommes focalisés sur des solutions de type réseaux de capteurs qui ont un coût de développement et de mise en œuvre faibles. Ce type de réseaux de capteurs offre de nouveaux services tels que la surveillance médicale et l'amélioration de la sécurité par la propagation d'alertes d'urgence. Cependant, la forte mobilité et le changement rapide de la topologie du réseau présentent un verrou scientifique et social. En outre, l'interférence de différents capteurs augmente la difficulté d'implantation de ce genre de réseaux IEEE 802.15.4. Depuis ces dernières années, plusieurs solutions ont été étudiées, comme nous le verrons dans cette thèse. Nous nous intéressons à la fiabilité de transmission dans cette thèse, car un réseau de capteurs est très limité par la capacité de calcul, de stockage et de transfert. Nous nous interrogeons dans un premier temps sur la meilleure méthode pour la livraison des données. Nous avons sélectionné les protocoles unicast et multicast issus du domaine MANET dans le but de comparer leurs avantages et inconvénients dans le contexte des applications de surveillance médicale. Nous nous sommes intéressés aux mécanismes de mise en place et au renforcement de la route dans chacun des protocoles. Les résultats de cette première étude montrent que les protocoles multicast s’adaptent mieux aux applications, car ils permettent de réduire le nombre de paquets transmis dans le réseau. Même si certains protocoles pourraient amener une meilleure performance (en ce qui concerne le débit utile) que d’autres, aucun protocole ne satisfait une application réelle. Nous travaillons sur l’exploitation d'un réseau hétérogène en distinguant les nœuds forts et les nœuds faibles. Dans ce cadre, nous avons proposé une nouvelle approche, HMR, qui permet de mieux assurer la performance du réseau par rapport aux solutions existantes. Une dernière problématique à étudier dans cette thèse est l’agrégation de données, car les données à transmettre dans le réseau sont souvent périodiquement générées avec des tailles très restreintes (quelques octets, par exemple). Nos études montrent que l’agrégation de données est une bonne solution. Cette thèse a donné lieu à deux publications en conférences internationales avec comité de lecture.
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Mezni, Anis. "Ordonnancement des réseaux de capteurs sans fil embarqués." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI030.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sans fil ont attiré beaucoup d’activités de recherche et développement au cours de la dernière décennie. Pourtant, leur utilisation est restreinte, à ce jour, à la surveillance et l’acheminement des informations détectées. Cette thèse vise à introduire un nouvel aspect intéressant de point de vue fonctionnel. Partant d’une exigence spécifiée initialement, mettre en oeuvre une synergie à plusieurs niveaux entre un ensemble des noeuds, tout en se basant sur une interaction adéquate. Ceci est réalisé par la génération automatique de code (correct par construction) et sa distribution par la suite en s’appuyant sur la théorie de contrôle par supervision. La synthèse de contrôleurs discrets SCD est une application de ce cadre théorique. Dans ce manuscrit, nous montrons comment la technique de la SCD peut être utilisée dans le domaine de réseaux de capteurs sans fil. Ainsi son potentiel se décline à deux niveaux. L’ordonnancement intra-cluster (groupe redondant de capteurs) avec des spécifications exprimant l’exclusion mutuelle lors de l’activation d’un capteur au sein d’un cluster, essentielle pour économiser l’énergie du réseau ainsi que la génération automatique d’un algorithme de routage optimal et multicritères pour les réseaux de capteurs. Spécifiquement, un chemin optimal devrait avoir à la fois une longueur minimale en termes de distance tout en évitant des chemins composés de noeuds dits « maillons faibles » (ayant un niveau d’énergie plus bas que la majorité). Les outils formels cités s’appuient sur une démarche de modélisation basée sur des machines à états finis communicantes. Les verrous scientifiques sont liés à la nature d’un réseau de capteurs ainsi qu’à sa taille. La SCD génère des contrôleurs monobloc, alors qu’au sein d’un réseau de capteurs le traitement est essentiellement distribué. La problématique est celle de la distribution d’un contrôleur global, qui se présente sous forme d’une contrainte logique exprimée sur l’état global du réseau, sur chacun des noeuds du réseau, en ajoutant la synchronisation nécessaire pour garantir un fonctionnement distribué équivalent au contrôleur initialement généréWireless Sensor networks are attracted many activities of research and development during the last decade. Yet, the distributed behavior of a WSN remains centered on two main objectives: sensing and routing. This thesis advocates the introduction of an additional feature, which can be considered interesting from a functional point of view and potentially from the power consumption one: starting from a designer-specified requirement, implement a multiple level synergy between (groups of) nodes, based on adequate interaction. This is achieved by automatic generation and distribution of correct-by-construction code, relying on the Supervisory Control Theory. The Discrete Controller Synthesis (DCS) technique is an application of this theoretic framework. In this thesis, we show how DCS can be used for WSN. Thus, its potential is at two levels. The intra-cluster scheduling of a redundant group of sensors with specifications expressing the mutual exclusion during the activation of a sensor within a cluster, essential to save the energy within the network and then a multicriteria automatic generation of an optimal routing functionality. Specifically, an optimal path should have both a minimal length and go through nodes having maximal residual energy. The cited formal tools lean on a modelling approach based on communicating finite state machines (CFSM). The scientific challenges are generally related to the nature of the WSN as well as to its size. The DCS can only generates a monoblock controllers, while the WSN’s behavior is essentially distributed. The issue is how to distribute a global controller, who appears in the form of a logical constraint expressed on the global state of the network, into local controllers while adding the necessary synchronization to guarantee a distributed functioning equivalent to the initially generated controller
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Yan, Xin. "Robustesse aux interférences dans les réseaux de capteurs." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10158/document.
Full textAbstract:
Le design moderne des systèmes sans fil concerne de plus en plus un déploiement dense d’architectures pour des réseaux sans fil. Par conséquence, l’interférence devient une limitation importante à la performance du système de ces réseaux. Dans plusieurs situations, comme ad hoc sans fil ou transmission de impulsion radio de ultra large bande, les interférences présentent un comportement impulsif. Ce comportement impulsif est souvent mal capté par le modèle Gaussien classique. Avec telles interférences, le récepteur linéaire classique qui est optimal pour un bruit gaussien n’est plus robuste. En plus la plupart des travaux classiques ont été faites sous une hypothèse de variables aléatoires indépendantes et identiquement distribuées interférence. Cependant, une diversité spatiale, temporelle ou fréquentielle peuvent donner des vecteurs un composant dépendant. Dans cette thèse, nous donnons d’abord un modèle général du système et donner plusieurs distributions et modèles de l’interférence impulsive. On évalue ensuite la robustesse de différentes stratégies de récepteur proposé lors des changements de modèle de bruit. Nous proposons différents récepteurs avec différents principaux. Nous donnons également la méthode d’estimation des paramètres et nous illustrons leur performance dans un environnement d’interférence impulsive. Nous proposons également une première approche pour modéliser la dépendance temporelle et spatiale d’interférence. Nous utilisons copule qui permet de séparer les distributions marginales et la structure de dépendance d’interférence. Nous utilisons la famille flexible de skew-t copule et montrer son impact significatif sur la performance d’un récepteurModern wireless system designs are increasingly involving dense deployment architectures for wireless networks. Such a feature makes interference in these networks an important limitation to the system performance. In several situations, such as wireless ad hoc or ultra wide band impulse radio, this interference exhibits an impulsive behavior. Such impulsive behavior is often badly captured by the classical Gaussian model. With such interference, the classical linear receiver, optimal for Gaussian noise, is no longer robust. Most of the conventional works were done under the premise of an assumption of independent and identically distributed interference random variables. However, space, time or frequency diversity can result in vectors with dependent components. In this thesis, we first give and general system model and give several distributions and models, and we compare them in modeling the impulsive interference. We then evaluate the robustness of different receiver strategies proposed when the noise model changes. We propose to classify the different ways to define receivers. We give also the parameter estimation method and we illustrate their performance under an impulsive interference environment. We also propose a first approach to model the time and/or space dependency of the interference samples. We use the framework of copulas that allows separating the marginal distributions and the dependence structure of the interference. We use the flexible family of the skew-t copulas and show that it significantly impacts the performance of a receiver
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Zeghilet, Houda. "Le routage dans les réseaux de capteurs multimédia." Phd thesis, Université de Lorraine, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00922266.
Full textAbstract:
Aujourd'hui, la prolifération de matériel peu coûteux tels que les caméras et les microphones capables de capturer du contenu multimédia de façon ubiquitaire a conduit à l'émergence des réseaux de capteurs sans fil multimédia/vidéo (RCSFM /RCSFV). En conséquence, un grand éventail d'applications peuvent être projetées dans de nombreux domaines de la vie de tous les jours. Par rapport aux réseaux de capteurs traditionnels (RCSF), les RCSFVs présentent des défis uniques principalement en raison de la grande quantité de données à capturer et à transmettre au-dessus d'un réseau contraint en ressources. Un certain niveau de qualité de service peut être exigé en termes de délai, bande passante, gigue, fiabilité, qualité de perception de la vidéo, etc. Dans ce travail, nous visons le problème du routage de données vidéo dans un RCSF. De nombreux protocoles de routage ont été proposés dans la littérature. Ils peuvent être qualifiés de plat ou hiérarchique en vue de l'organisation du réseau. Dans une topologie plate, tous les noeuds ont les mêmes fonctionnalités où chacun peut participer au processus de routage. Cependant, dans une architecture hiérarchique, les capteurs sont organisés en groupes (clusters) permettant une plus grande évolutivité, moins d'énergie consommée et donc une plus longue vie pour l'ensemble du réseau. Parmi les protocoles de routage existants, peu considèrent spécifiquement la transmission de données intensives comme la vidéo. Dans ce travail, nous avons d'abord proposé un protocole de routage hiérarchique appelé ELPC (Energy Level Passive Clustering) dont l'objectif principal est d'améliorer la durée de vie du réseau en présence de flux vidéo. Ceci est obtenu grâce à l'équilibrage des charges au moment de la construction de la topologie où le rôle de tête de groupe est alterné entre les noeuds candidats en fonction de leur niveau d'énergie. La deuxième contribution consiste en un protocole de routage multichemin qui prend les interférences inter-chemin en considération. En effet, en permettant la transmission de plusieurs flux concurrents, le délai de bout en bout se trouve réduit et les besoins de l'application en termes de bande passante peuvent être satisfaits. Au lieu de supprimer complètement les interférences, notre protocole de routage multichemin tente de les minimiser en se basant sur l'ajout d'informations supplémentaires sur les noeuds voisins dans les messages de construction de la topologie. De plus, nous proposons un schéma de files d'attente à priorités multiples où l'influence des types de données dans une vidéo est considérée. Les résultats des simulations montrent que l'utilisation de chemins moins interférents combinée à un régime de multipriorité permet une meilleure qualité vidéo.
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Zeghilet, Houda. "Le routage dans les réseaux de capteurs multimédia." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0196.
Full textAbstract:
Aujourd'hui, la prolifération de matériel peu coûteux tels que les caméras et les microphones capables de capturer du contenu multimédia de façon ubiquitaire a conduit à l'émergence des réseaux de capteurs sans fil multimédia/vidéo (RCSFM /RCSFV). En conséquence, un grand éventail d'applications peuvent être projetées dans de nombreux domaines de la vie de tous les jours. Par rapport aux réseaux de capteurs traditionnels (RCSF), les RCSFVs présentent des défis uniques principalement en raison de la grande quantité de données à capturer et à transmettre au-dessus d'un réseau contraint en ressources. Dans ce travail, nous avons d'abord proposé un protocole de routage hiérarchique appelé ELPC (Energy Level Passive Clustering) dont l'objectif principal est d'améliorer la durée de vie du réseau en présence de flux vidéo. Ceci est obtenu grâce à l'équilibrage des charges au moment de la construction de la topologie où le rôle de tête de groupe est alterné entre les noeuds candidats en fonction de leur niveau d'énergie. La deuxième contribution consiste en un protocole de routage multichemin qui prend les interférences inter-chemin en considération. Au lieu de supprimer complètement les interférences, notre protocole de routage multichemin tente de les minimiser en se basant sur l'ajout d'informations supplémentaires sur les noeuds voisins dans les messages de construction de la topologie. De plus, nous proposons un schéma de files d'attente à priorités multiples où l'influence des types de données. Les résultats des simulations montrent que l'utilisation de chemins moins interférents combinée à un régime de multipriorité permet une meilleure qualité vidéoNowadays, the proliferation of inexpensive hardware such as CMOS cameras and microphones that are able to ubiquitously capture multimedia content has led to the emergence of wireless multimedia/video sensor networks (WMSN/WVSN). As a consequence, a wide spectrum of applications can be projected in many areas and everyday life. Compared to traditional WSNs, WVSNs introduce unique challenges due mainly to the big amount of data to be captured and transmitted over a constrained network. In this work, we first propose a cluster-based (hierarchical) routing protocol called ELPC (Energy Level Passive Clustering) where the main objective is to enhance the network lifetime while handling video applications. This is achieved thanks to a load balancing feature where the role of clusterheads is alternated among candidate nodes depending on their energy level. The second contribution consists in a multipath routing protocol with interference awareness. Instead of completely suppressing interferences, our multipath routing protocol tries to minimize them through a simple algorithm without extra overhead. Multiple paths are built at once while minimizing their inter-path interferences thanks to some additional information on neighboring nodes piggybacked on the route request messages. In addition to interference awareness, we propose a multiqueue multipriority scheme where the influence of data type in a video is considered. Simulation results show that using less interfering paths combined to a multiqueue multipriority scheme allows for better video quality
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Bramas, Quentin. "Réseaux de capteurs sans fil efficaces en énergie." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066309/document.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sans fil sont constitués de noeuds capteurs, capables de récolter des données, de les analyser et de les transmettre. Ces réseaux ont plusieurs applications, en fonction de la zone où ils sont déployés. Application militaire ou de sauvetage dans des zones pouvant être inaccessibles aux humains ; application sanitaire avec des capteurs déployés sur et dans le corps humain ; application de surveillance avec des capteurs sur les voitures d'un ville, ou les arbres d'une forêt. Les noeuds sont autonomes en énergie et il est primordial d'assurer leur longévité sans retarder la récolte des données. La tache principale réalisée par les réseaux de capteurs sans fils consiste à effectuer des mesures et à envoyer ces données jusqu'à un noeud coordinateur. Cette tache d'agrégation est effectuée régulièrement, ce qui en fait la plus consommatrice d'énergie. L'étude approfondie de la consommation d'énergie des capteurs, qui au centre de ma thèse, peut se traduire de différentes manières. Premièrement, nous avons étudié la complexité du problème de l'agrégation de données en utilisant un modèle simplifié pour représenter un réseau de capteurs sans fils. Secondement, nous nous sommes concentrés sur l'estimation de cette durée de vie. Nous présentons WiSeBat, un modèle de batterie et de consommation d'énergie optimisé pour les réseaux de capteurs, implémenté dans le simulateur WSNET. Après validation, nous l'utilisons pour comparer les performances des algorithmes de broadcast efficaces en énergieA wireless sensor network is an ad-hoc network connecting small devices equipped with sensors. Such networks are self-organized and independent of any infrastructure. The deployment of a WSN is possible in areas inaccessible to humans, or for applications with a long lifetime requirement. Indeed, devices in a wireless sensor network are usually battery-powered, tolerate failure, and may use their own communication protocols, allowing them to optimize the energy consumption. The main application of WSNs it to sense the environment at different locations and aggregate all the data to a specific node that logs it and can send alerts if necessary. This task of data aggregation is performed regularly, making it the most energy consuming. As reducing the energy consumed by sensor is the leading challenge to ensure sustainable applications, we tackle in this thesis the problem of aggregating efficiently the data of the network. Then, we study lifetime evaluation techniques and apply it to benchmark existing energy-centric protocols
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Bramas, Quentin. "Réseaux de capteurs sans fil efficaces en énergie." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066309.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sans fil sont constitués de noeuds capteurs, capables de récolter des données, de les analyser et de les transmettre. Ces réseaux ont plusieurs applications, en fonction de la zone où ils sont déployés. Application militaire ou de sauvetage dans des zones pouvant être inaccessibles aux humains ; application sanitaire avec des capteurs déployés sur et dans le corps humain ; application de surveillance avec des capteurs sur les voitures d'un ville, ou les arbres d'une forêt. Les noeuds sont autonomes en énergie et il est primordial d'assurer leur longévité sans retarder la récolte des données. La tache principale réalisée par les réseaux de capteurs sans fils consiste à effectuer des mesures et à envoyer ces données jusqu'à un noeud coordinateur. Cette tache d'agrégation est effectuée régulièrement, ce qui en fait la plus consommatrice d'énergie. L'étude approfondie de la consommation d'énergie des capteurs, qui au centre de ma thèse, peut se traduire de différentes manières. Premièrement, nous avons étudié la complexité du problème de l'agrégation de données en utilisant un modèle simplifié pour représenter un réseau de capteurs sans fils. Secondement, nous nous sommes concentrés sur l'estimation de cette durée de vie. Nous présentons WiSeBat, un modèle de batterie et de consommation d'énergie optimisé pour les réseaux de capteurs, implémenté dans le simulateur WSNET. Après validation, nous l'utilisons pour comparer les performances des algorithmes de broadcast efficaces en énergieA wireless sensor network is an ad-hoc network connecting small devices equipped with sensors. Such networks are self-organized and independent of any infrastructure. The deployment of a WSN is possible in areas inaccessible to humans, or for applications with a long lifetime requirement. Indeed, devices in a wireless sensor network are usually battery-powered, tolerate failure, and may use their own communication protocols, allowing them to optimize the energy consumption. The main application of WSNs it to sense the environment at different locations and aggregate all the data to a specific node that logs it and can send alerts if necessary. This task of data aggregation is performed regularly, making it the most energy consuming. As reducing the energy consumed by sensor is the leading challenge to ensure sustainable applications, we tackle in this thesis the problem of aggregating efficiently the data of the network. Then, we study lifetime evaluation techniques and apply it to benchmark existing energy-centric protocols
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Mameri, Djelloul. "L'indépendant faiblement connexe : études algorithmiques et polyédrales." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2014. http://www.theses.fr/2014CLF22513/document.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous nous intéressons à une topologie pour les réseaux de capteurs sans fil. Un réseau de capteurs sans fil peut être modélisé comme un graphe non orienté G = (V,E). Chaque sommet de V représente un capteur et une arête e = {u, v} dans E indique une transmission directe possible entre deux capteurs u et v. Contrairement aux dispositifs filaires, les capteurs sans fil ne sont pas a priori agencé en réseau. Une topologie doit être créée en sélectionnant des noeuds "dominants" qui vont gérer les transmissions. Les architectures qui ont été examinées dans la littérature reposent essentiellement sur les ensembles dominants connexes et les ensembles dominants faiblement connexes. Cette étude est consacrée aux ensembles indépendants faiblement connexes. Un indépendant S ⊂ V est dit faiblement connexe si le graphe GS = (V, [S, V \S]) est connexe, où [S, V \S] est l’ensemble des arêtes e = {u, v} de E avec u ∈ S et v ∈ V \S. Une topologie basée sur les ensembles faiblement connexes permet de partitionner l’ensemble des capteurs en trois groupes, les esclaves, les maîtres et les intermédiaires. Les premiers effectuent les mesures, les seconds rassemblent les données collectées et les troisièmes assurent les communications inter-groupes. Nous donnons d’abord quelques propriétés de cette structure combinatoire lorsque le graphe non orienté G est connexe. Puis nous proposons des résultats de complexité pour le problème de la recherche de l’indépendant faiblement connexe de cardinalité minimale (MWCISP). Nous décrivons également un algorithme d’énumération exact de complexité O∗(1.4655|V |) pour le MWCISP. Des tests numériques de cette procédure exacte sont présentés. Nous formulons ensuite le MWCISP comme un programme linéaire en nombres entiers. Le polytope associé aux solutions de ce problème est complètement caractérisé lorsque G est un cycle impair. Nous étudions des opérations de composition de graphes et leurs conséquences polyédrales. Nous introduisons des inégalités valides notamment les contraintes dites de multibord. Par la suite, nous développons un algorithme de coupes et branchement sous CPLEX pour résoudre ce problème en utilisant des heuristiques pour la séparation de nos familles de contraintes. Des résultats expérimentaux de ce programme sont exposésIn this work, we focus on a topology for Wireless Sensor Networks (WSN). A wireless sensor network can be modeled as an undirected graph G = (V,E). Each vertex of V represents a sensor and an edge e = {u, v} in E implies a direct transmission between the two sensors u and v. Unlike wired devices, wireless sensors are not a priori arranged in a network. Topology should be made by selecting some sensor as dominators nodes who manage transmissions. Architectures that have been studied in the literature are mainly based on connected dominating sets and weakly connected dominating sets.This study is devoted to weakly connected independent sets. An independent set S ⊂ V is said Weakly Connected if the graph GS = (V, [S, V \S]) is connected, where [S, V \S] is the set of edges with exactly one end in S. A sensor network topology based on weakly connected sets is partition into three groups, slaves, masters and bridges. The first performs the measurements, the second gathers the collected data and the later provides the inter-group communications. We first give some properties of this combinatorial structure when the undirected graph G is connected. Then we provide complexity results for the problem of finding the minimum weakly connected independent set problem (MWCISP). We also describe an exact enumeration algorithm of complexity O∗(1.4655|V |) (for the (MWCISP)). Numerical tests of this exact procedure are also presented. We then present an integer programming formulation for the minimum weakly connected independent set problem and discuss its associated polytope. Some classical graph operations are also used for defining new polyhedra from pieces. We give valid inequalities and describe heuristical separation algorithms for them. Finally, we develop a branch-and-cut algorithm and test it on two classes of graphs
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Chaïb, Sabah. "Univers sociaux des commerçants indépendants d'origine algérienne : contribution à l'analyse d'un groupe social, entre hétérogénéité et exemplarité." Paris, Institut d'études politiques, 2010. http://www.theses.fr/2010IEPP0041.
Full textAbstract:
Notre thèse qui a pour sujet les commerçants d’origine algérienne à Paris et en région parisienne, a exploré les facettes multiples de cette catégorie sociale, encore peu étudiée, dans le temps présent et dans l’histoire. Réunir des problématiques, des domaines d’études et des terrains d’enquête le plus souvent étudiés et exposés séparément a inspiré notre démarche afin d’approcher au plus près la réalité des commerçants algériens. Cette démarche s’organise autour de trois caractéristiques : la variation et le changement d’échelles dans l’espace et dans le temps du fait de la diversité des terrains abordés, l’articulation entre les différents terrains abordés par l’agencement des échelles d’analyse (macro, méso, micro) et la confrontation entre terrains d’enquête. La figure tutélaire du commerçant autochtone règne en maître : la stabilité et l’homogénéité conférée aux univers sociaux des commerçants autochtones témoignent de la cristallisation de ces univers dans l’imaginaire social. Et le filtre sélectif érigé autour du monde de la boutique « autochtone », propice à la vision d’un monde de l’antériorité, du déjà-là, du légitime, rend problématique dans ce contexte, l’identification des univers sociaux des commerçants étrangers. La thèse vise à restituer les univers sociaux des commerçants algériens, lesquels sont articulés autour de trois dimensions à savoir, l’espace saisi à travers le milieu urbain, la profondeur historique et les milieux sociaux et familiauxOur thesis deals with Algerian shopkeepers based in Paris and its vicinity, and explores the multiples facets of this social group, which until now has not been much scrutinized, today as well as throughout recent history. Bringing together issues, areas of research and investigation, often studied and presented separately, has led to our approach to be as close as possible to the reality of this social group. Dominant representations and selective filters set up around the “native” shopkeepers, give the impression of an anterior and legitimate world, opposed to the foreign shopkeepers. This thesis looks to describe a social view of Algerian shopkeepers, examined through different dimensions (urban environment, historical background, as well as social and family context) and to contribute to the shopkeepers issue
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Mabrouki, Issam. "Marches aléatoires dans les réseaux de capteurs sans-fil." Télécom Bretagne, 2008. http://www.theses.fr/2008TELB0081.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sans-fil sont constitués d'un grand nombre de nœuds assujettis à de sévères contraintes en termes d'énergie, de capacité de traitement et de communication. Dans ce contexte, afin de réduire la complexité, un des défis majeurs rencontrés dans ce type de réseaux est le calcul des routes et la mise en œuvre de schémas de routage efficaces tout en minimisant la quantité d'information utilisée sur l'état du système. Face à ces contraintes, les protocoles de routage traditionnels ne sont plus adéquats vue leur forte consommation d'énergie ainsi que leur complexité. Un nouveau paradigme de routage est alors nécessaire où la conservation d'énergie, et par conséquent la prolongation de la durée de vie du réseau, sont les facteurs clés dans le choix de nouvelles solutions de routage. De nombreux travaux ont proposé des techniques de routage aléatoires tirant profit du très grand nombre de nœuds capteurs ainsi que de leur forte densité. Ces techniques, basées sur la théorie de la marche aléatoire, considèrent le problème de routage comme étant un déplacement aléatoire d'un paquet de données d'un nœud à un autre. La décision de routage est alors localement prise sans maintien préalable d'information de routage ni contrôle de topologie. Ce qui permettrait de limiter la complexité du protocole de routage, de réduire la quantité d'information de contrôle requise et de résister aux pannes. Cependant, l'évaluation et l'analyse de performance de ces techniques sont effectuées le plus souvent d'une manière qualitative ou grâce à des simulations. A l'inverse, ce travail a pour objectif la mise en œuvre de méthodes analytiques exploitant les outils théoriques puissants déjà développés en physiques statistiques. Différents modèles de routage utilisés pour la collecte de données dans les réseaux de capteurs sans-fil ont été alors définis. Pour chaque modèle, nous avons calculé analytiquement les principaux métriques de performance en fonction des diffèrent paramètres du modèle. Dans certains cas, nous avons aussi réalisé des simulations pour valider les résultats analytiques.
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Ramassamy, Cédric. "Analyse des protocoles des réseaux de capteurs sans-fil." Thesis, Antilles-Guyane, 2012. http://www.theses.fr/2012AGUY0586/document.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs constituent un axe de recherche très fertile ces dernières années. Cette technique se développe dans différents domaines comme l'environnement, l'industrie, le commerce, la médecine, l'armée, etc. Les réseaux de capteurs sont difficiles à concevoir parce qu'ils sont fortement contraints en énergie et que tous les éléments ont potentiellement une influence sur la durée de vie du système. Nous proposons un outil permettant l'aide au bon paramétrage et aux choix de paramètres optimaux pour la stabilité des applications.Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à deux problématiques : une classification des paramètres pour un outil d'aide à la décision pour la configuration d'un réseau de capteurs et la seconde, un outil de test de conformité du système dans un environnement réel. Le document est divisé en deux parties où la première partie est un état de l'art de différents protocoles existants et la deuxième partie décrit notre contribution dans ces deux problématiques.Dans la première contribution, nous avons analysé l'impact de la couverture radio puis de la topologie sur les performances d'un réseau de capteurs. Nous étudions le taux de perte et le niveau d'énergie pour en déduire la stabilité d'une application. Puis nous avons proposé une étude menant à une classification pour notre outil d'aide à la décision. Notre classification est basée sur une étude de divers paramètres de la couche MAC, physique, protocole de routage, nombre de nœuds et type d'application.Dans la deuxième contribution, nous nous sommes focalisés sur une approche pragmatique permettant de tester la conformité d'un réseau de capteurs dans un environnement réel. Pour tester la conformité dans un environnement réel, nous proposons une architecture d'exécution de test sur un réseau de capteurs réel. Ceci dans un but d'assurer un niveau correct de conformité et la stabilité de celui-ci durant son fonctionnementWireless sensor networks is one of the hotest research topic in the last few years. This technology can be applied for different fields such as environment, industry, trading, medicine, military etc. Wireless sensor networks are hard to conceive because they require a lot of energy and because each of its component may have an influence on the lifetime of the whole system. What we suggest is a tool allowing to choose the correct and optimal parameters for the reliability of the applications.In this thesis, we focused on two major problems : firstly, a classification of the parameters for a tool allowing to make decisions about the configuration of a wireless sensors network, and secondly, a tool testing the compliance of the system with a real environment. The document is divided into two parts : the first part states the different protocols that exist, and the second part describes our contributions to those topics.In the first contribution, we analyzed how influential the radio cover and the network topology are on the network performances. Then, we deduced from the study of the loss rate and of the level of energy, the reliability of the application. Next, we suggested a study leading to a classification for our decision making tool. For this classification, we studied various parameters related to the MAC layer, the Physical layer, the network layer, the application layer the number of nodes involved in the network.In the second contribution, we adopted a pragmatic approach so we could test the conformity of a wireless sensors network in a real environment. In order to test its conformity in a real environment, we suggested a structured test execution on a real wireless sensor network. This task has been suggested in order to check the conformance level of the network while it was working
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Du, Wan. "Modélisation et simulation de réseaux de capteurs sans fil." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00690466.
Full textAbstract:
Cette thèse traite de la modélisation et la simulation de réseaux de capteurs sans fil afin de fournir des estimations précises de consommations d'énergie. Un cadre de conception et de simulation base sur SystemC au niveau système est proposé, nommé IDEA1. Elle permet l'exploration de l'espace de conception de réseaux de capteurs à un stade amont. Les résultats de simulation comprennent le taux de livraison de paquets, la latence de transmission et les consommations d'énergie. Sur un banc d'essai comportant 9 nœuds, la différence moyen entre les IDEA1 simulations et les mesures expérimentales est 4.6 %. Les performances d'IDEA1 sont comparées avec un autre simulateur largement utilisé, NS-2. Avec la co-simulation matérielle et logicielle, IDEA1 peut apporter des modèles plus détaillés de nœuds de capteurs. Pour fournir les résultats de la simulation au même niveau d'abstraction, IDEA1 réalise les simulations deux fois plus vite que NS-2.Enfin, deux études de cas sont accomplies pour valider le flot de conception d'IDEA1. La performance de l'IEEE 802.15.4 est globalement évaluée pour diverses charges de trafic et configurations de paramètres de protocole. Une application de contrôle actif des vibrations est également étudiée. Les simulations d'IDEA1 trouvent le meilleur choix de protocoles de communication.
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Malo, Alexandre. "Chargement dynamique par composants pour réseaux de capteurs adaptables." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/6194.
Full textAbstract:
L'utilisation des réseaux de capteurs sans fil (RCSF) croît dans plusieurs domaines, dont celui des espaces intelligents. Dans un espace intelligent, les RCSF sont utilisés puisque les noeuds qui les composent se dissimulent dans l'environnement et consomment très peu d'énergie. Pour l'installation, la maintenance et la gestion des contextes, il est nécessaire de pouvoir reprogrammer un, noeud sans avoir à le redémarrer. Ce projet de recherche vise l'amélioration de la reprogrammation des RCSF en utilisant l'ingénierie logicielle basée sur les composants (ILBC). En utilisant un cadriciel hybride de composants et un format exécutable allégé, les composants dynamiques deviennent utilisables à moindres coûts. Les résultats obtenus lors de ces travaux ont été publiés dans un article de journal. Les travaux de ce projet se divisent en deux volets. Le premier volet est l'optimisation des cadriciels dynamiques de composants. Le problème est que ces derniers demandent trop de ressources et ne sont pas envisageables pour les RCSF. Afin de diminuer la surcharge en taille de l'utilisation de composants dynamiques, un concept de cadriciel hybride de composants' est proposé. Pour valider ce concept, le cadriciel NodeCom est créé et requiert aussi peu de mémoire que Contiki. NodeCom possède un noyau minimal qui est statique alors que les autres composants peuvent être statiques ou dynamiques. Le deuxième volet est l'optimisation de la reprogrammation adaptée aux RCSF avec l'ILBC. C'est en compressant. le format de fichiers exécutable qui contint les composants que la reprogrammation est optimisée. Le chargement dynamique utilisé est accéléré et la consommation énergétique du transfert de composants est diminuée. C'est le format ELF qui est modifié pour partager les composants dynamiques. Pour réduire sa taille, plusieurs sections et symboles peuvent être supprimés en raison des contraintes imposées par l'utilisation de l'ILBC. Puisque les RCSF utilisent majoritairement des microcontrôleurs 8 bits ou 16 bits, les métadonnées 32 bits du format ELF sont converties. La résultante de ces modifications est le format de composants ComELF qui permet d'obtenir des compressions de près de 50 %. À ce format, une description des composants est finalement ajoutée pour permettre une gestion automatique du chargement dynamique.
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Makhoul, Abdallah. "Réseaux de capteurs : localisation, couverture et fusion de données." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2025.
Full textAbstract:
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 littératureThis 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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Gouvy, Nicolas. "Routage géographique dans les réseaux de capteurs et d’actionneurs." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10185/document.
Full textAbstract:
Cette thèse se positionne dans le contexte des réseaux sans fil multi-sauts (réseaux de capteurs/actionneurs/robots mobiles). Ces réseaux sont composés d’entités indépendantes à la puissance limitée et fonctionnant sur batteries qui communiquent exclusivement par voie radio. Pour pouvoir relayer les messages d’un robot à une station de base, on utilise des protocoles dits « de routage» qui ont en charge de déterminer quel robot doit relayer le message. Nous nous sommes basés sur le protocole CoMNet, qui adapte la topologie du réseau à son trafic lors du routage afin d’économiser de l’énergie en déplaçant les robots. Mais modifier la topologie c'est aussi modifier les possibilités de routage. Nous proposons donc MobileR (Mobile Recursivity) qui choisit le prochain noeud en ayant anticipé par le calcul les conséquences de tous les changements de topologie possibles. Un autre problème vient du fait qu’il y a souvent plusieurs nœuds qui détectent un même événement et vont émettre des messages à router vers la station de base. Ces messages vont finir par se croiser, et le nœud de croisement va sans cesse être relocalisé sur chacun des chemins. Le protocole PAMAL (PAth Merging ALgorithm) détecte ces intersections : il va provoquer une fusion des chemins de routage en amont du nœud de croisement et une agrégation de paquets en aval. Enfin, le protocole GRR (Greedy Routing Recovery) propose un mécanisme de récupération pour augmenter le taux de délivrance des messages dans les réseaux de capteurs/actionneurs avec obstacle(s). En effet, les protocoles de routage actuels échouent face à un obstacle. GRR va permettre de contourner l’obstacle en relocalisant des nœuds tout autourThis thesis is about wireless multi-hop networks such as sensor/actuator networks and actuator networks. Those networks are composed of independent entities which have limited computing and memory capabilities and are battery powered. They communicate through the radio medium and do not require any static infrastructure. In order to relay messages between actuators up to the base station, we use what is called "routing protocols". My works rely on CoMNet, the first geographic routing protocol which aims to adapt the network topology to the routed traffic in order to save energy. Nevertheless, CoMNet does not consider the consequences of those relocations more than in a one-hop way. We proposed MobileR (Mobile Recursivity), which anticipates the routing in a multi-hop manner through computations over its one-hop neighbors. Hence it can select the “best” next forwarding node according to its knowledge. Another important topic is that events are likely to be detected by multiple sensors and all of them transmit message toward the destination. But those messages are likely to cross over an intersection node. This crossing provokes useless oscillation for it and premature node death. The PAMAL (PAth Merging ALgorithm) routing algorithm detects those routing path crossing and provokes a path merging upstream and uses a packet aggregation downstream. Finally, the Greedy Routing Recovery (GRR) protocol takes controlled mobility into account in order to increase delivery rate on topology with holes or obstacles. GRR includes a dedicated relocation pattern which will make it circumvent routing holes and create a routing path
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Makkaoui, Leila. "Compression d'images dans les réseaux de capteurs sans fil." Phd thesis, Université de Lorraine, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00795503.
Full textAbstract:
Cette thèse forme une contribution au problème de la conservation de l'énergie dans le cas particulier des réseaux de capteurs d'images, où une partie voire tous les nœuds du réseau sont équipés d'une petite caméra à technologie CMOS. Les images engagent des volumes de données très largement supérieurs aux mesures scalaires classiques telles que la température, et donc des dépenses énergétiques plus élevées. L'émetteur radio étant l'un des composants les plus gourmands en énergie, il est évident que la compression de l'image à la source peut réduire significativement l'énergie dépensée pour la transmission de l'image, tant au niveau du nœud caméra que des nœuds formant le chemin jusqu'au point de collecte. Toutefois, les méthodes de compression bien connues (JPEG, JPEG2000, SPIHT) sont mal adaptées à la limitation des ressources de calcul et de mémoire caractéristiques des nœuds-capteurs. Sur certaines plateformes matérielles, ces algorithmes ont même un coût énergétique supérieur au gain qu'ils amènent sur la transmission. Autrement dit, le nœud caméra épuise plus vite sa batterie en envoyant des images compressées que des images non compressées. La complexité de l'algorithme de compression est donc un critère de performance aussi important que le rapport débit-distorsion. Les contributions contenues dans ce mémoire de thèses sont triples : - Tout d'abord, nous avons proposé un algorithme de compression basé sur la transformée en cosinus discrète (DCT 8 points) de complexité réduite, combinant la méthode de DCT rapide la plus efficace de la littérature (DCT de Cordic-Loeffler) à une exécution réduite aux coefficients délimités par une zone carrée de taille k<8, les plus importants dans la reconstruction visuelle. Avec cette approche zonale, le nombre de coefficients à calculer, mais aussi à quantifier et encoder par bloc de 8x8 pixels est réduit à k^2 au lieu de 64, ce qui diminue mécaniquement le coût de la compression. - Nous avons ensuite étudié l'impact de k, donc du nombre de coefficients sélectionnés, sur la qualité de l'image finale. L'étude a été réalisée avec un jeu d'une soixantaine d'images de référence et la qualité des images était évaluée en utilisant plusieurs métriques, le PSNR, le PSNR-HVS et le MMSIM. Les résultats ont servi à identifier, pour un débit donné, la valeur limite de k qu'on peut choisir (statistiquement) sans dégradation perceptible de la qualité, et par conséquent les limites posées sur la réduction de la consommation d'énergie à débit et qualité constants. - Enfin, nous donnons les résultats de performances obtenus par des expérimentations sur une plateforme réelle composée d'un nœud Mica2 et d'une caméra Cyclops afin de démontrer la validité de nos propositions. Dans un scénario considérant des images de 128x128 pixels encodées à 0,5 bpp par exemple, la dépense d'énergie du nœud caméra (incluant compression et transmission) est divisée par 6 comparée au cas sans compression, et par 2 comparée au cas de l'algorithme JPEG standard.
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Makkaoui, Leila. "Compression d'images dans les réseaux de capteurs sans fil." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0416.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sans fil d'images sont utilisés aujourd'hui dans de nombreuses applications qui diffèrent par leurs objectifs et leurs contraintes individuelles. Toutefois, le dénominateur commun de toutes les applications de réseaux de capteurs reste la vulnérabilité des noeuds-capteurs en raison de leurs ressources matérielles limitées dont la plus contraignante est l'énergie. En effet, les technologies sans fil disponibles dans ce type de réseaux sont généralement à faible portée, et les ressources matérielles (CPU, batterie) sont également de faible puissance. Il faut donc répondre à un double objectif : l'efficacité d'une solution tout en offrant une bonne qualité d'image à la réception. La contribution de cette thèse porte principalement sur l'étude des méthodes de traitement et de compression d'images au noeud-caméra, nous avons proposé une nouvelle méthode de compression d'images qui permet d'améliorer l'efficacité énergétique des réseaux de capteurs sans fil. Des expérimentations sur une plate-forme réelle de réseau de capteurs d'images ont été réalisées afin de démontrer la validité de nos propositions, en mesurant des aspects telles que la quantité de mémoire requise pour l'implantation logicielle de nos algorithmes, leur consommation d'énergie et leur temps d'exécution. Nous présentons aussi, les résultats de synthèse de la chaine de compression proposée sur des systèmes à puce FPGA et ASICThe increasing development of Wireless Camera Sensor Networks today allows a wide variety of applications with different objectives and constraints. However, the common problem of all the applications of sensor networks remains the vulnerability of sensors nodes because of their limitation in material resources, the most restricting being energy. Indeed, the available wireless technologies in this type of networks are usually a low-power, short-range wireless technology and low power hardware resources (CPU, battery). So we should meet a twofold objective: an efficient solution while delivering outstanding image quality on reception. This thesis concentrates mainly on the study and evaluation of compression methods dedicated to transmission over wireless camera sensor networks. We have suggested a new image compression method which decreases the energy consumption of sensors and thus maintains a long network lifetime. We evaluate its hardware implementation using experiments on real camera sensor platforms in order to show the validity of our propositions, by measuring aspects such as the quantity of memory required for the implantation program of our algorithms, the energy consumption and the execution time. We then focus on the study of the hardware features of our proposed method of synthesis of the compression circuit when implemented on a FPGA and ASIC chip prototype
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Leone, Rémy. "Passerelle intelligente pour réseaux de capteurs sans fil contraints." Thesis, Paris, ENST, 2016. http://www.theses.fr/2016ENST0038/document.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sans fil (aussi appelés LLNs en anglais) sont des réseaux contraints composés de nœuds ayant de faibles ressources (mémoire, CPU, batterie). Ils sont de nature très hétérogène et utilisés dans des contextes variés comme la domotique ou les villes intelligentes. Pour se connecter nativement à l’Internet, un LLN utilise une passerelle, qui a une vue précise du trafic transitant entre Internet et le LLN du fait de sa position. Le but de cette thèse est d’exposer comment des fonctionnalités peuvent être ajoutées à une passerelle d’un LLN dans le but d’optimiser l’utilisation des ressources limitées des nœuds contraints et d’améliorer la connaissance de leur état de fonctionnement. La première contribution est un estimateur non intrusif utilisant le trafic passant par la passerelle pour inférer l’utilisation de la radio des nœuds contraints. La seconde contribution adapte la durée de vie d’informations mises en cache (afin d’utiliser les ressources en cache au lieu de solliciter le réseau) en fonction du compromis entre le coût et l’efficacité. Enfin, la troisième contribution est Makesense, un framework permettant de documenter, d’exécuter et d’analyser une expérience pour réseaux de capteurs sans fil de façon reproductible à partir d’une description uniqueLow-Power and Lossy Network (LLN)s are constrained networks composed by nodes with little resources (memory, CPU, battery). Those networks are typically used to provide real-time measurement of their environment in various contexts such as home automation or smart cities. LLNs connect to other networks by using a gateway that can host various enhancing features due to its key location between constrained and unconstrained devices. This thesis shows three contributions aiming to improve the reliability and performance of a LLN by using its gateway. The first contribution introduce a non-intrusive estimator of a node radio usage by observing its network traffic passing through the gateway. The second contribution offers to determine the validity time of an information within a cache placed at the gateway to reduce the load on LLNs nodes by doing a trade-off between energy cost and efficiency. Finally, we present Makesense, an open source framework for reproducible experiments that can document, execute and analyze a complete LLN experiment on simulation or real nodes from a unique description
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Leone, Rémy. "Passerelle intelligente pour réseaux de capteurs sans fil contraints." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2016. http://www.theses.fr/2016ENST0038.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sans fil (aussi appelés LLNs en anglais) sont des réseaux contraints composés de nœuds ayant de faibles ressources (mémoire, CPU, batterie). Ils sont de nature très hétérogène et utilisés dans des contextes variés comme la domotique ou les villes intelligentes. Pour se connecter nativement à l’Internet, un LLN utilise une passerelle, qui a une vue précise du trafic transitant entre Internet et le LLN du fait de sa position. Le but de cette thèse est d’exposer comment des fonctionnalités peuvent être ajoutées à une passerelle d’un LLN dans le but d’optimiser l’utilisation des ressources limitées des nœuds contraints et d’améliorer la connaissance de leur état de fonctionnement. La première contribution est un estimateur non intrusif utilisant le trafic passant par la passerelle pour inférer l’utilisation de la radio des nœuds contraints. La seconde contribution adapte la durée de vie d’informations mises en cache (afin d’utiliser les ressources en cache au lieu de solliciter le réseau) en fonction du compromis entre le coût et l’efficacité. Enfin, la troisième contribution est Makesense, un framework permettant de documenter, d’exécuter et d’analyser une expérience pour réseaux de capteurs sans fil de façon reproductible à partir d’une description uniqueLow-Power and Lossy Network (LLN)s are constrained networks composed by nodes with little resources (memory, CPU, battery). Those networks are typically used to provide real-time measurement of their environment in various contexts such as home automation or smart cities. LLNs connect to other networks by using a gateway that can host various enhancing features due to its key location between constrained and unconstrained devices. This thesis shows three contributions aiming to improve the reliability and performance of a LLN by using its gateway. The first contribution introduce a non-intrusive estimator of a node radio usage by observing its network traffic passing through the gateway. The second contribution offers to determine the validity time of an information within a cache placed at the gateway to reduce the load on LLNs nodes by doing a trade-off between energy cost and efficiency. Finally, we present Makesense, an open source framework for reproducible experiments that can document, execute and analyze a complete LLN experiment on simulation or real nodes from a unique description
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NICOLAS, Charbel. "Sur l'adaptation au contexte des réseaux de capteurs sans fil." Phd thesis, Institut National des Télécommunications, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00762223.
Full textAbstract:
Mobiles, pouvant changer d'environnements au cours du temps, et de milieu pour la transmission des données et de forme de topologie, les capteurs doivent s'adapter au contexte où ils se trouvent afin d'optimiser les mécanismes qu'ils mettent en œuvre. Dans la première partie, nous proposons un mécanisme pour adapter l'architecture d'un réseau de capteurs dynamiquement en fonction du contexte et comprenant la détection dynamique d'un changement de contexte, la détection dynamique du nouveau, l'adaptation dynamique au niveau des trois couches responsables de la gestion des liens de communication en conséquence, le tout sous contrainte de consommation d'énergie. Le travail mené dans cette première partie a d'emblée posé la question de la détection du contexte. C'est une question assez difficile car elle est mal définie. L'objet de la deuxième partie est d'aborder la reconnaissance à la volée de la technologie utilisée par les réseaux émettant du trafic concurrent au réseau de capteurs. Le mécanisme proposé, FIM, identifie la cause d'interférences à partir de modèles d'erreurs observées dans les paquets de données. La détection du contexte permet aux nœuds du réseau de capteurs d'obtenir des informations sur l'environnement. Certains nœuds doivent avoir une connaissance plus fiable de l'environnement que d'autres. Comment récupérer l'information de nœuds voisins, sélectionner ceux de qui on la récupère et ne garder que ce qui nous semble sûr et utile sont les questions qui sont abordées dans la troisième partie. Nous proposons un mécanisme qui permet de décider dynamiquement si des mécanismes de docition doivent être utilisés ou pas
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Corbellini, Giorgio. "MAC adaptatif pour les réseaux de capteurs sans fil hétérogènes." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00771767.
Full textAbstract:
Ce mémoire de thèse s'intéresse aux réseaux hétérogènes de capteurs sans fil (Wireless Sensor Networks - WSNs) constitués par une multitude de dispositifs de détection qui coexistent malgré leurs caractéristiques différentes. Contrairement aux réseaux homogènes de capteurs, chaque capteur d'un réseau hétérogène est capable de détecter et mesurer différents phénomènes physiques (température, pression, humidité) et générer ainsi un trafic avec des caractéristiques spécifiques, différentes d'un capteur à l'autre.En effet, selon l'application visée, le déploiement initial des nœuds peut être aléatoire, résultant en une répartition non-homogène des nœuds dans l'environnement. Autres facteurs comme l'extinction d'un nœud suite à l'épuisement de sa batterie ou à une faute générique peuvent impacter l'hétérogénéité de la répartition des nœuds. Tous ces phénomènes peuvent être perçus comme une source supplémentaire d'hétérogénéité dans les réseaux de capteurs sans fil. Puisque les facteurs d'hétérogénéité peuvent évoluer tant au cours du temps que dans l'espace, il est indispensable de concevoir des mécanismes adaptatifs pour les réseaux hétérogènes de capteurs afin de réagir et de s'adapter à la dynamique du réseau. De tels mécanismes adaptatifs sont toutefois difficiles à mettre en place. L'objectif majeur de cette thèse est d'étudier les problèmes liés à l'hétérogénéité dans les réseaux de capteurs sans fil afin de concevoir des méthodes de contrôle de l'accès au canal (Medium Access Control - MAC) qui s'adaptent à la dynamique de l'hétérogénéité tout en étant économe d'un point de vue énergétique. Deux sources d'hétérogénéité sont envisagées.Dans un premier temps, nous considérons les problématiques liées aux sources dans trafics multiples chacune dotée de caractéristiques et contraintes spécifiques. Pour pallier ce problème, un protocole MAC adaptatif basé sur une approche asynchrone est proposé ; il consiste en une méthode MAC de préservation de l'énergie, couplée à l'utilisation d'un instant de rendez-vous pour la transmission des données. Le protocole proposé, LA-MAC pour Low-Latency MAC, permet de garantir de façon efficace le transport de messages au travers d'un réseau multi-sauts grâce à la transmission d'agrégats de données (bursts). De vastes campagnes de simulations numériques corroborent la supériorité de LA-MAC en termes de latence, de taux de paquets correctement délivrés et de consommation énergétique par rapport à d'autres protocoles présentés dans l'état de l'art.Dans un second temps, nous étudions des réseaux dynamiques de capteurs sans fil, dont la densité de nœuds varie en temps et en espace. Cette densité des nœuds dans le réseau peut se définir comme étant le nombre de dispositifs avec des données à émettre par mètre carré. En effet, de brusques augmentations de la densité résultent en un accroissement du taux de paquets perdus en raison d'une hausse de la probabilité de collision des trames. En outre, une baisse de la densité des nœuds peut causer un gaspillage énergétique dû à une écoute oisive. Dans ce mémoire, nous traitons des réseaux dynamiques de capteurs sans fils dans lesquels les nœuds et les liens radio entre ces nœuds peuvent apparaître ou disparaître au cours du temps en raison de l'épuisement de leurs batterie, ou de toute autre opération d'administration du réseau, comme par exemple le déploiement de nœuds additionnels. Le travail présenté démontre qu'il est possible de fournir un support à la qualité de service (QoS) dans les réseaux dynamiques grâce à une méthode MAC adaptative et consciente de la densité, baptisée DA-MAC pour Density Aware MAC. Avec DA-MAC, les nœuds s'appuient sur la valeur de la densité locale et adaptent périodiquement les paramètres locaux qui régissent le protocole afin d'accéder au canal sans collision. L'efficacité du protocole proposé est présentée en comparaison d'autres protocoles de l'état de l'art dans de vastes campagnes de simulations numériques.
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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.
Full textAbstract:
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 civilFor 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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Bouabdallah, Fatma. "Optimisation de la consommation d'énergie dans les réseaux de capteurs." Rennes 1, 2008. ftp://ftp.irisa.fr/techreports/theses/2008/bouabdallah.pdf.
Full textAbstract:
Maximiser la durée de vie d’un réseau de capteurs sans fil (RCSF) est un défi de conception réseau très important. A cet égard, cette thèse s’intéresse au développement de divers mécanismes visant à économiser la consommation d’énergie. Les thèmes de recherche abordés sont : l’exploitation de la corrélation et l’équilibrage de la distribution de charge dans le réseau. A cette fin, nous avons tout d’abord analysé la corrélation spatiale entre les capteurs. Une étude détaillée de la corrélation spatiale nous a permis de concevoir un protocole MAC (SC-MAC) visant à limiter le nombre de capteurs rapporteurs tout en maintenant le niveau de fiabilité voulu. Nous avons après proposé une stratégie d’agrégation efficace et le protocole de routage correspondant qui minimisent la consommation d’énergie tout en assurant des performances de détection importantes. Finalement, nous avons proposé d’équilibrer la consommation d’énergie partout dans le réseau en distribuant le trafic généré par chaque capteur sur des chemins multiples au lieu d’expédier toujours par le même cheminEnergy-efficiency is a critical issue in wireless sensor networks (WSNs) due to the limited capacity of the sensor nodes’ batteries. Consequently, techniques minimizing the energy consumption are required to improve the network lifetime. In this regard, our research directions revolve around two axes: correlation avoidance and load balancing. From a correlation avoidance perspective, we started by proposing a new spatial correlation framework which yields to the development of a Spatial Correlation Medium Access Control (SC-MAC) protocol. Still dealing with correlation avoidance solutions, we proposed next a cooperative routing strategy that profits from the aggregation mechanism in order to curtail the network load. From a load balancing perspective, we proposed balancing the energy consumption throughout the network by sending the traffic generated by each sensor node through multiple paths instead of forwarding always through the same path. We determined then the set of routes to be used by each sensor node and the associated weights that maximize the network lifetime
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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.
Full textAbstract:
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 mesureRecent 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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Nicolas, Charbel. "Sur l'adaptation au contexte des réseaux de capteurs sans fil." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2012. http://www.theses.fr/2012TELE0037/document.
Full textAbstract:
Mobiles, pouvant changer d’environnements au cours du temps, et de milieu pour la transmission des données et de forme de topologie, les capteurs doivent s’adapter au contexte où ils se trouvent afin d’optimiser les mécanismes qu’ils mettent en œuvre. Dans la première partie, nous proposons un mécanisme pour adapter l’architecture d’un réseau de capteurs dynamiquement en fonction du contexte et comprenant la détection dynamique d’un changement de contexte, la détection dynamique du nouveau, l’adaptation dynamique au niveau des trois couches responsables de la gestion des liens de communication en conséquence, le tout sous contrainte de consommation d’énergie. Le travail mené dans cette première partie a d’emblée posé la question de la détection du contexte. C’est une question assez difficile car elle est mal définie. L’objet de la deuxième partie est d’aborder la reconnaissance à la volée de la technologie utilisée par les réseaux émettant du trafic concurrent au réseau de capteurs. Le mécanisme proposé, FIM, identifie la cause d’interférences à partir de modèles d’erreurs observées dans les paquets de données. La détection du contexte permet aux nœuds du réseau de capteurs d’obtenir des informations sur l’environnement. Certains nœuds doivent avoir une connaissance plus fiable de l’environnement que d’autres. Comment récupérer l’information de nœuds voisins, sélectionner ceux de qui on la récupère et ne garder que ce qui nous semble sûr et utile sont les questions qui sont abordées dans la troisième partie. Nous proposons un mécanisme qui permet de décider dynamiquement si des mécanismes de docition doivent être utilisés ou pasBeing mobile, the wireless sensors must adapt to the changing environment. Therefore, in the first part of this thesis we propose a mechanism to adapt the WSN architecture dynamically based on the detected context; this includes the dynamic detection of the topology change, the detection of the new context and consequently the dynamic adaptation of the communication layer. All of these actions are executed under constraints on energy consumption. The work done in this part poses the question of detecting the new context. This is a rather difficult question because it is unclear. The purpose of the second part is to detect on the fly the type of the competitor technology generating a traffic that interferes with the WSN. The proposed mechanism, FIM, identifies the cause of interference from errors model observed in the corrupt data packets. The context detection allows the nodes of the sensor network to obtain information about the environment. Some nodes must have more reliable information on the environment than others. How to retrieve the information? From which neighboring nodes? And what information to keep as safe and useful? Are the questions that are addressed in the third part. We propose a mechanism to dynamically decide if docition mechanisms should be used or not
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Nicolas, Charbel. "Sur l'adaptation au contexte des réseaux de capteurs sans fil." Electronic Thesis or Diss., Evry, Institut national des télécommunications, 2012. http://www.theses.fr/2012TELE0037.
Full textAbstract:
Mobiles, pouvant changer d’environnements au cours du temps, et de milieu pour la transmission des données et de forme de topologie, les capteurs doivent s’adapter au contexte où ils se trouvent afin d’optimiser les mécanismes qu’ils mettent en œuvre. Dans la première partie, nous proposons un mécanisme pour adapter l’architecture d’un réseau de capteurs dynamiquement en fonction du contexte et comprenant la détection dynamique d’un changement de contexte, la détection dynamique du nouveau, l’adaptation dynamique au niveau des trois couches responsables de la gestion des liens de communication en conséquence, le tout sous contrainte de consommation d’énergie. Le travail mené dans cette première partie a d’emblée posé la question de la détection du contexte. C’est une question assez difficile car elle est mal définie. L’objet de la deuxième partie est d’aborder la reconnaissance à la volée de la technologie utilisée par les réseaux émettant du trafic concurrent au réseau de capteurs. Le mécanisme proposé, FIM, identifie la cause d’interférences à partir de modèles d’erreurs observées dans les paquets de données. La détection du contexte permet aux nœuds du réseau de capteurs d’obtenir des informations sur l’environnement. Certains nœuds doivent avoir une connaissance plus fiable de l’environnement que d’autres. Comment récupérer l’information de nœuds voisins, sélectionner ceux de qui on la récupère et ne garder que ce qui nous semble sûr et utile sont les questions qui sont abordées dans la troisième partie. Nous proposons un mécanisme qui permet de décider dynamiquement si des mécanismes de docition doivent être utilisés ou pasBeing mobile, the wireless sensors must adapt to the changing environment. Therefore, in the first part of this thesis we propose a mechanism to adapt the WSN architecture dynamically based on the detected context; this includes the dynamic detection of the topology change, the detection of the new context and consequently the dynamic adaptation of the communication layer. All of these actions are executed under constraints on energy consumption. The work done in this part poses the question of detecting the new context. This is a rather difficult question because it is unclear. The purpose of the second part is to detect on the fly the type of the competitor technology generating a traffic that interferes with the WSN. The proposed mechanism, FIM, identifies the cause of interference from errors model observed in the corrupt data packets. The context detection allows the nodes of the sensor network to obtain information about the environment. Some nodes must have more reliable information on the environment than others. How to retrieve the information? From which neighboring nodes? And what information to keep as safe and useful? Are the questions that are addressed in the third part. We propose a mechanism to dynamically decide if docition mechanisms should be used or not
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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.
Full textAbstract:
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 réseauWe 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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Randrianarisaina, Aina Andriamampianina. "Modélisation de la consommation d'énergie en vue de la conception conjointe (matériel/logiciel) des applications embarquées : application aux réseaux de capteurs sans fil (WSN)." Nantes, 2015. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=104e8d62-82c6-45b8-ae60-aea7ebbe171d.
Full textAbstract:
Dans le domaine des systèmes embarqués, les contraintes sont souvent liées à l’encombrement du dispositif et à l’énergie consommée par celui-ci. Les applications embarquées sont de plus en plus sensibles à la consommation d’énergie. De celle-ci dépend bien sûr l’autonomie de l’application, mais aussi les performances que l’on peut en attendre. Dès lors, la conception sous contraintes de consommation de systèmes embarqués représente un enjeu essentiel, et la prise en compte des contraintes de consommation d’énergie doit intervenir dès les premières étapes de spécification et de conception d’un produit. Les travaux de cette thèse se placent dans le domaine des réseaux de capteurs, pour lesquels il est nécessaire de définir des stratégies innovantes de conception afin de respecter les contraintes d’embarquabilité. Notre objectif est de contribuer à la définition de modèles et de méthodes pour l’aide à la conception des architectures logicielles et matérielles de systèmes embarqués en tenant compte de contraintes de consommation d’énergie. Les modèles proposés serviront à la simulation mais aussi au dimensionnement des architectures des systèmesIn the field of embedded systems, constraints are often related to the size and energy. Embedded applications are becoming more sensitive to energy consumption. In fact, this latter depends on the autonomy of the application, but also its performances. One must take into account the constraints of energy consumption in the early stages of the specification and the design of a product. Therefore, the design of embedded systems constrained consumption is a key issue facing the need to control energy costs. For example, in the field of sensor networks, this aspect is a major constraint for which it is necessary to define innovative design strategies touching on all aspects involved in these systems. Our goal is to contribute to the definition of models and hardware and software architectures design methods of embedded systems, taking into account the constraints of energy consumption. The proposed models will be used for simulation but also to the design of systems architectures
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Bacles, Guillaume. "Architecture et intégration d'un module de type Smart-Dust." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0092.
Full textAbstract:
Nous nous intéressons dans ce travail à des structures couramment appelées « capteurs sans fil » dont la fonction est de capter des informations dans leur environnement et de les transmettre ensuite. Ces structures autonomes sont constituées d’un capteur, d’une partie numérique pour le traitement des données et la gestion de la structure, d’un système de communication et d’une alimentation. Après avoir présenté un état de l’art du domaine, nos travaux se sont focalisés sur l’antenne de ces capteurs. Nous avons d’abord montré qu’il était possible, sous certaines conditions, d’utiliser les antennes de ces capteurs en réseau afin d’orienter le diagramme de rayonnement vers une zone précise. Un concept d’antenne-package est ensuite présenté et développé sur différentes architectures d’antennes. Deux structures présentent des profils intéressants, une étant un réseau d’antennes à elle-seule. Une conclusion propose des perspectives de travail en lien avec les antennes et plus généralement avec la partie communicante des nœudsWe are interested in this work in those structures called "wireless sensors" whose function is to capture information and then trnsmit it. These autonomous structures consist of a sensor, a digital part for data processing and management of the whole structure, a communication system and a power supply. First a state of art is presented and our work then focused on the antenna of these sensors. We showed that is was possible, under certain conditions, to use antennas arrays to guide the radiation pattern towards a specific area. A concept of package-antenna is then introduced and developed on different architectures. Two structures have interesting profiles, one is an antenna array. A conclusion offers perspectives associated with the antennas and more generally with the communicating nodes
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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.
Full textAbstract:
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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Raveneau, Patrice. "Satellites d'observation et réseaux de capteurs autonomes au service de l'environnement." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://oatao.univ-toulouse.fr/11965/1/raveneau.pdf.
Full textAbstract:
La collecte d’informations et leur transmission au travers d’un réseau de communications peut être effectuée par des réseaux de capteurs autonomes ainsi que par des satellites d’observation. L’utilisation conjointe de ces réseaux fournirait des données complémentaires et permettrait à l’Humanité de pérenniser son avenir en comprenant les mécanismes du monde qui l’entoure. Ces dernières années, le secteur spatial a montré une volonté d’unifier et de faciliter la réutilisation des développements réalisés avec la création de filières de plateformes multi-missions ainsi que la définition de protocoles applicables à différents contextes. L’objectif de cette thèse est d’étudier les caractéristiques des différentes technologies d’observation afin d’en exploiter les points communs. À ces fins, nous nous intéressons aux technologies et aux architectures utilisées dans de tels contextes. Nous proposons alors une architecture de réseau répondant aux contraintes des systèmes les plus communément utilisés dans un tel cadre. Les principales contraintes des scénarios d’observation sont liées à la forte intermittence des liens et donc au manque de connexité du réseau. Nous nous orientons donc vers une solution ayant recours au concept de réseaux tolérants au délai. Dans un tel contexte, l’existence d’une route entre la source et la destination n’est pas garantie. C’est pourquoi les protocoles de communication utilisés propagent généralement plusieurs exemplaires d’un même message vers plusieurs entités afin d’augmenter le taux de délivrance. Nous avons souhaité diminuer l’utilisation des ressources du réseau tout en conservant des performances similaires afin d’augmenter l’efficacité du réseau. Après avoir proposé une architecture commune, nous nous sommes focalisés sur les spécificités des différents segments de notre réseau afin de répondre localement à ces problèmes. Pour le segment satellite, nous nous sommes plus spécialement concentrés sur les techniques de gestion de mémoire. Nous considérons un satellite défilant avec une mémoire embarquée limitée, collectant des données en provenance de passerelles. Il s’agit alors de sélectionner les messages les plus urgents quitte à déposer sur une autre passerelle les messages moins contraints. Sur le réseau de capteurs terrestre, nous nous sommes focalisés sur la diminution de l’utilisation des ressources du réseau. Pour cela nous avons utilisé l’historique des rencontres entre les nœuds et analysé l’influence de la quantité de mémoire allouée aux accusés de réception sur les performances du réseau. Nous sommes parvenus à atteindre des performances supérieures aux solutions existantes à moindre frais. Les solutions proposées peuvent être mises en œuvre et appliquées dans différents contextes applicatifs.
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Alghamdi, Bandar. "Etude des méthodes d'ordonnancement sur les réseaux de capteurs sans fil." Thesis, Reims, 2015. http://www.theses.fr/2015REIMS010/document.
Full textAbstract:
Les Wireless Body Area (WBAN) sont une technologie de réseau sans fil basée sur les radio-fréquences qui consiste à interconnecter sur, autour ou dans le corps humain de minuscules dispositifs pouvant effectuer des mesures (capteurs). Ces réseaux sont considérés comme les plus critiques dans les réseaux de capteurs sans fil. Ils sont basés sur des architectures de réseaux auto-organisés. Chacun des capteurs corporels reçoit ou envoie des paquets du ou au coordinateur du réseau. Ce dernier est responsable de l'ordonnancement des tâches pour l'ensemble des noeuds fils. L'ordonnancement dans les WBAN nécessite un mécanisme dynamique et adaptatif pour gérer les cas d'urgence qui peuvent se produire et permet ainsi d'améliorer les paramètres les plus importants comme la qualité de la transmission, le temps de réponse, le débit, le taux de paquets délivres, etc.Dans ces travaux de thèse, nous avons proposé trois techniques d'ordonnancement qui sont : la méthode semi-dynamique; la méthode dynamique et la méthode basée sur la priorité. De plus, une étude sur les plateformes WBAN est présentée. Dans cette étude, nous avons proposé une classification et une évaluation qualitative des plateformes déjà existantes. Nous avons aussi étudier les modèles de mobilité en proposant une architecture permettant de les décrire. Nous avons aussi mis en place une procédure de diagnostique afin de détecter rapidement des maladies épidémiques dangereuses. Par la suite, ces différentes propositions ont été validées en utilisant deux méthodes afin de vérifier leur faisabilité. Ces méthodes sont la simulation avec OPNET et l'implémentation réelle sur des capteurs TelosB et TinyOSThe Wireless Body Area Network (WBAN) is the most critical field when considering Wireless Sensor Networks (WSN). It must be a self-organizing network architecture, meaning that it should be able to efficiently manage all network architecture requirements. The WBAN usually contains at least two or more body sensors. Each body sensor sends packets to or receives packets from the Personal Area Network Coordinator (PANC). The PANC is responsible for scheduling its child nodes' tasks. Scheduling tasks in the WBAN requires a dynamic and an adaptive process in order to handle cases of emergency that can occur with a given patient. To improve the most important parameters of a WBAN, such as quality link, response time, throughput, the duty-cycle, and packet delivery, we propose three scheduling processes: the semi-dynamic, dynamic, and priority-based dynamic scheduling approaches.In this thesis, we propose three task scheduling techniques, Semi-Dynamic Scheduling (SDS), Efficient Dynamic Scheduling (EDS) and High Priority Scheduling (HPS) approaches. Moreover, a comprehensive study has been performed for the WBAN platforms by classifying and evaluating them. We also investigate the mobility model for the WBANs by designing an architecture that describe this model. In addition, we detail a diagnosis procedure by using classification methods in order to solve very sensitive epidemic diseases. Then, our proposals have been validated using two techniques to check out the feasibility of our proposals. These techniques are simulation scenarios using the well-known network simulator OPNET and real implementations over TelosB motes under the TinyOS system
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Chevalier, Ludovic. "Performances de l'optique sans fil pour les réseaux de capteurs corporels." Thesis, Limoges, 2015. http://www.theses.fr/2015LIMO0118/document.
Full textAbstract:
Cette thèse aborde les performances d’un réseau corporel utilisant la technologie optique sans fil, comme alternative aux radiofréquences. L’application visée concerne la télésurveillance de patients mobiles, en milieu hospitalier. Après avoir défini les principales caractéristiques des réseaux corporels radiofréquences, notamment dans le cas de l’ultra large bande, nous présentons les avantages à utiliser la technologie optique sans fil. Nous considérons ensuite cette technologie en infrarouge, avec une méthode de propagation dite diffuse, exploitant les réflexions des rayons optiques dans l’environnement du réseau corporel. Les différentes méthodes de modélisation d’un canal optique diffus sont introduites, et nous utilisons deux types de méthodes pour modéliser le canal entre deux noeuds portés : un modèle classique dit « à une réflexion », permettant d’évaluer rapidement des variations de performances, et une méthode de lancer de rayon pour considérer un grand nombre de réflexions. En utilisant différents scénarios, ainsi que la notion de probabilité de rupture, nous montrons que l’optique diffuse permet de réaliser un lien corporel, pour les débits et la qualité de service requise par une application de télésurveillance médicale, et pour une puissance de transmission très inférieure à la limite imposée par la sécurité oculaire. Finalement, nous étudions les performances théoriques d’un réseau corporel en optique diffuse en termes de probabilité d’erreur, avec une gestion de l’accès multiple réalisé par répartition de codes optiques. Nous concluons qu’un réseau de capteurs corporels en optique diffuse est théoriquement réalisable, pour une application médicale de surveillance de patients mobiles dans l’environnementThis thesis deals with the performance of optical girelles communications for body area networks (BAN) as an alternative solution to the radiofrequency one, in the context of mobile healthcare monitoring. After presenting the main characteristics of a BAN using the radiofrequency technology, specifically in the UWB band, we explain the advantages of the optical wireless technology. Diffuse propagation based on infrared technology is then considered for BAN, exploiting optical reflections from environment surfaces. Several optical wireless channel modeling methods are introduced, and we consider two solutions for the link between two on-body nodes: a classical method named “one reflection model”, used to estimate performance variations, and a ray-launching method, used to take into account a great amount of optical reflections. Considering several scenarios, we determine the outage probability, and show that the diffuse optical wireless technology is able to achieve an on-body link, with the data rates and the quality of service required by health monitoring applications, for a transmitted power far lower than the limit defined in standards. Then, we evaluate the theoretical performance, in terms of error probability, of an optical wireless BAN, considering the optical code division multiple access technique. Finally, we show that a BAN using optical wireless technology is theoretically feasible, regarding a health monitoring application, and considering the mobility of the patient in indoor environment
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Romaniello, Gabriele. "Pile de protocoles pour des réseaux des capteurs avec récupération d'énergie." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GRENM009/document.
Full textAbstract:
Cette thèse vise à améliorer la pile de protocoles pour réseaux de capteurs sans fil à récupération d'énergie afin de les rendre autonomes dans un contexte multi-saut. Elle s'inscrit dans le projet GreenNet de STMicroelectronics qui a pour objectif de concevoir et développer une nouvelle génération d'objets intelligent basés sur la récupération d'énergie ambiente en vue de l'intégration dans l'Internet des Objets. L'originalité de la plateforme GreenNet repose sur sa petite taille qui implique une faible capacité de stockage d'énergie ainsi qu'une faible capacité de récupération d'énergie. Avec un si faible budget d'énergie, les protocoles standards ou les solutions proposées par les communautés académique/industrielle ne permettant pas d'assurer un fonctionnement autonome de ces réseaux. Dans cette thèse, nous analysons les protocoles standards et les solutions existantes pour identifier leurs limites avec la plateforme GreenNet. Ensuite, nous proposons 3 contributions afin de permettre cette autonomie. La première contribution est MCBT, un protocole permettant d'accélérer la découverte et le rattachement de nouveaux noeuds à un réseau multi saut et multi-canaux en formation ou existent. Ce protocole réduit efficacement l'énergie dépensée dans cette phase fortement consommatrice. La deuxième contribution est STADA, un algorithme adaptant l'activité des capteurs en fonction des conditions locales de trafic et d'énergie disponible. STADA est basé sur une fonction de pondération qui tient compte de l'énergie présente dans la batterie, du taux de récupération d'énergie et du trafic local. Enfin, notre troisième contribution propose une nouvelle métrique de routage basée sur Expected Delay synthétisant en une seule variable monotone des facteurs tels que l'éloignement au puits, les chemins bénéficiant d'un ordonnancement de relayage de paquet privilégié et de périodes cumulées d'activité des radios sur le chemin favorable. Toutes les solutions proposées sont conçues pour fonctionner avec la norme IEEE 802.15.4 slotté et sont facilement transposables à son évolution définie par la norme IEEE 802.15.4e. Nous avons validé les protocoles proposés grâce à un simulateur émulant des noeuds réels (Cooja) et au simulateur WSNet. Les résultats ont montré de meilleures performances en termes de consommation d'énergie et de qualité de service par rapport à l'existantThis thesis concerns energy efficient protocols for harvested wireless sensor networks. It is a part of an industrial Internet of Things project. STMicroelectronics started the GreenNet project with the objective to develop and design a new generation of harvesting smart objects to be integrated in the Internet of Things. The GreenNet platform is novel with respect to the existing solutions due to its small size that implies a small energy buffer and small harvesting capabilities. This aspect makes the standard protocols and precedent solutions not directly applicable on this extremely low power platform. In this dissertation, we analyse standard protocols and existing solutions to identify their issues in the gn platform. Then, we provide protocol and algorithm adaptations to make feasible the concept of auto configurable and sustainable networks of GreenNet nodes. We proposed MCBT, an energy efficient protocol for the bootstrap procedure. It enables low power nodes to be enrolled in mh mc wireless sensor networks thanks to the network support for enrolling new nodes. It represents an energy efficient solution that extends the standard protocol. We proposed STADA, a sustainable algorithm to adapt the node activity according to the available energy and traffic conditions. STADA is based on a weighted function that takes into account the energy present in the battery, the energy harvesting rate, and network traffic. In this way, the algorithm takes into account all main parameters to adapt the energy consumption and improve the node performance. To make the harvested network more efficient according to light variations, we proposed a novel metric that makes the path choice a simple process. With the Expected Delay, we synthesize all network parameters in a single monotonic variable that facilitates the path choice in mh harvesting wireless sensor networks. All proposed solutions are designed to work with standard beacon-enabled IEEE 802.15.4 protocols and are easily portable on the future version of IEEE 802.15.4e. We validated the proposed protocols with emulations and simulations. The evaluation results shown better performance in terms of energy consumption and quality of service
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Do, Trong hieu. "Analyse structurelle de réseaux de capteurs pour la commande et l'observation." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00681802.
Full textAbstract:
Dans ce travail, on s'intéresse aux problèmes de localisation et de classification des capteurs pour des propriétés de commande et d'observation de systèmes dynamiques. Lorsqu'une propriété considérée du système n'est pas vérifiée avec l'ensemble des capteurs initiaux, on cherche à implanter de nouveaux capteurs pour rendre cette propriété vraie. Lorsqu'une propriété du système est vérifiée avec l'ensemble des capteurs existants, on classe ces capteurs en différentes catégories en fonction de leur importance pour la préservation de cette propriété. On détermine les capteurs essentiels dont la défaillance fait perdre la propriété considérée et les capteurs inutiles qui peuvent tomber en panne sans aucun impact sur la propriété. Pour étudier ces deux problèmes, on utilise l'approche des systèmes linéaires structurés avec les graphes orientés associés. Les systèmes linéaires structurés sont une classe particulière de systèmes linéaires où les éléments des matrices d'état sont soit fixés à zéro soit des paramètres libres. Avec cette approche structurée, on étudie les problèmes de localisation et de classification des capteurs pour le rejet de perturbation par retour de mesure et la détection et localisation de défauts. Les résultats sont représentés en termes graphiques. Mots-Clés:Systèmes linéaires structurés ; Analyse structurelle ; Localisation de capteurs ; Classification de capteurs ; Rejet de perturbation; Détection et localisation de défaut.
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Nasreddine, Nadim. "Conception et modélisation d'un émulateur de réseaux de capteurs sans fils." Phd thesis, INSA de Toulouse, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719398.
Full textAbstract:
Afin d'accélérer ce processus de conception des systèmes embarqués, un environnement de simulation rapide et performant peut s'avérer indispensable. Pour la rendre performante, les modèles comportementaux des composants élémentaires du système doivent être capables de remplacer les éléments réels dans leurs influences et réponses à tous les phénomènes influents: perturbations, affaiblissements, retards... Nos travaux de thèse visent à contribuer à cette approche méthodologique : ils traitent le développement d'un émulateur des RCSFs. Pour ce faire deux types de simulateurs ont été étudiés: * le premier est un simulateur " software " basé sur la création de modèles comportementaux, décrits en langage VHDL-AMS. * le deuxième est un simulateur hardware basé sur la création des modèles logiques comportementaux, décrits en langage VHDL synthétisable. La simulation s'effectuera sur un composant FPGA cible. Des modifications peuvent être faites sur l'architecture de manière dynamique.
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Roth, Damien. "Gestion de la mobilité dans les réseaux de capteurs sans fil." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00793315.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sans fil sont composés de petits équipements embarqués et autonomes qui coopèrent pour surveiller leur environnement de manière non-intrusive. Les données collectées par chaque capteur (tels que la température, des mouvements, des sons, etc.) sont remontées de proche en proche vers un puits de collecte en utilisant des technologies de communication sans fil. De plus en plus d'applications requièrent le placement des capteurs sur des éléments mobiles. Hors, à l'instar des équipements des réseaux IP, les nœuds capteurs pourront traverser plusieurs réseaux durant leurs déplacements. Cette thèse s'intéresse à cette problématique et propose deux solutions pour gérer ces nœuds mobiles. Notre première contribution, le protocole Mobinet, utilise la sur-écoute liée au médium radio pour détecter le voisinage d'un nœud mobile et ainsi lui permettre de gérer sa mobilité. D'autre part, l'intégration de nombreux nœuds mobiles dans les réseaux visités va augmenter le nombre de paquets transitant au sein de ces réseaux. Notre seconde proposition, le protocole CLOMAC, a pour objectif de réduire les congestions pouvant survenir en créant dynamiquement des chemins alternatifs vers le puits.
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Mansouri, Majdi. "Traitement du signal collaboratif dans les réseaux de capteurs sans fils." Phd thesis, Université de Technologie de Troyes, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00675803.
Full textAbstract:
L'objectif principal de la thèse est d'étudier le problème d'inférence bayésienne dans les réseaux de capteurs distribués avec un accent particulier sur le compromis entre la précision de l'estimation et la consommation de l'énergie. Nous avons proposé des algorithmes de traitement distribué du signal avec des mesures de capteurs quantifiées. En particulier, cette thèse porte sur l'application des méthodes variationnelles pour résoudre les problèmes de suivi de cibles sous les contraintes d'énergie dans les RCSFs. Le travail a abouti à la résolution de trois problèmes en RCSFs: la quantification intelligente des données des capteurs, la gestion des clusters et l'application de l'optimisation multi-objectifs pour s'accommoder des contraintes énergétiques d'un réseau de capteurs. Les contributions de cette thèse concernent les points suivant: -Estimation des positions de cibles basée sur des mesures quantifiées utilisant des méthodes variationnelles. -Estimation de canal entre les capteurs candidats et le chef de cluster. -Un régime de quantification adaptative sous contraintes de puissance de transmission constante et variable. -Sélection de meilleurs capteurs qui peuvent participer à la collecte de données. -Agrégation sécurisée de données dans le RCSF. -Sélection de chemins de communication optimaux entre les capteurs. -Méthode d'optimisation multi-objectifs dans le RCSF. -Application de la méthode d'agrégation multicritères des données basée sur le systéme multi-agents pour la gestion de crise dans le RCSF.